基于物联网技术的生猪存亡远程监测系统设计与验证

【目的】当前政府对生猪的监管停留在标签式耳标的被动监管上,但由于监管滞后经常出现死猪被丢弃的恶性事件发生,为了解决监管部门对生猪存亡状态远程监管难的问题,同时便于养殖企业监测生猪的心率,对异常心率的生猪及时采取有效措施。笔者设计一种集生猪心率采集及生猪存亡判断的远程监测系统。【方法】系统采用无线传感网的数据传输架构模式,由智能耳标、路由节点、网关、远程服务器、猪场监测中心、政府监管部门监测中心组成。智能耳标采集数据通过无线Zig Bee网络经路由节点,由网关中的GPRS模块将数据经由Internet转发至远程服务器中,软件系统自动对数据异常生猪报警。参考人用穿戴式心率监测的设计,采用光电心率测量法,使用LED及光感应器,结合滤波电路、放大电路设计了心率传感器。同时为确定LED的发光波长及光感应器的感应波长,通过采集不同体重杜长大猪耳处血液样本,运用郎伯比尔定律,利用分光光度计研究生猪血液中(Hb O2)与脱氧血红蛋白(Hb)对光谱吸光度规律,从光电心率测量法的原理出发,分析心率传感器在运动状态下测量不精确的原因。此外结合生猪的睡眠习性利用姿态传感器MPU6050中的DMP(Digital Motion Processor)获取稳定的姿态数据,并识别心率传感器采集的不准确的数据。最后采用具有Zig Bee协议的CC2530通过自带的ADC转换器、I/O模拟IIC通信协议实现心率传感器、MPU6050的数据读取,并通过Zig Bee网络进行数据传输,用其PM2(睡眠)模式降低功耗,制成集心率与姿态的监测为一体的耳标佩戴在猪耳上。【结果】研究表明从Hb O2与Hb对光谱吸光度规律观测,同时考虑到电子元件的成本、通用率,对生猪生活影响等因素,560 nm光用于生猪光电式心率测量效果明显。生猪心率传感器采用该波长光对生猪心率测量与传统人工测量方法对比,心率误差为0.9%,由于生猪卧睡时间占75%以上并且基本只在进食前后活动,因此心率传感器可较长时间对生猪进行监测,尤其是利用MPU6050监测运动情况,故该系统可实现对生猪静态下进行心率监测、动态下进行姿态监测,当在静态下无心率数据则代表生猪死亡。【结论】由于该耳标质量轻、体积小、功耗低、测量准确,可以较为便利地实现在静态下对生猪进行心率监测和动态下的姿态监测,即实现了生猪存亡状态监测的同时,也实现了对生猪心率的长期监测。改变了传统RFID耳标的被动监测模式,对改善生猪的福利水平及提高政府的监管能力具有重要意义。     

基于SM2801V的土壤水分测试仪设计

[目的]设计了基于SM2801V的土壤水分测定仪.[方法]在AT89C52的控制下,传感器实时地采集土壤的温度及水分含量信息,然后经数据的模数转换,送微处理器进行具有温度补偿功能的信号处理,实现对土壤水分信息的存储、显示及与蓝牙的数据传输功能.[结果]野外的试验测量表明,仪器采用温度补偿,提高了测量精度,具有成本低、操作简单、性价比高、数据传输方便等优点.[结论]该仪器在农业气象和水利部门中的应用前景广泛.     

穿戴式猪用心电监测系统设计

[目的]针对畜牧业对猪心电信号实时连续监测的需求,研制出一种穿戴式猪用心电监测系统。[方法]基于心电传感器BMD101及无线射频模块CC2430研制了一款适合猪躯体结构特点的穿戴式猪用心电监测系统。系统中的心电监测传感器节点采用So C芯片CC2430作为控制器,CC2430通过UART串行接口与BMD101通信,节点将采集到的心电数据实时发送到网关节点,网关节点转发心电数据到服务器。服务器端采用Mallat快速分解与重构算法对心电信号进行滤波,降低各类噪声对心电信号的干扰。基于滤波后的心电信号,服务器端可计算获得猪的心率(HR)值。[结果]研制的系统在猪场实地测试结果表明:系统能够自动、快速采集和传输猪的心电信号,根据测试试验采集的猪心电信号计算得到猪的心率也介于已有文献研究提出的健康猪心率范围。[结论]研制出一种穿戴式猪用心电监测系统,对猪的科学化饲养提供心电技术支撑。     

白桦树皮桦木醇含量高效液相检测方法优化

[目的]优化白桦树皮桦木醇含量高效液相检测方法.[方法]利用均匀试验设计筛选了白桦待分析样品的制备方法,测定了距地面不同高度位置白桦树皮中桦木醇的含量.[结果]在0.5～4.0m高度范围内,距地面1.5m处的白桦树皮中桦木醇的含量最高,为17.56％,距地面4.0m处的白桦树皮中桦木醇的含量最低,为14.51％.整体上,不同高度位置的白桦树皮中桦木醇含量差异不显著.[结论]得到提取桦木醇样品制备的最佳条件:以100％乙醇70℃超声波(40 Hz,150 W)提取白桦树皮样品60 min.     

木材干燥窑内温度检测的自适应加权融合方法研究

[目的]研究木材干燥窑内多点温度数据处理方法.[方法]在数据融合的基础上提出基于多传感器自适应加权两级融合估计方法.该算法在不知道传感器测量数据先验概率分布知识的条件下,可以从含有噪声的测量数据中得到被估计量的最小均方误差估计.[结果]将自适应加权两级融合方法应用在木材干燥窑温度检测系统中,有效提高了干燥窑内温度的检测精度,优于通常检测窑内温度时采用算术平均值的方法.[结论]该算法实时性好,只依靠当前的测量数据就可以融合估计出总均方误差最小的估计值,对研究数据融合技术和木材干燥工艺具有重要的意义.     

生猪远程监控系统的设计

动物福利与动物健康息息相关。针对生猪集约化养殖面临的活动空间不足、生存环境相对恶劣等问题,设计了一种生猪远程监控系统。系统利用传感器技术,实时采集温湿度、氨气和硫化氢等猪舍基础环境参数,并利用震动传感器监测生猪运动情况。传感器采集的数据由微控制器分析处理后,经CC2430无线通讯模块实现数据传输,并将监测结果呈现于基于VB的上位机界面。上位机比对监测数据与设定参数后远程控制驱赶电机、圈门电机、猪圈冲洗装置以及灯光等调节机构,以保证生猪健康生长。该系统可以帮助养殖户主了解并实现生猪驱赶运动,改善生猪生长环境,同时提高现代养殖的自动化水平。     

基于蓝牙4.0技术的农业温室大棚温湿度采集节点的设计

介绍了采用无线蓝牙BLE4.0模块、AT89S52单片机和DHT11温湿度传感器模块构成的农业大棚环境温湿度采集节点,实现了对农业温室大棚内温度和湿度信号的采集,并通过蓝牙BLE4.0模块进行实时通信。本系统与现有的设备相比,实现了温湿度采集节点的无线化布置,方便对大棚内不同区域的环境进行监控。     

母猪运动监测低功耗耳标设备研究

[目的]行为是评价动物健康和福利状况的重要指标之一。针对动物穿戴设备的低功耗和体积小等功能需求,研究一种用于监测围产期母猪运动的低功耗无线加速度采集设备,并将其与RFID标签集成为一个耳标设备以方便佩戴。[方法]将耳标设备的工作模式与母猪行为类型相关联。首先测量耳标设备在1个数据采集周期中休眠、读加速度和无线发送3种工作状态的电流消耗,确定无线发送是最耗电能的阶段;然后分析母猪休息、活动和采食3种类型行为的加速度数据波动特征,提出当数据波动小于阈值(0.088 g)时,使耳标设备处于深度休眠状态,反之,则采集20组数据后进行一次性传输的方法;最后利用8头母猪进行加速度数据采集试验,计算耳标设备的功耗。[结果]研究了一种体积小功耗低的耳标设备及方法,该设备的平均电流功耗为0.014 5 m A,利用1个电压为3 V容量230 m A·h的纽扣电池供电可连续工作663 d。[结论]该方法相比传统的固定周期性采集方法降低了95%的功耗,能够长期稳定地采集母猪加速度数据。     

基于三轴加速度传感器个体运动行为无线采集节点的设计

利用三轴加速度传感器MMA7361与无线发射模块CC2430设计了1个运动信号的采集节点,并将其应用于母猪行为监测。结果表明,该节点可实时记录家畜个体的日常行为数据,为进一步数据的传输和行为模式分析提供基础数据保障。     

酸枣仁总生物碱提取方法研究

[目的]确定从酸枣仁中提取总生物碱的最适方法和最佳提取条件.[方法]在单因素优化试验的基础上采用正交试验设计,比较优化了溶剂回流法提取酸枣仁总生物碱的工艺条件.[结果]溶剂回流法提取酸枣仁总生物碱的最佳条件为:以乙醇为提取溶剂,乙酸辅助提取,质量分数为20％乙酸的乙醇溶液(即,乙醇∶乙酸=80∶20(v/v)),以20∶1的液固比,在60℃下回流提取4.0h.[结论]该方法得到的提取物较之正交优化前酸枣仁提取物中的总生物碱含量可提高60％以上,且获得的总生物碱粗提物得率可达11％.     

生猪养殖阶段可追溯系统的天线设计（摘要）

[目的]针对生猪养殖阶段特点,设计基于RFID技术的畜产品可追溯系统。[方法]阐述电子标签和读写器的天线设计方法,并采用不同的天线对可追溯系统进行通信测试。[结果]数据传输率等参数设置相同时,外接天线的通讯距离比PCB天线要远;3种外接天线比较而言,同轴天线和壁挂天线的通讯距离较远;500kbps数据传输率时通讯距离在28m范围内,250kbps数据传输率时通讯距离在40m范围内。从硬件成本角度考虑,壁挂天线价格远高于同轴天线,在相同通讯距离要求时,系统选用同轴天线。[结论]在生猪养殖阶段采用该研究设计的有源电子标签和读写器,可提高猪肉产品的安全性,并对彻底实现食品的＂源头＂追踪和提供食品安全的透明化管理提供技术支撑。     

深鰕虎鱼心电图的研究

本文报道了小型鱼类深虎鱼(Bathygobius fuscus)的心电图。采用双电极接近围心腔的方法导出,向口内灌流水模拟鱼的呼吸运动。实验表明心脏搏动电位与灌流强度成正比关系;心搏率几乎与灌流强度无关,主要受水温的影响,随着水温的升高,心搏率明显增加。本种鱼与陆上一般动物不同,其心搏率几乎与运动强度无关。     

基于4G通信的种猪采食量及生长速度远程监测系统

针对我国养猪行业种猪采食量及生长增重信息获取普遍依靠人工的现状,以ARM Cortex M3内核的微控制器STM32为硬件平台,结合最新的4G通信技术、传感技术及射频识别技术开发了一套种猪采食量及生长速度远程监测系统,该系统通过读卡器采集耳标数据识别猪只,通过猪只称重传感器和料槽称重传感器采集猪只的体重数据和采食量数据,采集的数据通过4G通信模块实时传输到远端服务器,经电脑处理后生成各种报表,自动绘制生长性能曲线。基于性能曲线,可以筛选出最好的用于繁育猪仔的种猪。     

不同生物有机肥对大田玉米产量的影响

[目的]通过大田玉米试验,研究不同养分含量的昌鑫生物有机肥对玉米产量的影响。[方法]通过测定玉米株高、穗粒数、穗行数、行粒数、穗长、穗周长、千粒重等生物量数据,对玉米产量进行理论测定。[结果]大田玉米追肥施加25％颗粒肥后,籽粒饱满,穗粒数、行粒数、穗粒数明显增加,增产率达到27．2％。[结论]施加25％颗粒肥有效地改善玉米的成产因素,使玉米产量显著提高。     

THE H-ION CONCENTRATION AND THE ORIGIN OF THE HEART BEAT

The rate of the frog or guinea pig heart preparation was not significantly influenced by the H-ion concentration when this was kept within limits which allowed the heart to continue beating. The theory that the H-ion concentration is intimately concerned with the origination of the heart beat is not supported by the results of this investigation.     

生猪养殖阶段可追溯系统的天线设计

[目的]针对生猪养殖阶段特点,设计基于RFID技术的畜产品可追溯系统。[方法]阐述电子标签和读写器的天线设计方法,并采用不同的天线对可追溯系统进行通信测试。[结果]数据传输率等参数设置相同时,外接天线的通讯距离比PCB天线要远;3种外接天线比较而言,同轴天线和壁挂天线的通讯距离较远;500kbps数据传输卒时通讯距离在28m范围内,250kbps数据传输率时通讯距离在40m范围内。从硬件成本角度考虑,壁挂天线价格远高于同轴天线,在相同通讯距离要求时,系统选用同轴天线。[结论]在生猪养殖阶段采用该研究设计的有源电子标签和读写器,可提高猪肉产品的安全性,并对彻底实现食品的“源头”追踪和提供食品安全的透明化管理提供技术支撑。     

Roscovitine同期化供核细胞对猴—猪异种核移植胚胎发育的影响

[目的]探讨Roscovitine同期化供核细胞对食蟹猴—猪异种体细胞核移植胚胎体外发育的影响,为提高灵长类的核移植效率奠定基础.[方法]活体采集4岁雄性食蟹猴的耳组织,经组织块培养获得纯化的食蟹猴耳成纤维细胞,细胞经固定、染色后用流式细胞仪分析细胞周期分布.以不同同期化方法处理的食蟹猴耳纤维细胞为供体细胞,以体外成熟、去核的猪卵母细胞为受体细胞,利用电融合法构建食蟹猴—猪异种核移植胚胎,观察异种核移植重构胚胎的体外发育情况.[结果]以15 μmol/L Roscovitine处理食蟹猴耳成纤维细胞24、48、72 h获得的G0/G1期细胞比率分别为76.51％、89.69％和90.49％,其中处理48和72h的G0/G1期细胞比率显著高于对照组（P＜0.05）.血清饥饿、接触抑制72 h同期化获得的G0/G1期细胞比率分别为91.12％和90.46％.Roscovitine同期化处理食蟹猴耳成纤维细胞48 h可有效提高食蟹猴—猪异种核移植重构胚胎的囊胚形成率（15.05％）,显著高于血清饥饿同期化处理和接触抑制同期化处理的效果（P＜0.05）.[结论]Roscovitine可有效同期化食蟹猴耳成纤维细胞在G0/G1期,最终提高食蟹猴—猪异种核移植重构胚胎的囊胚形成率.     

次声波输油管道泄漏检测与定位系统优化

因受环境噪声干扰,输油管道泄漏检测与定位系统次声波传感器采集到的信号误差较大。为此,采用基于硬件的双传感器检测方法,对检测信号进行滤噪处理。具体方法是：在检测管道的两端分别安装两个同型传感器,一个作为测量传感器,一个作为补偿传感器,利用补偿传感器的输出结果和测量传感器的干扰量作用,使检测系统的输出结果不受被检测参数以外的干扰量影响,实现信号的补偿。系统优化后进行实验应用,计算泄漏点与设定泄漏点的误差为123 m,定位精度相对较高,验证了该方法的可行性。     

五指山小型猪生长激素释放激素受体基因的cDNA克隆及序列分析

1材料与方法 1．1材料随机采集五指山猪品种耳组织样共30份,将其迅速放入液氮带回实验室,-70℃保存备用。 1．2试剂RT—PCRKit、PCR产物纯化回收试剂盒、重组质粒抽提试剂盒,均购自天根生物工程有限公司;SalⅠ、BamHⅠ、pMD18-TVector试剂盒、Ecoli DH5α均购自TaKaRa公司。