面向大规模、多区域的可燃气体远程监测预警技术

为了实现大规模、多区域的可燃气体的统一监测预警,使用无线传感器网络自组网技术、通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)无线传输技术和服务器数据库设计了可燃气体报警器采集节点、可燃气体报警器汇聚传输节点并完成服务器云管理平台的搭建.温湿度补偿算法提高了可燃气体报警器的采集精度,多级报警策略使可燃气体预警更智能,数据传输加密算法使数据传输更安全.系统可以应用在居民小区环境对可燃气体泄露智能预警.相关管理部门根据服务器云管理平台对预警信息及时处理并长期对监测数据进行统计分析.最后对搭建的远程可燃气体监测预警系统进行应用测试.结果表明:系统丢包率和用户收到预警信息时间间隔都满足可燃气体预警的实际要求.

基于无线传输的温室环境智能监测与报警系统

设计了一种基于ZigBee和GPRS无线传输的温室环境智能监测和报警系统,有效地解决了温室环境监测过程中布线困难、报警方式单一、成本高、不能稳定运行等缺点。以微型处理器和ZigBee通讯节点作为采集节点,以ZigBee和GSM/GPRS通讯模块作为汇聚和远程数据传输的网关节点,采用树状的组网方式完成短距离的数据汇聚,通过GPRS完成远程数据传输;在服务器上配置了数据库和网页远程服务,用户通过用户终端远程访问温室作物实时监测数据。本文实现了节点和服务器的双向数据通讯,使服务器可以远程配置单个采集节点的报警上下阈值和采集时间周期;完成了温室环境的智能报警;加入了系统可靠运行机制,使系统可以连续、稳定地运行。经试验验证,系统可以满足温室作物生长环境的智能监测和报警需求。

微束等离子弧焊电源的Saber仿真研究

小电流稳定性对微束等离子弧焊工艺至关重要,微束等离子弧焊一个显著的特点是小电流焊接,焊接电流可以达到0.05 A。当在小电流下焊接时,保持电弧稳定燃烧,对微束等离子弧焊电源提出了很高的要求。微束等离子弧焊的电源特性直接关系到微束等离子弧焊焊接工艺的好坏。针对晶体管微束等离子电源,采用Saber软件进行了仿真研究。内容包括微束等离子弧焊电源的主电路和反馈控制电路模型的建立,对晶体管微束等离子弧焊电源的电源特性(主电路开环特性、电源系统闭环控制特性),仿真分析了电源输出纹波等,探讨了电源小电流输出稳定性。

面向多区域的生鲜乳储藏监测管理技术

刚挤出的生鲜乳必须严格控制在合适的温度储藏才能保证不会变质,然而在储藏过程中有很多原因会使冷却罐温度升高导致奶质变质.为了解决以上问题,采用传感器技术、物联网技术、数据库技术和网络平台技术实现了生鲜乳储藏过程生鲜乳温度的监测预警,并实现了多区域生鲜乳冷却罐的智能监测和管理.采用高精度NTC温度传感器非接触探测生鲜乳保证了测量的精度和生鲜乳的卫生;通过设计的生鲜乳冷藏罐监测终端提取了生鲜乳冷藏阶段的温度,形成生鲜乳温度管理数据档案.对设计的智能监测预警终端和搭建的网络服务平台进行测试.异常出现时冷却罐智能监测预警终端能够在本地和远程实时智能预警从而避免奶质变坏.经连续测试表明:异常出现时,2 s内可以接到远程预警短信提醒.管理者通过网络服务平台能够实时掌握多区域采奶站生鲜乳储藏温度的变化进而能够有效了解各个采奶站由于温度过高导致的奶质变质情况.

畜禽养殖疾病诊断智能传感技术研究进展

畜牧业是我国农业的重要组成部分,目前我国畜牧业向着规模化、集约化发展,同时也增加了畜禽疾病诊断的难度。为提高畜禽养殖中的动物福利水平,并降低畜牧养殖中因动物疫病与健康异常带来的经济损失与公共卫生安全风险,近年出现了一批通过数字化、智能化手段实现畜禽疫病诊疗的自动化方法,如机器视觉分析、动物音频分析、红外温度感知、深度学习分类等,这些方法可以有效提高对患病或异常畜禽动物的诊断效率、缩短诊断周期、降低畜牧养殖中人工巡检劳动力。畜禽疫病自动诊疗方法不同于常规的基于病理学知识的诊断方法,其主要通过各类传感器自动获取畜禽在养殖过程中的图像、声音、体温、心率、排泄物等各类特征信息,而后通过梅尔倒谱系数、Logistics回归分析等数学模型和支持向量机、深度学习等智能算法对采集的信息进行综合分析与处理,并对动物的健康状态做出评价与预测。文章分别从畜禽形态诊断技术、行为诊断技术、声音诊断技术、体温诊断技术、其他生理参数诊断技术等几个方面总结阐述了目前动物疫病智能诊断技术研究的进展和一些基础的方法原理,这些方法基于动物外型与体尺、行为与动作、鸣叫与声音、体温、排泄物、呼吸与心率等数字化特征,通过数学模型对传感器采集到的特征进行实时分析与分归类,基本实现了对理想环境下动物健康状态的评价。目前的畜禽动物疾病自动诊疗技术研究成果丰富,但相关诊断方法大多是在理想环境下进行,而实际的生产养殖环境中干扰因素很大,目前的诊断方法大多无法很好地排除干扰并精确提取出所需特征信息;并且目前的数字化禽畜疾病诊断方法多是基于禽畜的一种特征信息进行分析诊断,这使得诊断系统的诊断准确度受到影响,诊断结果说服力不足。同时目前的大多数数字化禽畜疾病诊断方法还存在诊断泛化能力差、抗干扰能力差等问题,这些问题制约了其推广与应用。未来畜禽疾病自动诊断的研究重点是提高其传感算法的精度和数学模型的适用性与鲁棒性,并进一步发展基于多种特征耦合与数据融合的智能化畜禽疾病诊疗专家系统,争取实现实时、高效、智能、精准的畜禽健康诊断。

家禽粪便管理过程中氨气减排技术研究进展

粪便管理是畜牧业氨气排放的主要来源,由于养殖工艺、粪便管理方式、粪便理化特性及其氮素存在形式的不同,家禽粪便管理过程中氨气的产生和减排技术的应用与猪、牛略有不同。该文阐述了家禽粪便管理过程中氨气产生和释放的机理,分析了影响氨气产生和释放的关键影响因素,针对粪便管理过程中广泛采用的"排泄后"策略,着重论述了酸化、吸附和抑制等减排技术在家禽粪便氨气减排方面的应用情况、作用机制、影响因素、使用效果及优缺点,有助于深化家禽养殖氨气排放的认识、选择适宜我国生产条件的减排措施,对家禽绿色生产、节能减排具有重要意义。

肉牛联合育种关键技术应用的研究进展

我国肉牛种质资源长期面临进口依赖性强、国内优质种牛缺失、肉牛育种企业利润低、管理效率低、区域联合育种效果不理想等问题,全面了解认识我国肉牛当前育种技术、扩繁培育技术、推广体系模式现状是解决问题的前提。本文综述了国内外肉牛遗传性状评定标准与关键技术,肉牛联合育种中的育繁推一体化模式,针对国内外肉牛育种、扩繁培育、推广模式中关键技术的现状进行对比研究,分析了我国肉牛育种当前存在的现状与问题,并在信息化技术应用、引进肉牛品种的利用、本土肉牛的培育等方面提出建议,旨在有效推动我国肉牛“育种、扩繁、推广”一体化进程,加快本土肉牛品种培育,提升我国肉牛联合育种水平。

商业化肉牛繁育大数据平台设计与关键技术

针对当前中国肉牛繁育管理水平和信息化智能化水平不高等问题,本研究借鉴国际先进肉牛养殖国家的经验,建立了适合中国的商业化肉牛繁育大数据平台。该平台主要完成肉牛种质信息资源的整合,在线自动测定肉牛关键繁育性状,全程服务支撑肉牛繁育过程,形成肉牛种质资源大数据分析决策,并实现肉牛联合育种创新模式。本文详细介绍了商业化肉牛繁育大数据软件平台开发思路,包括数据中心的实现、软件平台前端开发技术和后端开发技术等,并总结了该平台的关键技术创新和模式创新内容,包括肉牛种质资源与良种管理系谱深度挖掘技术,非接触式繁育性状自动获取评价技术,以及多源异构信息融合提供智能决策支持等,为中国肉牛种业发展提供可持续发展的信息化解决方案,以促进肉牛育种整体水平的提高。

奶牛呼吸频率自动监测技术研究进展

在"互联网+现代畜牧业"和农业物联网普及应用的共同推动下,动物生命信息的获取与分析应用成为畜禽智慧养殖技术研究的热点。奶牛呼吸频率是反映养殖环境舒适度的重要特征,随着养殖业自动化与智能化的发展,呼吸频率自动监测的需求日益凸显。本文从接触式和非接触式两方面着重介绍了基于侧腹伸缩运动和呼吸气流变化的6种监测方法,分析了各类方法的优缺点、研究现状和应用前景,期望有助于完善奶牛生理参数自动监测装备的开发与生产应用,为国内开展奶牛智慧养殖研究提供参考。

小规模农产品加工企业联合优化召回模型

针对当前召回模型仅能优化召回规模的问题,分析了批次分散模型,并加入批次的品质属性,给出了原料-部件-成品的规模比例和品质权重约束条件,提出了一种召回数量-成品品质的联合优化召回模型。针对小规模农产品加工企业的产品召回优化需求,分析了联合优化模型的运算开销,给出了相关算例和优化结果。结果表明,该联合优化模型可以在减小召回规模的基础上,提高成品的品质。

畜舍自然通风理论分析与通风量估算

自然通风畜舍通常为大开口建筑,由于开口处的风速和压力分布不均匀,受外界环境影响大,难以确定进风口和出风口的位置,因此,自然通风畜舍通风量的估算值存在很大的不确定度。该研究通过分析通风量关键影响因素、对比不同估算方法结果差异、归纳提高估算准确度的方法,对自然通风畜舍通风理论与通风量估算研究进展进行综述,提出了现有研究的不足和需要进一步完善的内容。自然通风量可以通过压差法、风速法和CFD数值模拟法等直接估算或通过热平衡法、水汽平衡法、CO_2平衡法和示踪气体法间接估算。不同通风量测算方法之间的结果差异在10%~300%之间,估算准确度受开口流量系数、风压系数、动物产热量和产湿量、传感器布置位置等因素的影响,同时使用多种方法进行通风量测算有助于评估测算结果的准确度。CO_2平衡法在实测中应用最为广泛,测算结果相对稳定,但需要规范测试布点和计算取值方法,提高舍内CO_2产生量测算的准确度。水汽平衡法在实测中有一定的应用潜力,也需要提高畜舍水汽产生量的测算准确度,建立动态估算方法。自然通风量尚无准确又无争议的测算方法,现有通风量测算方法更适用于畜舍建筑通风设计,缺乏可以实时、动态调节畜舍通风量或通风口面积的测算方法,生产应用中还需要完善现有方法或建立新的测算方法用以直接、有效地指导自然通风量的调控。

畜禽疫病智能防控技术发展现状与展望

随着我国农业结构调整和农业产业化的推进,规模化、集约化的畜禽养殖模式快速发展,高密度养殖带来的疾病防控日益成为难题。在信息化时代的背景下,人工智能、大数据、物联网等技术可为提高畜禽疫病智能防控水平提供有力支撑。本文围绕畜禽疫病智能防控技术研究现状与发展趋势,总结分析了图像识别、音频识别、智能传感等畜禽疫病在线监测技术,以及基于感知数据、知识决策和计算模型的畜禽疫病智能诊断与防控决策方面的试验进展、发展现状和存在问题,并展望了应用新一代信息技术进行畜禽疫病在线诊疗与智能诊断的技术优势和应用前景。

融合特征金字塔与可变形卷积的高密度群养猪计数方法

针对猪只人工计数方法消耗时间和劳动力,育肥猪较为活跃且喜好聚集,图像中存在大量的高密度区域,导致猪只之间互相粘连、遮挡等问题,基于SOLO v2实例分割算法,提出了一种自然养殖场景下融合多尺度特征金字塔与二代可变形卷积的高密度群养猪计数模型。通过优化模型结构来减少计算资源的消耗与占用。将科大讯飞给出的猪只计数的公开数据集划分为猪只分割数据集和猪只盘点测试集,利用猪只分割数据集获得较好的分割模型,然后在猪只盘点测试集中测试盘点准确率,实现猪群分割和猪只计数。实验结果表明,本文提出的高密度猪只计数模型的分割准确率达到96.7%,且模型内存占用量为256 MB,为改进前的2/3,实现了遮挡、粘连和重叠情况下的猪只个体高准确率分割。在含有500幅猪只图像计数测试集中,模型计算猪只数量误差为0时的图像数量为207幅,较改进前提高26%。模型计算猪只数量误差小于2头猪的图像数量占测试图像总数量的97.2%。模型计算猪只数量误差大于3头猪的图像数量占总体图像数量比例仅为1%。最后,对比基于YOLO v5的群养猪计数方法,本文模型具有更优的分割效果和计数准确率,验证了本文方法对群养猪只计数的有效性。因此,本文模型既实现了高密度猪群的精准计数,还通过优化模型结构大大降低了模型对计算设备的依赖,使其适用于养殖场内猪群在线计数。

复杂环境下肉牛三维点云重建与目标提取方法

基于点云采集技术的非接触式测量能够缓解肉牛在采集体尺体重等参数时的应激问题,但采集肉牛的三维数据耗时长且易受环境干扰而产生大量无关噪点,难以适应实际养殖环境需求。为解决该问题,本研究开发了一种非接触式肉牛三维点云重建与目标提取系统与方法,采集的肉牛三维点云可为肉牛育种育肥提供大量标准化和三维量化表型数据。三维点云采集系统由Kinect DK深度相机、红外对射光栅触发器和射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)触发器组成,可在肉牛自由通过步行道的瞬间实现肉牛点云的多角度瞬时采集。肉牛点云目标提取方法基于C++语言与点云处理库(Point Cloud Library,PCL)开发,通过空间直通滤波、统计学离群点滤波、随机抽样一致(Random Sample Consensus,RANSAC)形态拟合与点云抽稀、基于降维密度聚类的感知盒滤波等算法有效滤除与肉牛紧贴的栏杆等干扰,不破坏点云的完整性,实现肉牛点云的三维重建与分析。在养殖场中对20头肉牛进行了124次点云采集与目标提取试验。结果表明,重建的肉牛三维模型与肉牛真实形态1:1对应,系统的采集成功率为91.89%,采集的点云与真实值相比,体尺重建误差为0.6%。该系统与方法可以在无人干预的情况下,实现多角度肉牛点云数据的自动采集与三维重建,并从复杂环境中自动提取目标肉牛的点云,为非接触式肉牛体高、体宽、体斜长、胸围、腹围和体重等核心表型参数的测量提供重要的方法支撑,促进肉牛育种和育肥的标准化管理。

音频分析技术在家禽养殖中的研究进展

家禽发声可以反馈生长情况、情绪变化和健康状态,音频分析具有非接触、无应激和连续监测的优点,可为家禽精细化养殖提供远程监测技术手段。该文总结了音频分析技术在蛋鸡、肉鸡等家禽生长监测、应激行为分析、疾病监测等方面国内外的研究进展、发展现状以及存在的问题。阐述了音频监测识别技术在未来家禽养殖上的应用潜力与发展趋势。

自然通风牛舍环境监测传感器布局策略对比研究

牛舍多采用自然通风,舍内环境参数空间分布规律与密闭式机械通风的猪舍和鸡舍有所不同。针对牛舍环境监测传感器布局问题,该研究分别采用传统均匀布点和谱聚类布点两种布局方法,分析了1~8个传感器共27种布局在夏、冬、过渡3个季节共12组试验数据下的传感器部署方案。研究结果表明:在牛舍环境监测传感器部署过程中,传统布局中蛇形(无中点)的布点规则表现最佳。谱聚类布局的监测性能随着传感器个数的增加逐渐提高,整体监测效果优于传统布局,但由于不同季节间传感器部署位置不稳定,只能为传统布局提供参考。传感器的个数在两种方法中都控制在5左右最佳,该选择可在满足检测要求下有效地降低数据的冗余度,节约监控成本。

两效溴化锂吸收式制冷机组的改进

国内早期批量生产的双效溴化锂吸收式制冷机组,服役5—6年后,机组效率明显下降,各种故障频频发生。为此,我厂根据实际应用情况,对其结构进行了相应地技术改造,效果很好。本文以开封通用机械厂1988年9月生产的3XZ Ⅱ型蒸汽两效溴化锂吸收式制冷机组为例,对其结构做了部分改进。

绵羊和山羊肉用性能表型鉴定研究现状与展望

肉用性能表型特征直接决定了羊肉的产量和品质,肉用相关性状鉴定技术的进步有助于挖掘优异肉羊种质资源,培育优良肉羊品种,促进肉羊遗传改良.目前,肉用性能表型鉴定方法多以人工测量方式为主,存在耗时、费力、低通量等不足.随着机器视觉、光谱成像、人工智能等前沿技术的进步,肉用性能表型鉴定方法已向非接触式自动测量模式转变,逐渐实现了表型高通量精准鉴定.同时,数据信息量大、图像算法处理复杂等问题成为智能表型鉴定方法的重要挑战.本文主要介绍了羊肉用性能表型鉴定内容以及表型鉴定方法现状,以期为合理选用羊肉用性能表型鉴定方法提供参考.