【摘要】：與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的奶牛業(yè)面臨著精細(xì)養(yǎng)殖不系統(tǒng)、體型測(cè)量效率低、發(fā)情鑒定不及時(shí)等系列問(wèn)題，大大限制了國(guó)內(nèi)奶牛養(yǎng)殖業(yè)生存與發(fā)展空間。論文旨在通過(guò)研究分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)奶牛場(chǎng)精細(xì)養(yǎng)殖系列問(wèn)題，探索奶牛場(chǎng)數(shù)字化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，破解基于數(shù)字圖像處理的奶牛體尺測(cè)量技術(shù)難題，，實(shí)現(xiàn)奶牛體型體尺的智能自動(dòng)測(cè)定、奶牛場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)反饋，提高奶牛場(chǎng)數(shù)字化信息監(jiān)控力度。論文研究成果對(duì)有效提高奶牛數(shù)字化精細(xì)養(yǎng)殖水平，促進(jìn)奶牛業(yè)發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。 本文主要完成了以下研究工作： （1）針對(duì)奶牛場(chǎng)數(shù)字化管理水平低下問(wèn)題，將“物聯(lián)網(wǎng)”概念引入到奶牛場(chǎng)精細(xì)養(yǎng)殖中，提出基于樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的奶牛場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)體系，構(gòu)建了基于ZigBee的奶牛場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。針對(duì)奶牛場(chǎng)精細(xì)養(yǎng)殖特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了奶牛場(chǎng)環(huán)境參數(shù)與奶牛個(gè)體參數(shù)相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；應(yīng)用LabWindows/CVI2012自主開發(fā)了面向C/S的系統(tǒng)監(jiān)控中心軟件；采用基于TCP/IP協(xié)議的DataSocket通訊機(jī)制實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和傳輸；應(yīng)用Z-Stack-CC2530-2.3.3-1.4.0協(xié)議棧進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件開發(fā)，設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用軟件；綜合應(yīng)用無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)、WSN技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了奶牛場(chǎng)信息全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，提升了奶牛場(chǎng)的數(shù)字化管理水平。 （2）運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了奶牛體尺的自動(dòng)測(cè)量，解決了傳統(tǒng)奶牛體尺測(cè)量效率低下、圖像處理體尺特征提取精度差的問(wèn)題。針對(duì)奶牛黑白花圖像光照不勻、背景復(fù)雜、圖像噪聲難抑制的問(wèn)題，采用中值濾波、限制對(duì)比度直方圖均衡化等方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)，采用Prewitt算子和最大類間方差法進(jìn)行了圖像分割，運(yùn)用膨脹、腐蝕、小物體移除、外部梯度運(yùn)算等形態(tài)學(xué)圖像處理技術(shù)進(jìn)行圖像干擾去除和邊緣提取，達(dá)到突出牛體體型特征的效果；應(yīng)用定向平行靶搜索算法進(jìn)行奶牛體型特征點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別與體尺測(cè)量，與人工測(cè)量相比最大絕對(duì)測(cè)量誤差低于0.8cm，測(cè)量時(shí)間縮短4-6倍，有效提高了體尺測(cè)量精度和測(cè)量效率。 （3）綜合應(yīng)用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)、多項(xiàng)式擬合、誤差補(bǔ)償?shù)确椒ǎ瑑?yōu)化奶牛場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)。應(yīng)用單因素試驗(yàn)方法，確定了系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)終端節(jié)點(diǎn)最優(yōu)安裝高度區(qū)間；應(yīng)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通迅丟包率正交試驗(yàn)，優(yōu)化了系統(tǒng)路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)間的安裝高度、安裝距離；應(yīng)用多項(xiàng)式擬合方法建立了系統(tǒng)環(huán)境終端節(jié)點(diǎn)安裝高度與丟包率誤差模型；從抗干擾角度進(jìn)行了硬件選型和節(jié)點(diǎn)設(shè)置分析，采取均值法和均方根法進(jìn)行測(cè)量誤差補(bǔ)償，有效抑制了測(cè)量誤差，降低了系統(tǒng)丟包率。 （4）開展了奶牛場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的分散性和可信度問(wèn)題的研究。依據(jù)GUM（Guide to the Expression Uncertainty in Measurement）規(guī)則對(duì)奶牛場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了不確定度源的分析，得到了制約測(cè)量結(jié)果的主要影響因素；應(yīng)用B類不確定度評(píng)定方法，對(duì)奶牛場(chǎng)溫度、濕度、氨氣含量平均值和奶牛運(yùn)動(dòng)量RMS值等4項(xiàng)系統(tǒng)測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行了合成不確定度評(píng)定，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果不確定度的量化表征。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP391.44;TN929.5;S823

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本文編號(hào)：2458931