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《内蒙古大学》 2018年
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基于LoRaWAN和多传感器的奶牛计步及姿态检测系统设计

李辉  
【摘要】:在奶牛养殖过程中,饲养员对奶牛的发情判断以及健康状况检测是奶牛养殖过程中的重要环节。奶牛发情伴随着活动量增加,体温升高等状况。及时发现发情奶牛并进行配种可以延长奶牛泌乳期提升经济效益。同时,奶牛的健康状况检测也十分重要,生病的奶牛趴卧时长要明显高于正常时期。奶牛生病不但会危及奶牛生命而且会影响原奶质量。饲养员需要及时发现生病奶牛并进行医治。应用于大规模牧场,现有的同类奶牛计步系统在硬件设计上存在功耗大,传输距离近等问题。在软件设计上存在功能单一,计步算法精确度低等问题。本文针对这些问题,提出了一套新的解决方案。在硬件设计上,本系统选用低功耗的主控芯片以及高灵敏度的传感器。应用低功耗广域网的LoRa技术进行远距离的数据传输,使本系统满足应用于大规模牧场对于长距离的需求。在软件设计上对加速度波形采用FIR带通滤波以及斜率检测步伐算法进行步数识别。经过多次测试,修改参数,提高计步精度,为判断奶牛发情提供准确信息。利用实时气压数据设计一套姿态检测算法,可识别出奶牛趴卧姿态,记录趴卧时长。为奶牛健康状况检测提供更加多元而又准确的依据。经过实际测验,奶牛计步精度能够保证在95%以上。姿态检测算法可准确识别出奶牛趴卧姿态。LoRa收发模块在牧场实际传输距离可达2km。利用NI LabVIEW SignalExpress测定出计步及姿态检测模块功耗,理论上模块可连续使用3.5年。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S823;TP212.9

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【参考文献】
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