基于分布式流式计算的蛋鸡养殖实时监测与预警系统

为实现蛋鸡养殖生产过程参数实时监测与预警,研发了基于分布式流式计算框架Data-Canal的蛋鸡养殖实时监测与预警系统。Data-Canal是面向数据流的分布式计算框架,使用控制流集中、数据流分散的模型,以分布式文件系统为中间结果的存储,支持异地多数据源的实时采集和处理。系统以Data-Canal为基础设施,在具有一定扩展性的情况下,保证实时性。系统采用Brower/Server模式,用户通过浏览器即可访问,提升了信息共享的便捷性。系统实现了规模化蛋鸡生产过程实时数据采集与展示、生产信息管理、实时预警、决策分析和系统管理功能,对蛋鸡养殖全生命周期进行了全方位的管理。运行效果表明,该系统可以解决规模化蛋鸡生产过程中产生海量数据信息化和实时处理问题,在部署8台机器的情况下,Data-Canal集群的处理能力峰值达到160 MB/s,延迟在分钟级别,在线上实验环境中,Data-Canal集群每天处理约25 GB的数据,而且系统后期维护和升级都极为便利。     

基于分布式对象的蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统

为了在非人为干扰条件下,可实时监测预警蛋鸡生产环境和生产过程,保障动物福利,本文基于可被远程调用的分布式对象的3Tiers物联网软件体系结构,将传感器技术和云技术结合在一起,设计了蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统。3Tiers物联网软件架构考虑了大量的异构数据集成和对传感器设备的监测、远程交互性能的需求,满足了本研究中对规模化蛋鸡生产过程的研究要求。系统实现了规模化蛋鸡舍的实时生产环境参数采集和视频监控、生产资料管理、生产过程管理、基础信息管理、统计管理、预警设置管理、系统管理和推送管理功能。考虑到温热环境对蛋鸡健康福利和生产性能有着重要的影响,利用系统中的大量环境数据,对中国农业大学上庄实验站大鸡舍内的小气候环境舒适度进行评价,并结合产蛋率、死淘率和耗料,在黄山养殖场对环境舒适度评价进行了验证。通过对上庄鸡舍24 h周期内和2016年11月—2017年4月的环境情况进行分析,结果表明实验蛋鸡舍内的小气候环境温湿指数始终小于70,蛋鸡群始终处于舒适区;而通过对养殖场鸡舍2016年7—10月份的环境数据和生产数据进行分析,验证了当蛋鸡处于舒适区时,产蛋率提升,死淘率下降,耗料更接近标准。     

生猪养殖环境监测系统研究动态

目前,环境监测与控制对于养猪生产具有举足轻重的意义。良好的猪舍环境不但可以减轻养猪工作量,而且有利于猪的生长,减少药物和其它保健药品的使用,从而极大地提高养猪效益和猪肉质量。环境缺少监测和自动控制系统的猪舍往往会出现一些问题而得不到及时改善,使环境恶劣,造成猪生长不良、疾病控制困难,严重地还会造成猪肉品质下降甚至猪场倒闭。而这种损失往往是一种隐性的,不易觉察的。为此,利用自动控制技术和信息传输技术,为猪的成长营造一个良好的环境,将是养猪企业必须重视和规范的,也是今后发展的必然趋势。其主要目的是帮助管理者掌控其需要了解的环境情况,并根据相关情况作出反应以实现智能化管理、调节猪舍环境。     

视频监控技术在生猪规模化养殖中的应用

规模化养殖是目前生猪养殖的主要方式。引进视频监控技术可提高规模化猪场管理水平和经济效益。本文通过分析传统的单摄像头监控方案在应用过程中暴露出覆盖面积有限容易丢失重要信息数据等的缺陷,提出了基于视频数字图像处理技术和人工智能技术的双摄像头监控方案,并从系统构成、运作流程与涉及的关键技术进行研究,提出合理的双摄像头监控具体方案。     

基于改进TLD跟踪算法的生猪视频跟踪

养猪场其本身容易受到大规模感染,大多设置在人烟稀少的地区,传统的人员监管体制存在工作量大、效率低等问题,为实现对生猪的无接触式监管,以猪舍监控视频作为数据来源,提出基于改进TLD跟踪算法的生猪视频跟踪方法。引入SSD网络训练模型对样本进行训练,改进跟踪算法的目标检测部分,将识别结果直接带入跟踪算法,使得检测模块的窗口数量大大降低,并且可以提高检测精度和运算速度。本文提出的改进模型在测试集上,对视频中的生猪进行躺卧、静止不动和正在活动三种行为进行识别,平均准确率分别达94.26%、95.67%、91.36%。相比于传统TLD算法识别成功率和精度分别提高10.7%和6.41%。改进TLD跟踪算法在提高识别精度的同时保证识别效率,可以应用于对全时间段的生猪活跃信息监测,将检测结果作为生猪健康养殖的参考之一。     

基于物联网的生猪养殖环境信息采集系统

利用传感器和网络通信技术,构建基于物联网的生猪养殖环境信息采集系统。在猪舍布控各类传感器、RFID、图像采集等设备对生猪养殖环境信息进行采集存储,并通过蓝牙、ZigBee、5G等信息传输技术进行数据高效、稳定、快速地传输。在处理层和应用层,通过终端设备对养殖环境信息进行处理分析,从而实现对生猪养殖环境的监控和有效管理,为现代化畜牧业发展提供可靠的数据基础。生猪养殖环境信息采集系统在科学管理和精准饲喂等方面具有良好的应用前景和基础支撑。      

基于LabVIEW的生猪群体活动量监测系统

生猪日常活动量可作为生猪健康状况分析和遗传性能评估的重要数据基础。针对大圈养殖环境下利用人工观察的传统方法监测生猪群体活动量精度不高、主观性较强等问题,设计了一种基于LabVIEW的生猪群体活动量监测系统。利用被动式红外探测器采集生猪群体活动量信息,以24位ADS1256芯片为A/D转换和信号输入通道选择,设计了活动量数据采集系统电路,基于LabVIEW软件平台进行程序设计,实现了生猪群体活动量数据的实时采集、保存和图形化显示,提出了利用优化的双正弦模型描述生猪群体日活动量,完成了生猪群体活动量监测系统的设计。选取大圈养殖环境下刚进栏的小猪进行实验验证,实验结果表明：生猪群体日活动量模型与实测值平均相关系数为0.83,构建的模型能够较好地反映生猪群体日活动量,监测系统能够实现快速、准确地监测生猪群体活动量。     

基于定向天线无线传感网络的生猪养殖环境监测系统

猪舍的环境对生猪生长和养殖场的经济效益有很大影响。针对养殖环境参数监测过程中存在有建筑物影响,考虑定向天线具有传输距离远、增益高、抗干扰性特点,该文设计了一款基于定向天线适用于生猪养殖环境监测的无线传感网络。节点以传感器节点以MSP430系列单片机作为主控芯片,无线通信采用nRF905射频模块,温湿度采用SHT11数字传感器,有害气体检测采用H2S和NH3传感器,并以该节点为硬件平台编写了通信协议、应用程序和后台管理软件。试验结果表明,该系统性能稳定,传感精度及其环境自动调控均达到实际应用需求。     

生猪养殖设施工程技术研究现状与发展分析

生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业,随着生猪养殖从分散养殖向规模化养殖的发展,对生猪养殖设施工程技术的需求日渐增加。为了向生猪养殖业发展提供参考与支持,对生猪养殖关键设施工程技术的研究与发展状况进行了总结和分析。重点对猪舍、育仔、饲喂、粪污处理设施工程环节进行研究与发展分析。目前,我国已初步形成了适合国情的生猪养殖设施工程技术体系,但与国外发达国家的生猪养殖设施工程技术还存在一定差距,存在养殖设施工程各环节发展不均衡,养殖工程的机械化、自动化、智能化技术水平较低,关键养殖设施工程技术的基础性研究体系不健全,养殖设施配套性差,养殖机械的适用性和可靠性较低等问题。建立健全的生猪养殖设施工程技术的研究体系,加强养殖、饲料、设施工程、资源环境等方面相互融合与协作、深入与系统的研究,开展适于我国南北方配套应用的生猪养殖设施与设备研发,实现生猪养殖过程的健康/福利化、生态化、自动化及至智慧化,将是我国生猪养殖设施工程技术的发展方向。     

变电站中的嵌入式视频监控系统的设计

嵌入式视频监控系统可实现摄像头数据的实时采集,并拥有Web服务器及网络视频服务器的功能,远程的客户端通过浏览器可实时监控远程的视频图像。本文构建了嵌入式视频监控系统的总体框架,设计了以SH4-DSP处理器SH7760为中心的嵌入式体系的硬件结构,并通过软件实现嵌入式web服务器及视频服务器。系统成功运行表明其在变电站的应用可行。     

基于分布式信源编码的果园视频压缩方法研究

分布式信源编码将编码端的复杂度转移至解码端,可有效解决果园无线视频传感器网络采集节点能量和计算能力受限的问题,但其实际性能还不够理想。为了进一步提高编码的率失真性能,针对果园视频时空相关性强的特点,提出一种基于块自适应的分布式视频编码架构,该架构根据视频内容的相关性选择编码方式,对于WZ帧块采用LDPC编码的方式并利用联合比特平面LDPC算法进行译码。以苹果和葡萄果园视频样本进行测试,结果表明,基于块自适应的分布式视频编码架构能充分利用视频的时空相关性,在相同的量化前提下,相比传统架构苹果和葡萄果园视频样本分别节约了6%~10%及9%~13%的码率。     

工厂化养猪配套设施的研究

以借鉴发达国家工厂化养猪技术和设备为前提，结合我国实际情况和生产力发展水平。对工厂化猪舍及相关设备进行了合理设计与配置，并对其环境控制进行研究与设计。     

基于MESH架构的工厂化育苗环境无线监控系统研发

针对蔬菜工厂化育苗过程中对环境监测与调控的实际需求,基于ZigBee,ARM和VC++等技术研发构建了基于MESH架构的无线传感器网络监控系统,实现对育苗温室群内环境信息的精确采集、实时监测和远程调控等功能。测试结果证明,系统具有可扩展性强、测量结果准确、操作简单和运行稳定等优点。该系统的研发对提高工厂化蔬菜育苗的管理效率具有重要意义。     

基于嵌入式云计算平台的采棉机监控系统设计

为了提高采棉机的自主导航能力,实现采棉机路径规划的在线控制,对采棉机的智能监控系统进行了设计研究,并将多嵌入式平台引入到了智能控制系统中,采用云处理计算方式对多平台节点进行连接,实现了采棉地块视频采集和处理的实时性和智能化。为了验证智能监控系统的可靠性,在棉田对采棉机的智能监控系统进行了实地测试和功能验证。通过测试表明:该监控系统可使采棉机完成路径规划,能够高精度地完成路径在线追踪,其采净率高、落地棉率和含杂率较低,符合大型机械采棉自动化设计的需求。本次研究为云处理技术在嵌入式平台上的应用提供了有效解决方法,对于大型智能机械装备自动化和信息化监控仪器开发具有指导和借鉴意义。     

北方日光温室远程视频监控系统设计

设计一款基于嵌入式Linux和3G网络技术的远程视频监控系统。该系统采用S3C2410嵌入式处理器和Linux操作系统,利用视频服务器软件,通过3G无线上网卡完成客户端与视频服务器的通信,可用于对农业温室作物生长状况进行监控。     

猪舍环境无线多点多源远程监测系统设计与试验

为及时掌握猪舍内主要环境参数的时空分布特性,设计了猪舍环境无线多点多源远程监测系统。采用ZigBee网状拓扑结构进行无线分布式组网,节点设备以一主多从的形式实现多点监测。从节点以STM32嵌入式控制芯片为核心,搭载温度、相对湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等多种传感器。各从节点将实时采集的数据通过主节点上传至服务器,最终在Web端实现系统远程监测的功能。在广东省某规模化种猪场进行系统测试,并分析了分娩舍内各环境参数的时空分布特性。试验结果表明:分娩舍各区域温湿度变化呈负相关性,相对湿度较高;舍内氨气浓度及二氧化碳浓度变化差异性极显著(P 0. 01);系统运行稳定,锂电池可持续工作170 h,平均丢包率2. 39%,各环境参数监测量准确可靠,区域性差别显著。该系统有利于快速感知猪舍环境参数分布特性,可为猪舍环境控制优化提供参考。     

猪舍NH3浓度自动监控系统的研究

氨气是规模化封闭式猪舍养殖中空气污染的主要成分,严重影响了猪群的健康及其生产性能.为此,利用气敏传感器对猪舍内有害气体中的氨气进行了检测,采用变频调速装置对风机转速进行调整,实现对猪舍环境中氨气的调控.以LabWindows/CVI软件为开发平台,对检测数据进行实时显示以及数据的处理、保存和查询等功能.试验结果表明:该系统为猪的生长发育创造了良好的生活环境,避免了人工操作的主观性和随意性,具有较好的实用价值和应用前景.