奶牛個體反芻行為監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、畜牧業(yè)的每一次飛躍，都伴隨著一場技術(shù)革新，快速發(fā)展的同時，也暴露出當前我國牧場養(yǎng)殖體系的缺口，雖然已經(jīng)成為第三大奶業(yè)生產(chǎn)國家，但我國依舊存在牛源緊缺，牧場管理方式落后，奶制品供給量達不到標準等問題，并且我國目前多數(shù)大規(guī)模牧場引進國外先進設(shè)備對奶牛反芻行為進行實時監(jiān)測，但其技術(shù)壟斷，研發(fā)成本高昂。為此，本文研究了奶牛個體反芻行為檢測設(shè)備，實現(xiàn)成本較低，可自動化檢測奶牛反芻行為，從而掌握奶牛個體發(fā)情及身體健康情況，減少牧場人力物力，提升牧場

2、工作效率，增添牧場收益。
　　首先，對奶牛個體反芻行為檢測設(shè)備進行總體方案設(shè)計。主要包括設(shè)計需求、功能分析、總體設(shè)計以及工作原理，同時，對設(shè)備的抗干擾性進行設(shè)計，并從技術(shù)可行性以及經(jīng)濟可行性對設(shè)備進行可行性分析。
　　隨后，對奶牛個體反芻行為檢測設(shè)備進行硬件系統(tǒng)的詳細設(shè)計。選用MSP430F149型號單片機作為該設(shè)備的主處理器，LM386聲音傳感器采集奶牛反芻及采食時的聲音信號，并為此設(shè)備設(shè)計信號調(diào)理模塊，采用場效應(yīng)管高輸入

3、阻抗差動放大器進行聲音信號的放大，選用二階帶通有源濾波器對聲音信號進行濾波，應(yīng)用mocro SDHC UHS-1存儲卡對信息進行存儲。因為奶牛反芻多數(shù)發(fā)生在夜晚并且不宜受到外界的干擾，所以數(shù)據(jù)傳輸模塊選用基于ZigBee的無線傳輸方式。采用RFID射頻技術(shù)對奶牛個體身份進行識別。本設(shè)備的設(shè)計以低功耗為原則，故又對設(shè)備的供電方式進行全面分析，最終選取鋰亞電池對設(shè)備進行供電。
　　最后，對奶牛個體反芻聲音識別算法進行研究設(shè)計并移植到奶

4、牛個體反芻行為檢測設(shè)備中進行模擬仿真實驗。應(yīng)用Cool Edit Pro軟件對奶牛反芻及采食行為的聲音頻譜進行特征分析，應(yīng)用預(yù)加重以及加漢明窗方式將聲音信號做預(yù)處理，并獲取聲音信號短時平均能量以及短時平均過零率，以此對奶牛反芻聲音信號進行時域分析。隨后應(yīng)用LPCC倒譜系數(shù)對奶牛反芻聲音信號進行頻域特征提取，得出奶牛反芻聲音頻率大約在400Hz-1KHz左右。將此算法移植到奶牛個體反芻行為檢測設(shè)備中，通過對比發(fā)現(xiàn)該算法能夠較好的檢測奶牛的

5、反芻行為，可靠性較高。應(yīng)用錄音儀器在農(nóng)場采集連續(xù)5天同一頭奶牛的反芻及采食的聲音，應(yīng)用本設(shè)備對錄音儀器進行5輪每輪5天的奶牛反芻次數(shù)模擬檢測，實驗結(jié)果表明，該設(shè)備性能穩(wěn)定，可靠性較高，精準度達90％，可以有效的對奶牛反芻行為進行檢測。
　　綜上所述，本文研究的奶牛個體反芻行為檢測設(shè)備具備奶牛反芻行為的檢測、反芻次數(shù)的測量以及數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ?。?yīng)用嵌入式、單片機、傳感器、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，實現(xiàn)了自動化、智能化、信息化的監(jiān)測奶牛反芻行