数据融合算法在畜禽舍环境监测系统中的应用

２ 数据 融合技术在畜禽舍 内的应用
畜禽舍环境情况较为复杂 ， 影 响舍 内生态环境及 空气质量等畜禽饲养标准 的因素多种多样 ， 需要使用
传感 器 组对 各个 因素 进 行 实 时 监测 。针 对 这 一 情 况 ，
基金项 目 ：河北省科技厅项 目（ １ １ ２ ２ １ ０ ０ １ Ｄ）
作者 简介 ：邵
林（ １ ９ ８ ８ 一 ） ， 女， 河 北保定 人 ， 硕 士研 究生 ， （ Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ）
采用多测点分 布式 传感器体 系结 构对畜禽 舍进行实
时监 测 ， 其 融合 模 式如 图 ２所 示 。
ｓ ｈ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ１ ９ ８８ １ ０２ ０＠ ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
估 计 的影 响。
监测畜禽舍 内的生态环境 ； 二是监测畜禽舍 内的空气 质量 。所以， 待监测环境 因子 的选取要综合考虑以上 两个方面。本文选择 了表征生态环境 的温度 、 湿度 和 光照度 ， 以及 表征舍 内空气质 量 的二氧 化碳 浓度 作
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ １ 一 Ｏ ８
单 一性 ， 避 免 了 分别 处 理 各环 境 因 子信 息 数 据 的不 确 定性 ， 增 强 了畜 禽舍 环 境 监 控 系 统 的 鲁棒 性 。实 验 表 明 ， 将 该 算法 应 用 于畜 禽 舍 环境 监 测 系统 后 ， 监 测 结果 的可 靠 性 与准 确 度 均有 明 显提 高 。 关键词 ：畜禽舍 ；数据融合 ；Ｄ — Ｓ证据理论算法
最 优加 权 融 合算 法 与 改 进 后 的 Ｄ— Ｓ证 据 理 论 融 合 算
图 １ 系 统 软 件 结 构 不 葸 图
Ｕ Ｄ Ｐ通讯 协议通 讯 简单 ， 容 易 管理 ， 非 常适 用 于畜 禽舍 内部 局 域 网 系统 的应 用 程 序 。 由于 Ｕ Ｄ Ｐ是 一 种
法整合各环境因子 ， 从而提高了畜禽 舍内环境监测 的 准确度。
境 。该 方 案采 用 最 优 加权 算 法 对 同类 传感 器 数 据 进行 融 合 ， 并通 过 改进 的 Ｄ — ｓ （ Ｄ ｅ ｍ ｐ ｓ ｔ ｅ ｒ － Ｓ ｈ ａ ｆ ｅ ｒ ） 证 据 理 论 算 法 将 不 同传 感 器 的多 个 参数 整 合 ， 并 根据 整 合 结果 对 舍 内 环境 状 况做 出准 确 判 断 。 该 方 案 克服 了传 统 监 测 手 段 的
为本系统监测的主要环境参数 。 以Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机为核心 ， 使用温湿度 传感器
（ Ｌ Ｔ Ｍ ８ ９ ０ １ ） 、 光照度传感器 （ Ｄ Ｚ Ｄ — Ｔ ） 和二氧化碳传感
器（ Ｓ ＿ １ ０ ０ ） 共 同完成下位机数据采集 ， 使用 Ｌ ａ ｂ Ｗｉ ｎ — ｄ ｏ ｗ ｓ Ｃ Ｖ Ｉ ８ ． ５作为开发平 台， 采用 Ｕ Ｄ Ｐ （ Ｕ ｓ ｅ ｒ Ｄ ａ ｔ ａ ｇ ｒ ａ ｍ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ １ ） 通信协议 ， 完成下位 机与上位机之 间的数 据 通信。系统软件结构图如图 １ 所示。
无链接 的协议 ， 可随时收发数据 ， 因此速度非常快 ， 但
随之带来 的是 长 时间收 发数据 容 易使 某 些 字节 流 失 中
１ 畜禽舍环境监测 系统 的构成
针对 畜 禽 生长 环境 的监 测 主要 分 为 两 部 分 ： 一 是
断延误 ， 产生异常数据。为 了进一步提高监测 系统 的 精确性 ， 需要使用数据融合算法 ， 消除异常数据对整体
的空间 ， 与外 部环境相 比更 加复杂多 变 ， 需要 实时监 测各环境 因子的变化 ， 以便于更好 地观察控制畜禽 的 生长 、 发育 、 繁殖及健康状 况。畜禽舍 内的环 境监测 系统不能仅 限于独立处理加 工从 各传感器 处采集 到 的数据 ， 因为此种做法 只重视 了单一环境因子对 畜禽 舍的影响 ， 而忽 略了不 同环境 因子间 的相互影 响 ， 失 去了有机组合 中包含的信息特征 ＿ １ ］ ， 所 以依靠单一手 段对舍 内小气候进行监测往往加重了信 息处理负荷 ， 无法对畜禽舍环境进行准确 的识别 。 ห้องสมุดไป่ตู้ 为解决上述问题 ， 本文提 出一种适用于畜禽舍环 境监测系统采集数据 的多测点传感 器结构 ， 采用基于
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畜禽舍
农 机 化 研 究
第 ８期
根据 拉 格 朗 日求 极 值公 式 建 立 辅 助 方程 ， 必 然
光熙度储感嚣组
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存在 最小 值 ， 此时 的加权 因子为
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农 机 化 研 究
第 ８期
数 据 融 合 算 法 在 畜 禽 合 环 境 监 测 系 统 中 的 应 用
邵 林 ，刘 淑 霞 ，霍 晓静 ，赵 晓顺 ， 王 辉
（ 河北 农 业 大 学 机 电工 程学 院 ，河北 保 定 摘 ０ ７ ０ ０ ０ １ ）
要 ： 针对 畜 禽舍 饲 养 环 境多 变 量耦 合 的特 点 ， 提 出 了一 种 多 测 点 传 感 器 监 测 方 案 ， 以适 应 其 复 杂 的 饲 养 环
中图分类号 ：￥ ８ １ ５； Ｔ Ｐ １ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ － １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３） ０ ８ － ０ １ ６ ２ － ０ ４
０ 引 言
近年 来 ， 自动 化 技 术 发 展 １ ３趋 成 熟 ， 并 日渐 广 泛 地 应用 于畜 禽 生 产 领 域 。 由于 畜 禽 舍 是 个 相 对 封 闭
ｃ ｏ ２ 浓度 传感 嚣组
１
湿度 传 感器组
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