基于物聯網的智能母豬發情監測系統開發

劉哲 申東東 朱程林 鐘世然 高妍

摘 要： 隨著科學技術的不斷發展，豬的發情監測需要多人配合，耗時長，讓養殖人捉襟見肘。發現不及時等人員問題，也隨之出現。只有用技術代替人工，現代化養殖才可打消后患。本文基于針對母豬發情鑒定進行一系列的研究，通過現如今的人工智能化監測，建立種豬的關鍵體征參數（如體溫、運動時長、進食總量、靜臥時長、發情時間等）與母豬發情概率的神經網絡模型，并利用該模型對實際檢測的母豬行為特征進行驗證，實現母豬生理和發情狀況的及時檢測。彌補了浪費大量人力以及發現不及時的技術難題。

關鍵詞： 物聯網;RFID技術;無線通信技術;傳感器;人工智能算法

目前中小型生豬飼養企業主要通過人工鑒定母豬發情，耗費大量人力，出現發現不及時的情況，影響產仔率，降低了生產效益。市場上也出現了一系列針對母豬發情檢測的設備，但普遍存在價格昂貴、操作復雜等問題，普及率極低。目前為了有效處理這個問題，許多公司也相繼推出了關于母豬發情檢測的產品及監控系統，但效果并不明顯。

據資料調查發現，富農養殖設備有限公司發明了一款智能化母豬群養管理系統，[1]該系統的發情監測器不間斷監測母豬的發情狀況，對于達到系統設置發情指標的母豬進行噴墨標記，實現自動分離;廣西小草信息產業有限公司推出了一款智能化生豬養殖管理系統，[2]該系統配置的發情監測器利用“公豬效應”原理24小時不間斷監測母豬的發情狀況，記錄母豬的電子耳牌以及與公豬接觸的次數和接觸持續時間，將達到預設發情閾值的母豬噴墨標記，自動提醒飼養員或管理人員對該母豬進行發情的人工鑒定。基于以上研究，發情監測系統的結構主要由智能耳標部分以及智能網關兩大部分構成，包含溫度傳感與檢測電路、運動傳感與檢測電路、微處理信號采集存儲電路、無線通信電路及其他電路等。

1 設計概述及目的

為了有效解決以上問題，本文擬設計的母豬發情監測系統主要包括以下幾個功能：

（1）耳標識別：RFID耳標識別系統對豬的身份進行自動掃描識別登記，每只豬都具有唯一的身份碼;

（2）體溫監測：母豬耳朵上的智能耳標能夠采集母豬的體溫數據，通過豬的體溫變化了解豬的發情及其生理狀況，通過攜帶的RFID標簽辨別對應的豬的體溫同時傳輸到計算機，計算機保留每只豬的體溫測量信息，養殖戶能夠隨時瀏覽豬的體溫變化圖，若發現體溫超出正常值的豬，系統再調用該頭豬的其他生理信息分析判定其是否處于發情狀態或發燒狀態;

（3）運動量監測：豬耳朵上的智能耳標能夠采集母豬的運動量數據，通過豬攜帶的RFID標簽識別對應的豬同時傳輸到計算機，計算機保存每個豬的運動量情況，輔以其他參數指標共同測定該頭豬是否處于發情狀況;

（4）誘引發情監測：對公豬的求偶聲響、外激素氣息、求偶表現等來刺激母豬的腦垂體，引發母豬排卵、發情、接受交配等行為的發生，這種發情鑒定合乎母豬的天然生理共性，不會給母豬構成任何應激行為。本項目在豬圈指定區域放置模擬公豬求偶聲音、激素氣味的裝置，記載該豬只的電子耳牌以及其在此區域的停留間隔和接觸頻率并上傳到終端，結合體溫計運動情況進行綜合判定提高準確度;

（5）智能提醒：該系統會自動結合豬的各項指標（體溫、運動情況以及在模擬公豬區域停留時間和接觸頻率）進行綜合性分析，如果各項數值均達到設定的閾值，將會判定該豬處于發情期，工作系統自動將該母豬進行噴墨標記并同時通過微信或遠程報警方式提前提醒工作人員對其進行及時配種。

2 智能提醒系統模塊分析與設計

該母豬智能發情監測提醒結構框圖如下圖所示，主要包括以下幾個組成部分：

主控芯片：STC89C51。本文采用STC89C51作為主要芯片，該芯片是完全兼容標準8051內核的系統可編程芯片，其最高工作時鐘頻率為80MHz，片內集成512字節RAM，具有在系統可編程特性且速度快，是高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器。

電源設計：蓄電池或太陽能供電。本設計在芯片上放置太陽能供電裝置，通過太陽能為該系統提供電源。

安全防護：RFID識別裝置和防水裝置;

傳感器部分：紅外傳感器，速度傳感器、溫度傳感器，距離傳感器;

警報部分：智能提醒裝置，小燈閃爍裝置。

3 總結

本設計是制作一個基于STC89C51單片機的研究設計母豬個體生理參數多源感知設備：通過對單片機、傳感器、無線傳感器網絡以及無線傳輸等技術進行綜合應用，以母豬為研究對象，對其個體體溫、脈搏、活動量等參數進行檢測，并將采集到的信息定時傳送至信息處理中心或終端設施，對母豬的生理情況進行監測記錄，從而建立母豬個體生理參數數據庫，為判別母豬是否處于發情期提供可靠的數據依據。

參考文獻：

[]張樹成.中國豬病的預防與控制技術[C].全球豬業論壇暨2009中國豬業發展大會論文集，2009.

[2]亦戈.養豬管理智能化[J].中國畜牧業，2013（1）：60-63.