精细饲养系统中羊只称重分群系统的研制

摘要

我国是一个人口大国，肉类食品的消费量每年都在提升。近几年来，羊肉每年的产量高达400多万吨，在所有肉类产品中占了近十分之一。我国羊只养殖以散养方式为主，通过地秤称量方式采集羊只体重信息，不仅耗费大量的人力资源且称重效率低，已远远不能满足日渐发展的精细饲养模式的需求。
　　本文源于黑龙江省畜牧机械化研究所，按照其科技攻关项目《规模化养殖场羊只处理系统的研究》要求，围绕羊只体重自动采集、存储及羊只分群管理等方面，针对国内养殖业普遍存在的人工称重低效率等问题，研究并设计出一套羊只体重数据自动采集、存储及分群于一体的称重分群系统，解决了目前羊只养殖过程中人工称重低效率、分群和记录繁琐等问题。本文研制的羊只称重分群系统，由称重单元、羊只信息采集单元、控制单元、显示与操作单元、分栏单元、存储单元和遥控单元构成。通过称重单元和羊只信息采集单元，对羊只重量和身份信息进行采集，控制单元处理传感器采集的数据后，发送到显示与操作单元，根据采集的羊只体重，确定羊只应进入的群组，控制相应的分栏门打开，最后将所有数据进行保存，达到对羊只进行自动称重及分群的目的。
　　本文在设计过程中利用单片机、射频识别(RFID)、传感器及串口通信等技术，对羊只称重分群系统进行研制。确定系统总体设计方案，分析系统组成，根据系统各部分功能，研究并选择相应硬件设备，重点对控制器、电源、压力信号处理等方面，设计相关电路。针对传感器非线性因素，在软件设计部分，采用基于最小二乘原理的曲线拟合法，对传感器进行非线性校正。通过静态称重和羊只动态称重试验，对研制的羊只称重分群系统进行测试，验证系统的稳定性，完成各部分功能的实现。
　　试验证明，本文研制的羊只称重分群系统运行稳定，称重精度满足2％误差范围的设计要求。与传统的称重装置相比大大缩短了作业时间，提高了羊只的称重效率，不对羊只产生应激，实现了羊只的自动称重和分群，节省了大量的人力资源。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究目的与意义

1．2 研究现状与发展趋势

1．2．1 国外研究状况

1．2．2 国内研究状况

1．3 本文主要研究内容

1．4 本章小结

2 自动称重分群系统的原理与组成

2．1 自动称重分群系统功能设计

2．2 自动称重分群系统工作原理

2．3 自动称重分群系统的组成与设计流程

2．3．1 自动称重分群系统的组成

2．3．2 自动称重分群系统设计流程

2．4 系统部分硬件介绍与选型

2．4．1 控制器芯片选择

2．4．2 压力传感器

2．4．3 射频识别器

2．4．4 显示屏与键盘

2．4．5 气阀与气缸

2．5 本章小结

3 自动称重分群系统硬件设计

3．1 系统硬件总体设计

3．2 主控单元设计

3．2．1 单片机最小系统设计

3．2．2 I-U转换电路设计

3．2．3 红外探测模块

3．2．4 SD卡存储模块

3．2．5 显示与操作单元

3．3 气阀门控制单元设计

3．3．1 信号传输模块设计

3．3．2 气阀门控制器设计

3．4 射频卡读取单元设计

3．4．1 射频卡读取控制器设计

3．4．2 羊只信息采集

3．5 遥控单元设计

3．5．1 遥控器设计

3．5．2 无线通信模块

3．6 系统电源设计

3．7 本章小结

4 系统软件设计

4．1 主控单元程序设计

4．2 射频卡读取单元程序设计

4．3 气阀门控制单元程序设计

4．4 遥控单元程序设计

4．5 本章小结

5 系统试验

5．1 系统样机测试

5．2 系统静态称重试验

5．3 系统动态称重试验

5．4 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文