奶牛個(gè)體反芻行為監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、畜牧業(yè)的每一次飛躍，都伴隨著一場(chǎng)技術(shù)革新，快速發(fā)展的同時(shí)，也暴露出當(dāng)前我國(guó)牧場(chǎng)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(guó)家，但我國(guó)依舊存在牛源緊缺，牧場(chǎng)管理方式落后，奶制品供給量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，并且我國(guó)目前多數(shù)大規(guī)模牧場(chǎng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備對(duì)奶牛反芻行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但其技術(shù)壟斷，研發(fā)成本高昂。為此，本文研究了奶牛個(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)成本較低，可自動(dòng)化檢測(cè)奶牛反芻行為，從而掌握奶牛個(gè)體發(fā)情及身體健康情況，減少牧場(chǎng)人力物力，提升牧場(chǎng)

2、工作效率，增添牧場(chǎng)收益。
　　首先，對(duì)奶牛個(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。主要包括設(shè)計(jì)需求、功能分析、總體設(shè)計(jì)以及工作原理，同時(shí)，對(duì)設(shè)備的抗干擾性進(jìn)行設(shè)計(jì)，并從技術(shù)可行性以及經(jīng)濟(jì)可行性對(duì)設(shè)備進(jìn)行可行性分析。
　　隨后，對(duì)奶牛個(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。選用MSP430F149型號(hào)單片機(jī)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(shí)的聲音信號(hào)，并為此設(shè)備設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理模塊，采用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入

3、阻抗差動(dòng)放大器進(jìn)行聲音信號(hào)的放大，選用二階帶通有源濾波器對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行濾波，應(yīng)用mocro SDHC UHS-1存儲(chǔ)卡對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。因?yàn)槟膛７雌c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(wú)線傳輸方式。采用RFID射頻技術(shù)對(duì)奶牛個(gè)體身份進(jìn)行識(shí)別。本設(shè)備的設(shè)計(jì)以低功耗為原則，故又對(duì)設(shè)備的供電方式進(jìn)行全面分析，最終選取鋰亞電池對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電。
　　最后，對(duì)奶牛個(gè)體反芻聲音識(shí)別算法進(jìn)行研究設(shè)計(jì)并移植到奶

4、牛個(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備中進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用Cool Edit Pro軟件對(duì)奶牛反芻及采食行為的聲音頻譜進(jìn)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(hào)做預(yù)處理，并獲取聲音信號(hào)短時(shí)平均能量以及短時(shí)平均過(guò)零率，以此對(duì)奶牛反芻聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析。隨后應(yīng)用LPCC倒譜系數(shù)對(duì)奶牛反芻聲音信號(hào)進(jìn)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(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備中，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)該算法能夠較好的檢測(cè)奶牛的

5、反芻行為，可靠性較高。應(yīng)用錄音儀器在農(nóng)場(chǎng)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(duì)錄音儀器進(jìn)行5輪每輪5天的奶牛反芻次數(shù)模擬檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)備性能穩(wěn)定，可靠性較高，精準(zhǔn)度達(dá)90％，可以有效的對(duì)奶牛反芻行為進(jìn)行檢測(cè)。
　　綜上所述，本文研究的奶牛個(gè)體反芻行為檢測(cè)設(shè)備具備奶牛反芻行為的檢測(cè)、反芻次數(shù)的測(cè)量以及數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)墓δ?。?yīng)用嵌入式、單片機(jī)、傳感器、無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化、信息化的監(jiān)測(cè)奶牛反芻行