一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，其特征在于：所述温度检测系统由基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台和牛舍环境多点温度融合模型两部分组成，基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台实现对牛舍环境温度检测、调节和监控，牛舍环境多点温度融合模型基于牛舍环境多个检测点温度传感器的温度Vague值的相似度矩阵和距离矩阵求得的相似度融合权重、距离融合权重和博弈论组合权重实现对牛舍环境多点温度融合，提高牛舍环境温度融合精确度、可靠性和鲁棒性；本发明专利技术有效解决了现有牛舍监控系统没有根据牛舍环境温度变化的非线性、大滞后和牛舍面积大温度变化复杂等特点，对牛舍环境的温度进行检测，从而极大的影响牛舍环境温度检测的问题。

A barn temperature detection system based on Wireless Sensor Network

The invention discloses a barn temperature detection system based on wireless sensor network, which is characterized in that the temperature detecting system is composed of multi point temperature wireless sensor network housing environment parameter acquisition platform and housing environment fusion model of two parts based on the wireless sensor network housing environment parameter acquisition platform to realize the barn temperature detection, regulating and monitoring based on the housing environment of multi point temperature fusion model similarity temperature Vague cowshed environmental multipoint temperature sensor value matrix and distance matrix obtained by similarity fusion weights, distance fusion weights and game theory to realize the housing environment of multi point temperature fusion based on combined weight, improve the housing environment temperature accuracy, fusion the reliability and robustness; the invention can effectively solve the existing barn monitoring system not according to Niu Shehuan The characteristics of the complex nonlinear and environmental temperature change lag and large area barn temperature changes, to detect the housing environment temperature, which greatly affects the housing environment temperature detection problem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统
本专利技术涉及农业牲畜养殖自动化装备的
，具体涉及一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统。
技术介绍
牛舍环境温度在环境因素中最重要,也是导致热应激的最重要因素,随着环境温度升高,肉牛体温升高,干物质采食量(DMI)下降,高温持续,DMI下降幅度增加。环境温度对体温有一个滞后作用,而体温对采食量也有一个滞后作用,室内温度升高后一段时间,鼓膜温度才开始下降,然后采食量下降。气温升高,肉牛体温与环境温差减少,体内热量散发困难,不能及时把多余的热量散发,体温升高。肉牛的舒适温度为5-25℃,当温度大于26℃,肉牛便处于热应激,在热应激程度不是很严重的情况下,肉牛可以通过热量平衡机制来调节体温使其在正常温度范围内变化。试验结果表明,在7-8月间,肉牛的体质量增长缓慢,有的个体甚至出现负增长。其原因在于肉牛在夏季时消化功能下降,主要是由于鼓膜温度发生变化,因此其采食量减少,且在温度高的环境中,肉牛增重受到极大限制。因此,一方面要提高肉牛的采食量,另一方面还要保证肉牛在体质量上有所增长,这样才会避免由于温度的原因造成肉牛光吃不长的情况发生。夏季持续的高温高湿环境对奶牛的生产性能会产生严重影响，当环境温度超过临界温度的上限时,奶牛不仅受到高温的影响,而且还会受到高温与其它环境因素(如湿度、养殖密度)的交互影响,从而导致其受到严峻的热环境挑战,引起热应激反应,造成奶牛业巨大的经济损失。泌乳奶牛正常体温为38.5-39.3℃,适宜的环境温度范围是5-25℃。如果温度超过动物温度适中区的上限,因动物本身不再有降低其体温的能力而进入热应激状态。假定高产奶牛和低产奶牛的散热机制相同,与低产泌乳奶牛相比,随着泌乳量、采食量和产热量的增加,温度适中区范围逐渐下移,高产奶牛更容易受热应激的影响。泌乳奶牛能产生大量的代谢热,同时还能从辐射能中积聚额外的热量，所产生的代谢热和积聚的热量,再加上环境温度和相对湿度升高,给奶牛带来了严重的热负担,产生热应激,导致机体温度升高和采食量下降等不良影响,并最终降低奶牛的生产性能。当环境温度超过25℃时,奶牛的采食量开始降低,维持需要增加。如果气温超过37.8℃时,采食量将降低25％以上。热应激导致奶牛产奶量下降的原因,一方面是因为炎热,造成奶牛营养物质摄入不足,无法满足生产需要,进而导致产奶量下降；另一方面是由于热应激,抑制了甲状腺的功能,致使脑垂体前叶嗜酸性细胞分泌的生长激素减少,造成产奶量下降。高温使牛奶质量降低,乳脂、乳蛋白、乳糖及非脂固形物含量均可因高温而下降。受高温的影响,奶牛喜精料而厌食粗料,使瘤胃内低级脂肪酸如乙酸与丙酸的比例缩小,从而使乳脂率降低。热应激对公牛的性欲、射精量和精子密度没有显著的影响,但可使精液质量和精子活力显著降低。夏季高温使奶牛生理机能发生变化,免疫球蛋白减少,机体抵抗力下降,病原菌容易生长繁殖并侵害机体,因而腐蹄病、乳房炎、胎衣不下和子宫内膜炎增加,易使奶牛发生中暑和日射病。热应激导致奶牛产生非特异性防御应答的生理反应,从而降低产奶性能、繁殖性能和机体免疫能力。必须改善牛舍环境的小气候调控条件从根本上解决这一问题,借助环境改善和营养措施,才能有效预防和治疗奶牛热应激,从而提高奶牛生产的经济效。国内外学者纷纷开展牛舍小气候环境参数测控系统的研究，关伟等研制了牛舍饲养环境温度控制系统，李喜武等研制了牛舍环境及自动供料控制系统，曾成研制了基于嵌入式的牛舍环境参数监控系统，宗文平等研制了基于PLC的奶牛牛舍环境参数监测系统，但是这些系统都没有根据牛舍环境温度变化的非线性、大滞后和牛舍面积大温度变化复杂等特点，对牛舍环境的温度进行检测，从而极大的影响牛舍环境温度的检测。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，本专利技术有效解决了现有牛舍监控系统没有根据牛舍环境温度变化的非线性、大滞后和牛舍面积大温度变化复杂等特点，对牛舍环境的温度进行检测，从而极大的影响牛舍环境温度检测的问题。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，其特征在于：所述温度检测系统由基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台和牛舍环境多点温度融合模型两部分组成，基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台实现对牛舍环境温度检测、调节和监控，牛舍环境多点温度融合模型基于牛舍环境多个检测点温度传感器的温度Vague值的相似度矩阵和距离矩阵求得的相似度融合权重、距离融合权重和博弈论组合权重实现对牛舍环境多点温度融合，提高牛舍环境温度融合精确度、可靠性和鲁棒性。本专利技术进一步技术改进方案是：所述基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台由检测节点、控制节点和现场监控端组成，它们以自组织方式通过无线通信模块NRF2401构建成牛舍环境参数采集与智能预测平台。检测节点分别由传感器组模块、单片机MSP430和无线通信模块NRF2401组成，传感器组模块负责检测牛舍环境的温度、湿度、风速和有害气体等牛舍小气候环境参数，由单片机控制采样间隔并通过无线通信模块NRF2401发送给现场监控端；控制节点实现对牛舍环境参数的调节设备进行控制；现场监控端由一台工业控制计算机组成，实现对检测节点检测牛舍环境参数进行管理和对牛舍环境多点温度进行融合。基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台见图1所示。本专利技术进一步技术改进方案是：所述牛舍环境多点温度融合模型通过把牛舍环境各个温度检测的温度传感器值转化为Vague值形式，定义两两温度传感器的温度Vague值的相似度和距离，构建相似度矩阵和距离矩阵，求得牛舍环境各个检测点温度传感器值的相似度融合权重和距离融合权重，基于博弈论原理和两种融合权重求得牛舍环境各个温度传感器值融合的组合权重，牛舍环境各个检测点温度传感器值与各自温度传感器值融合的组合权重积的相加和为牛舍环境多个检测点温度融合模型的值，牛舍环境多点温度融合模型既考虑了不同检测点温度传感器的温度Vague值之间的相似度，也考虑了不同检测点温度传感器的温度Vague值之间的相对距离，提高了牛舍环境多点温度传感器值融合精度和可靠性。具体方法见图2所示。本专利技术与现有技术相比，具有以下明显优点：一、本专利技术针对牛舍环境多点温度测量过程中，传感器精度误差、干扰和测量温度值异常等问题存在的不确定性和随机性，本专利技术专利将牛舍环境温度传感器测量的温度值用Vague值形式表示，有效地处理了牛舍环境温度传感器测量值的模糊性和不确定性，提高了牛舍环境温度传感器融合值的客观性和可靠性。二、本专利技术将牛舍环境温度值转化为Vague值形式，定义两两Vague值之间的相似度，构建相似度矩阵，根据牛舍环境每个检测点温度传感器Vague值的相似度占整个牛舍环境温度传感器检测点的温度传感器Vague值相似度和的比为该检测点温度传感器值的相似度融合权重αi，提高了牛舍环境温度融合值的精确性和科学性。三、本专利技术将牛舍环境温度参数转化为Vague值形式，定义两两Vague值之间的相对距离，构建距离矩阵，根据牛舍环境每个检测点温度传感器Vague值的相对距离占整个牛舍环境检测点温度传感器Vague值的相对距离和的比为该检测点温度传感器值的距离融合权重βi，提高了牛舍环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，其特征在于：所述温度检测系统由基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台和牛舍环境多点温度融合模型两部分组成，基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台实现对牛舍环境温度检测、调节和监控，牛舍环境多点温度融合模型基于牛舍环境多个检测点温度传感器的温度Vague 值的相似度矩阵和距离矩阵求得的相似度融合权重、距离融合权重和博弈论组合权重实现对牛舍环境多点温度融合，提高牛舍环境温度融合精确度、可靠性和鲁棒性。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，其特征在于：所述温度检测系统由基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台和牛舍环境多点温度融合模型两部分组成，基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台实现对牛舍环境温度检测、调节和监控，牛舍环境多点温度融合模型基于牛舍环境多个检测点温度传感器的温度Vague值的相似度矩阵和距离矩阵求得的相似度融合权重、距离融合权重和博弈论组合权重实现对牛舍环境多点温度融合，提高牛舍环境温度融合精确度、可靠性和鲁棒性。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的牛舍环境温度检测系统，其特征在于：所述基于无线传感器网络的牛舍环境参数采集平台由检测节点、控制节点和现场监控端组成，它们以自组织方式构建成牛舍环境参数采集平台；检测节点由传感器组模块、单片机和无线通信模块NRF2401组成，负责检测牛舍环境的温度、湿度、风速和有害气体的实际值，控制节点实现对牛舍环境参数的调节设备进行控制；现场监...

【专利技术属性】
技术研发人员：马从国，周恒瑞，田正国，鲍文超，窦雨，董浩，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32