基于无线传感器网络的奶牛行为特征监测系统设计

奶牛等大型动物的疾病和发情状况目前主要依赖饲养员目测判断,大规模集约化养殖仍采用人工观测方法,这不仅带来繁重的人力负担,也容易误判。为了能自动准确地识别奶牛是否发情或生病,该文提出在奶牛颈部安装无线传感器节点,通过各种传感器获取奶牛的体温、呼吸频率和运动加速度等参数,采用K-均值聚类算法对提取的各种参数进行行为特征多级分类识别,以此建立的动物行为监测系统能准确区分奶牛静止、慢走、爬跨等行为特征,从而可以长时间监测奶牛的健康状态。而且,这种监测系统易于推广到对其他动物的监测,对促进养殖业和畜牧业的发展也具有指导意义。     

结构相似子序列快速聚类算法及其在奶牛发情检测中的应用

准确高效的奶牛发情检测技术能够提高其受胎率、缩短胎间距,是改善奶牛繁殖效率和提高经济效益的重要手段。规模化、集约化养殖环境下,众多学术与科学研究证实奶牛行为方式和活动量是判断其是否发情的重要指标。目前常用奶牛行为决策方法主要是针对单点数据进行行为分类,而奶牛运动传感数据是按照时间顺序采集的多元时间序列数据,因此该文提出基于结构相似度的子序列段快速聚类算法(SC-SS,subsequence clustering based on structural similarity),首先利用加速度一阶差分值将奶牛运动动态时间序列传感数据划分成若干子序列段,然后计算子序列段加速度值、能量、标准方差等特征结构相似度;最后根据各个子序列的结构相似度进行快速聚类。试验数据分析对比表明,SC-SS较常用K-means算法具有更高的运行效率,可更有效地完成奶牛行为分类,提高奶牛发情检测的准确率。     

桂味荔枝果顶形状与种核质量的关系研究

为实现桂味荔枝按种核质量进行工业分级,运用计算机视觉技术、相关分析和回归分析,计算和分析了桂味荔枝的单果质量、横纵比、容积、果顶曲率与种核质量的关系,结果表明:单果质量、横纵比、容积与种核成正相关,果顶曲率与种核质量成负相关且线性相关最显著.建立了果顶曲率与种核质量的回归模型.     

果树仿形喷雾的虚拟研究

鉴于很多研究者只通过试验来定性地研究各种过程参量对喷雾质量的影响，为此作者基于已有的实际试验数据，提出了从理论上对喷雾进行虚拟研究，构建三维空间中的喷雾数学模型，实现了虚拟系统，并对虚拟的结果与实际数据进行分析和对比。结果表明，喷雾过程是一个非常复杂而且难以描述的过程。模型能虚拟实际中雾滴在果树中的飞行情况，能够反映实际喷雾的关键元素，可以仿真喷雾沉积分布的趋势。虚拟喷雾模型中设置不同的喷嘴高度，得到的沉积率的趋势一样，说明喷雾高度的变化对结果没有太大的影响。喷雾模型可对开发果树仿形喷雾预测系统或产品提供一定的理论支持。     

基于PAM-RF 的奶牛活动异常情况监测

奶牛生理状态信息化监测是实现现代化大规模奶牛养殖的重要工具。针对奶牛的行为模式监测问题,设计了一种利用无线传感器网络技术,基于PAM算法与随机森林算法相结合的奶牛活动异常情况监测模型。该监测模型使用三轴加速度传感器作为奶牛行为数字化采集手段,无监督PAM算法分类样本行为作为训练集,结合基于有监督的随机森林算法作为奶牛活动行为分类的数学模型,在分类奶牛行为基础上构建奶牛活动强度指数时间序列,进而监测奶牛活动异常情况的发生。结果表明,该模型可以高效地分辨高、中、低3类不同强度的奶牛活动行为,模型的平均分类正确率高于91%,其中高强度与低强度分类正确率均高于95%;运用奶牛活动强度指数时间序列能够有效监测奶牛发情异常情况的发生,监测奶牛发情的正确率为91.67%。     

基于WSN的动物监测平台的应用研究

传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和农工业界的高度重视。为此,针对目前饲养场对动物的行为特征和健康状况无法实时获取的情况,提出在畜牧业中利用无线传感网络传送动物的信息,解决了饲养动物生理特征信息实时传输的问题。同时,根据饲养场的实际情况,结合无线传感网络的特点,设计了一个切实可行的无线传感器网络动物检测系统,系统解决了网络部署、节点设计、节点定位、路由和可视化平台的设计等问题。     

基于GA的果树仿形喷雾神经网络混合模型研究

基于BP神经网络研究果树施药仿形喷雾参数之间的关系发现，BP神经网络无法避免不稳定性和局部极小的局限性，为此，该文利用遗传算法优化BP神经网络的权系数，构建遗传算法和BP的果树仿形喷雾神经网络混合模型。研究结果表明：混合模型的计算精度比BP模型要高，其平均相对误差由0.05减为0.019，均方误差由0.005减为0.002。在预测应用中，不仅绝对误差减少，而且合格率从原来的60%提高到80%，较好地解决了单纯神经网络模型的不稳定性，避免局部极小的缺点。