[发明专利]一种基于NB-IoT的生猪生长关键参数监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于NB-IoT的生猪生长关键参数监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，首先进行现场采集设备的安装，在猪生活区域的一部分划定采食区域，安装下料装置，隔离围栏，现场参数采集与下料控制的相关电子设备；

步骤2，为猪个体佩戴电子耳标，并将电子耳标值和猪个体的基本信息使用手机客户端或上位机软件输入数据库中；

步骤3，按照NB-IoT连接管理平台的规范定义配置文件和编解码文件，根据NB-IoT模块的IMEI注册平台设备，配置NB-IoT模块，连接NB-IoT连接管理平台，接受现场设备采集到的数据；

所述NB-IoT模块和PLC之间进行UART通信，连接NB-IoT基站，采用COAP传输协议，通过NB-IoT核心网将现场数据传输到NB-IoT连接管理平台，用户登入连接管理平台后可应用图形界面快速定义传输数据的格式和相应的编解码文件，并提供SDK方便远程服务器应用的开发，所述NB-IoT连接管理平台在接收到现场端和应用的数据后，根据对应的编解码文件解析数据，执行上报数据的推送和命令的下发，连接管理平台通过HTTPS协议推送信息到远程服务器应用，用户需自行上传数字证书以加密通信数据，保证通信数据的安全性；

步骤4，打开远程服务器，通过NB-IoT连接管理平台的API和自定义的回调函数获得平台推送的猪只体温、体重、采食量和生长环境温湿度数据；

步骤5，调用数据处理模块，对采集的体重数据采用卡尔曼滤波算法，预测体重数据的真实值，数据处理完成后将采集的数据和时间存入数据库；

所述的步骤5体重数据处理具体执行以下步骤：

步骤5.1，载入现场称量体重的原始时间序列值，针对在传输过程中发生丢包问题，缺失数值用其前值和后值的中值替代，并求取所有数据的平均值；

步骤 5.2，使用体重原始数据的平均值作为体重最优估计 的初始值，最优协方差的初始值取0，固定过程激励噪声方差Q和测量方差R，Q和R的值由试验确定，一般可取Q= 10^-6，R = 10^-5；

步骤5.3，向前推算状态变量和误差协方差，=，=；

步骤 5.4，计算卡尔曼增益，更新最优估计和最优协方差， = ， = ， = ，其中为原始体重序列的数值；

步骤 5.5，k = k - 1,返回步骤5.3继续迭代，当k = 200时停止迭代；

步骤 5.6，查找数据库中当天测得的所有体重历史值与本次体重的最优估计值计算平均值作为当天测得猪只体重的测量值并更新数据库中当日体重数据；

步骤6，调用数据预警模块，根据预先设置的预警阈值，判断数据是否发生异常，其中对于采食量和采食次数，根据猪只耳标号从数据库中查找猪只48小时内所有的采食数据；将前24小时与后24小时的数据分别相加作为当日和历史采食数据，如果当日数据相比历史数据有明显下滑时，判定为采食异常；

步骤7，判定采集的数据异常时，将对应的耳标号信息存储到数据库异常值对应的表中，并发送预警信息给手机客户端；

步骤8，饲养员使用手机客户端通过socket套接字与远程服务器相连，及时接收预警信息，根据预警信息对现场情况进行处理并实现服务器数据的共享，获取猪个体的实时生长状态和历史数据。。