群养母猪精细饲喂站控制系统的设计与实现

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养猪产业在我国的国民经济中占有重要位置。母猪的生产和管理作为生猪产业的重要一环,在猪场生产中起着关键作用。近些年我国母猪饲喂产业从机械化养殖向自动化智能化治理方向开展,然而我国的自动化和信息化养殖技术同欧美发达国家比较还有着较大的差距。国外的智能饲喂设备价格昂贵且不适宜我国养猪业国情,国内高校和企业已经研究开发出的智能饲喂设备的稳定性和可靠性还有较大提升空间,且没有集成测温称重功能。基于此,本文研究设计了一种集成自动体检功能的群养母猪精细饲喂系统。该系统能实现不同阶段的母猪混养,准确识别母猪个体,精准自动下料,实现无人值守的全自动饲喂。本文主要展开的研究工作如下:(1)设计了群养母猪精细饲喂系统的总体架构。通过实地调研和查阅国内外参考文献,详尽地分析了系统的功能和性能需要,最终选择ARM处理器和Linux最小系统作为系统的软硬件开发平台。(2)设计了群养母猪精细饲喂系统的硬件核心电路。以Exynos4412四核处理器作为硬件系统中心,设计了称重模块电路、耳标识别模块电路、母猪体温采集电路和下水阀流量检测电路,为了实现上下位机的通信,设计了以太网接口电路。(3)完成了群养母猪精细饲喂系统的软件设计。采用Netlink通信机制完成和Linux内核的双向通讯,实现内核定时器的调用,为实现饲喂逻辑提供支持;基于TCP/Socket通信技术设计一种高效可靠的数据通信协议,实现了饲喂站和后台管理系统之间的数据同步;完成体温、体重等传感信号的解析与处理,实现动态称重和母猪个体精准识别。采用模块化思想,化整为零,实现全自动化精细饲喂。(4)进行群养母猪精细饲喂系统测试。在重庆市合川某实验基地选择苏太猪改良品种母猪作为供试猪群,对饲喂系统的下料下水精度、温度和体重滤波准确度、数据传输等进行了测试。分析对比了使用该系统饲喂和传统限位栏饲喂下,母猪采食量的不同。测试结果表明,该系统满足系统设计和运用要求,下料精度高不低于98%,下料稳定性好变异系数只有0.444%,实现了精准下水功能,下水相对误差最大为2.42%,设计的体重滤波算法能实现较为准确的动态称重,相对误差不超过1.81%,体温采集相对误差不超过1.66%,设计的通信协议能实现上下位机的双向稳定通信,CSV传输大文件的平均提速达68%以上,系统性能良好,设计的心跳包与Socket重连机制可以有效保活并处理通信异常,实现了无人值守的全自动个体母猪精细饲喂,可以有效改善母猪体质,具有一定推广应用价值。
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