奶牛身份射频识别系统的防冲突技术

确定奶牛身份是实现奶牛数字化养殖的关键和基础。为了提高奶牛识别中的灵敏度、准确率和防干扰性,在对射频识别技术深入研究的基础上,设计了奶牛身份识别系统整体方案;着重研究了长距离射频识别系统中多标签冲突问题,对防冲突时隙Aloha算法和二进制搜索算法进行了比较,并最终采用改进的二进制搜索算法,获得了理想的效果。在数据传输中,采取了对相同字段数据信息不发送的方法,减少数据交换时间。结果表明：该系统解决了多头奶牛进入射频区域后引起的冲突问题,使传感器采集的信息与奶牛个体实现了一一对应;算法的改进使传输时间节省38%,大大提高了奶牛的识别效率。     

基于卷积神经网络的奶牛个体身份识别方法

视频分析技术已越来越多地应用于检测奶牛行为以给出养殖管理决策,基于图像处理的奶牛个体身份识别方法能够进一步提高奶牛行为视频分析的自动化程度。为实现基于图像处理的无接触、高精确度、适用性强的奶牛养殖场环境下的奶牛个体有效识别,提出用视频分析方法提取奶牛躯干图像,用卷积神经网络准确识别奶牛个体的方法。该方法采集奶牛直线行走时的侧视视频,用帧间差值法计算奶牛粗略轮廓,并对其二值图像进行分段跨度分析,定位奶牛躯干区域,通过二值图像比对跟踪奶牛躯干目标,得到每帧图像中奶牛躯干区域图像。通过理论分析和试验验证,确定了卷积神经网络的结构和参数,并将躯干图像灰度化后经插值运算和归一化变换为48×48大小的矩阵,作为网络的输入进行个体识别。对30头奶牛共采集360段视频,随机选取训练数据60 000帧和测试数据21 730帧。结果表明,在训练次数为10次时,代价函数收敛至0.0060,视频段样本的识别率为93.33%,单帧图像样本的识别率为90.55%。该方法可实现养殖场中奶牛个体无接触精确识别,具有适用性强、成本低的特点。     

基于无线射频识别技术的罗非鱼冷链物流温度监控系统

为了提高冷链物流过程中品质控制,以罗非鱼为例,分析了冷链物流中温度监测需求与温度数据传输的业务流程;基于无线射频识别(RFID)技术,利用Visual Studio2005和SQL server2005,结合编码技术开发了冷链物流温度监控系统,并将货架期模型嵌入到系统中,实现了对运输后水产品的货架期预测.系统运行结果表...     

基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统

基于图像处理和深度学习技术,该研究构建了一个基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统。针对温室现场采集的黄瓜病害图像中含有较多光照不均匀和复杂背景等噪声的情况,采用了一种复合颜色特征(combinations of color features,CCF)及其检测方法,通过将该颜色特征与传统区域生长算法结合,实现了温室黄瓜病斑图像的准确分割。基于温室黄瓜病斑图像,构建了温室黄瓜病害识别分类器的输入数据集,并采用数据增强方法将输入数据集的数据量扩充了12倍。基于扩充后的数据集,构建了基于卷积神经网络的病害识别分类器并利用梯度下降算法进行模型训练、验证与测试。系统试验结果表明,针对含有光照不均匀和复杂背景等噪声的黄瓜病害图像,该系统能够快速、准确的实现温室黄瓜病斑图像分割,分割准确率为97.29%;基于分割后的温室黄瓜病斑图像,该系统能够实现准确的病害识别,识别准确率为95.7%,其中,霜霉病识别准确率为93.1%,白粉病识别准确率为98.4%。     

融合YOLOv5s与通道剪枝算法的奶牛轻量化个体识别方法

实时准确地识别奶牛个体身份是构建完善的奶牛精准养殖技术架构的先决条件。如何在快速精准识别奶牛个体的同时保证模型的轻量化是至关重要的。本文提出了一种在低计算量和低参数量条件下快速准确识别奶牛个体身份的方法。研究采用YOLOv5s作为原始模型,利用BN层中缩放因子对模型中通道的重要性进行判断并剪除不重要的通道,从而降低网络复杂度。为了更加有效地压缩模型,本研究在损失函数中增加稀疏损失项,实现模型通道的稀疏化。测试试验结果表明,剪枝后的模型平均精度mAP为99.50%,计算量为8.1 G,参数量为1.630 M,每秒帧数为135.14 帧。相比其他具有代表性的目标检测模型,本文方法拥有最小的模型复杂度。此外,相比其他模型,本文方法对奶牛斑纹特征依赖程度更低,在低照度条件下有着更加出色的表现。考虑该方法具有快速、准确、鲁棒、低计算量和低参数量的特点,在推进养殖场中奶牛精细化养殖方面具有巨大潜能。     

基于计算机视觉的奶牛跛行识别技术研究进展

奶牛跛行严重降低奶牛福利及潜在产奶量,影响养殖场经济效益。准确高效识别奶牛跛行,有助于奶牛肢蹄病的及早发现与治疗,促进奶业的健康和可持续发展。人工观察法识别奶牛跛行存在识别效率低、成本高、主观性强等问题。计算机视觉技术可以通过无应激、无接触地采集奶牛行走视频数据,准确高效识别奶牛跛行。该研究从可见光相机、深度相机以及热红外相机3种视频采集手段出发,概述了当前奶牛跛行自动识别的主要研究方法、关键技术以及未来发展方向等,对比分析了各研究方法的优势和不足,指出个体差异性、跛行特征的优选以及早期跛行识别等需要重点关注的技术问题。同时,该研究从数据获取、技术研发和试验验证等方面,分析了奶牛跛行识别技术研究领域存在的主要问题及挑战,展望了未来奶牛跛行识别技术的研究重点和发展方向,为奶牛跛行的精准高效识别提供相关理论依据和技术参考。     

基于RFID技术的食品体系研究

食品安全是一个世界性的问题，因此食品安全追溯体系的建设在世界各国都在进行研究与应用。随着我国对外贸易的发展及国内消费水平的不断提高，食品安全也成为我国各级政府、生产与消费者都非常关心的一个问题，因此，食品安全追溯体系在我国食品及原料生产中的研究与应用日益迫切，RFID技术的研究与应用为食品安全追溯体系的建设提供了技术基础。本文根据RFID技术的特点，结合食品的生产、加工、储藏、运输、销售等各个环节可追溯的因素，分析了我国食品安全追溯体系的研究策略、共性关键技术及标准研究、实施方案、信息采集的范围与方法等，并指出了此项技术应用的优势和不足之处。     

基于奶牛个体体况的精细饲养方案的设计与实现

在“奶牛精细养殖技术平台”上,通过应用RFID、PDA、无线局域网等技术,进行奶牛个体体况信息采集,将采集的数据与系统预先设置的主要养分预测模型、泌乳奶牛泌乳曲线模型等结合,按个体计算出符合筛选条件的奶牛的日营养需要量,然后对相同生产或生理阶段的奶牛,采用相同的精补料类型,以及相同的粗饲料原料,由系统按线性规划原理批量优化依个体体况不同而异的日粮配方。计算结果表明,主要从几种原料的不同用量上,体现日粮的个体差异性,从而实现基于奶牛个体的精细饲养。此外,研究还指出,制约个体日粮的科学性主要取决于采集的奶牛个体信息是否完整,所采用的养分预测模型是否科学,所采用的饲料成分和营养价值数据是否反映饲料的真值等。     

基于神经网络预测的无线传感器网络田间射频信号路径损耗

为解决应用无线传感器网络技术监测农田信息时无法快速预测射频信号路径损耗的问题,基于神经网络理论研究了田间路径损耗与其影响因素间的关系。试验中选取915和2 470 MHz 2个载波频率,在冬小麦的不同生长阶段测量射频信号在田间各影响因素作用下的路径损耗,建立和验证基于神经网络的射频信号田间路径损耗预测模型。所建立模型模拟值与实测值的相关系数为0.92,应用建立的神经网络预测田间射频信号路径损耗并与实测值对比,最大预测误差绝对值为4.186 dB,最大预测标准差为2.759 dB,预测准确度为94.2%。所建立的BP网络可以对田间射频信号路径损耗进行预测。     

基于RFlD技术的动物标识及疫病可追溯体系

研究旨在通过基于RFID技术的动物标识及疫病可追溯体系的建立,提供可靠真实的相关信息,帮助国家对重大动物疫病防控和动物产品安全问题进行有效追踪、溯源并及时解决。在介绍RF1D技术原理及其主要特点的同时,提出了RFID技术在动物的饲养和屠宰中的应用设想,并对RFID在动物标识及疫病可追溯体系中的技术应用进行了展望。     

基于射频识别中间件的粮食质量安全追溯系统

为建立快速、全面、精确的粮食质量安全追溯信息系统,研究了射频识别（RFID）中间件技术应用在粮食质量追溯中的业务流程及使用方式,结合江苏省粮食流通特点完成了基于射频识别中间件技术的粮食供应链的系统流程分析,进而确定了符合粮食质量安全中间件的软硬件配置。在此基础上采用结构化设计方法（SM）进行粮食质量安全追溯RFID中间件应用体系的系统架构。最后分别应用VC++方法和AutoRunner工具对系统进行集成和测试。单标签和动态应用测试结果表明：系统识别准确率、识读工作周期和系统连续正常运行时间分别达到95.3%、8.6 s和1 000 h。该系统具有应用于粮食质量安全追溯的前景。     

集成3S，ZigBee和射频识别的土壤采样远程智能管理系统

为实现农田土壤样本采样及管理智能化,设计了基于3S(GIS:geographic information system;GPS:global positioning system;RS:remote sensing)、ZigBee无线通信、射频识别(radio frequency identification,RFID)、4G等技术的土壤采样智能管理系统,该系统由采集节点、协调器网关、移动终端和远程管理软件组成,其中采集节点用来获取土壤样本的地理位置信息、RFID电子标签数据以及土壤环境的温湿度。协调器网关由ZigBee协调器连接4G模块组成,实现ZigBee无线网络转换为4G网络。4G模块经配置软件配置好服务器IP和端口号等信息后,将采集节点获取的数据传输到远程服务器的管理软件中。通过系统稳定性试验测试,丢包率为0.2%,该系统具有较高的可靠性。移动终端采用掌上电脑PDA(personal digital assistant),实现土样采集的现场监测管理。远程管理软件应用Web、SQL Server(structured query language server)、Socket等技术开发了数据接收显示、百度地图、数据自动成图(2D、3D)等功能模块。利用GPS信息在百度地图中可以实现采样点的实时跟踪,调用数据库数据或者本地试验数据可以自动生成有关土壤信息的空间分布图。该系统采集土壤样本信息的同时也可获取相应的土壤样本养分信息,将土壤养分信息数据按照RFID标签导入土壤管理软件中对应的土样信息栏,生成了土壤养分空间分布图,为后续变量施肥提供决策支持。     

无线射频所有权转移协议在中药材溯源中的应用

针对现有的所有权转移协议,大多只涉及到单个标签的所有权转移过程,普遍存在隐私数据泄露、所有权转移过程不稳定等问题,该文在轻量级加密算法的基础上,提出一种改进的共享所有权转移协议(TSOTP,TTP model shared ownership transfer protocol),采用基于可信第三方(TTP,trusted third party)的对称加密机制,在完成初始标签认证后,通过TTP授权认证,使用对称加密算法,产生群组对称密钥,新所有者利用共享群组密钥对标签身份进行认证,然后为标签分配新的密钥,从而最终获得授权,读取标签中包含的药材敏感数据.TSOTP协议能够提高标签在所有权转移过程中的稳定性,很好地实现所有权在共享用户之间的安全转移,保证标签的数据安全,减少隐私数据泄露、Dos攻击、重放攻击等风险,提高前向与后向安全性,同时可以避免所有权重复转移,简化了标签认证计算量.经过试验证明,TSOTP协议与群组所有权转移协议(GOT,group ownership transfer)协议相比,标签数据库认证消耗时间节省57％,标签计算量消耗时间节省38％,能够成功阻止重放攻击和异步攻击等,具备较好的稳定性和认证效率,可以满足中药材质量溯源系统的研究需要,研究结果为建立中药材质量溯源系统的标签安全机制提供了技术参考.     

无线射频所有权转移协议在中药材溯源中的应用

针对现有的所有权转移协议,大多只涉及到单个标签的所有权转移过程,普遍存在隐私数据泄露、所有权转移过程不稳定等问题,该文在轻量级加密算法的基础上,提出一种改进的共享所有权转移协议（TSOTP,TTP model shared ownership transfer protocol）,采用基于可信第三方（TTP,trusted third party）的对称加密机制,在完成初始标签认证后,通过TTP授权认证,使用对称加密算法,产生群组对称密钥,新所有者利用共享群组密钥对标签身份进行认证,然后为标签分配新的密钥,从而最终获得授权,读取标签中包含的药材敏感数据。TSOTP协议能够提高标签在所有权转移过程中的稳定性,很好地实现所有权在共享用户之间的安全转移,保证标签的数据安全,减少隐私数据泄露、Dos攻击、重放攻击等风险,提高前向与后向安全性,同时可以避免所有权重复转移,简化了标签认证计算量。经过试验证明,TSOTP协议与群组所有权转移协议（GOT,group ownership transfer）协议相比,标签数据库认证消耗时间节省57%,标签计算量消耗时间节省38%,能够成功阻止重放攻击和异步攻击等,具备较好的稳定性和认证效率,可以满足中药材质量溯源系统的研究需要,研究结果为建立中药材质量溯源系统的标签安全机制提供了技术参考。     

基于图像的昆虫远程自动识别系统的研究

只有对害虫进行鉴定才能在农业生产中对害虫进行有目的的防治,而对昆虫进行鉴定只有少数分类专家才能完成,鉴定需求的日益增加与专家相对较少形成了一对尖锐的矛盾.该文的研究尝试为该矛盾的解决提供一条新的思路:在标准方法下获取昆虫图像,并经由Internet网络上传给自动种类识别系统服务器,从而实现远程识别.系统首先对昆虫图像进行基于形状和颜色特征值的提取.昆虫图像的形态特征值由矩形度、延长度、球状型、叶状型、似圆度和7个Hu不变矩等12个特征值组成,颜色特征值由红、绿、蓝、灰度真方图及基于红、绿的二维色度直方图特征值分别组成,然后建立径向基神经网络分类器,每一特征向量由独立的径向基神经网络做为分类器,最终识别由每个分类器识别结果的线性组合而成.采用该系统对16种昆虫进行了测试,每种昆虫取40个样本,20个用做训练、20个用做测试,准确率达到96%以上.     

基于超高频RFID的生猪屠宰数据采集方案

针对中国生猪屠宰加工具有流水作业、环境恶劣和信息自动采集难度大等问题,该研究采用超高频无线射频识别（RFID）技术,即902 MHz RFID标签并配合超高频天线系统,结合Microsoft Visual Studio 2005和 Microsoft Visual Basic 6.0 环境,设计了适合生猪胴体的RFID标签,开发了电子标签在线读写系统,实现了生猪屠宰流水线上猪只胴体的RFID标识和远距离自动识读。通过生猪溯源耳标信息采集、RFID胴体标签信息与屠宰厂Intranet溯源数据记录系统的自动关联,实现了生猪屠宰过程中溯源关键点的生猪屠宰标识信息的可靠采集、传输与处理等,同时拓展解决了进入超市的胴体RFID标签与终端零售产品分割标签的标识转换与打印的衔接。研究获得的系统与技术已经在天津市某屠宰加工厂和猪肉零售超市进行了示范应用,示范猪只累计达1万头以上,RFID标签读写正确率在99.9%以上,读写速度不影响流水线作业,从技术到应用环节探索了超高频RFID技术在猪肉质量溯源体系建设上具有可行性。     

基于VRS技术的RTK-GPS接收系统设计

为了满足精细农业中对高精度定位数据的需求,该文使用低成本的RTK-GPS OEM板和CDMA无线通讯模块,设计开发了一套可采用VRS差分的GPS接收系统。试验结果表明,该系统性能稳定;在快速静态定位时,不同天气条件下的内符合精度为2～3 cm（95%）,可满足精细农业中高精度快速定位的需求;在动态定位试验时,通过与美国Trimble公司的AgGPS332进行对比,2条轨迹间的最大偏差不超过5 cm,可作为高精度的位置传感器用于农业车辆自动导航。