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具有缺失数据恢复性估算的畜禽养殖场有害物质数据处理系统设计

作　者: 黄建清
导　师: 朱伟兴
学　校: 江苏大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 畜禽养殖场 有害物质 数据处理 BP神经网络 估算缺失数据
分类号: TP399-C4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来,我国的畜禽养殖业正朝着规模化和工厂化的方向发展。这种饲养方式造成了各种有害气体的大量产生、聚集和挥发,对周围环境产生严重污染。为此,畜禽养殖场有害物质的排放问题已引起各国农业和环保部门以及学术界的广泛关注。计算养殖场有害物质的排放率,需要从养殖场采集大量的原始数据,并对各种数据进行分析计算。由于原始数据种类多、且数据结构不统一,采用人工分析计算和处理的方法,不仅要花费大量的时间,而且容易出错。为此,开发一套精确获取畜禽养殖场有害物质排放率的软件势在必行。本文通过深入分析畜禽养殖场各种环境参数的获取方法,以有害物质数据处理理论为依据,采用面向对象程序设计语言Visual Basic6.0编程,统筹考虑数据的输入、预处理与计算、图形绘制等各个环节,设计开发了实用性强的养殖场有害物质数据处理系统。本系统能根据用户设置的信息自动计算有害物质排放率,能绘制环境参数和有害物质排放量的变化曲线,并在环境参数测量值变化曲线上以不同颜色点显示超标数据,形象直观,方便养殖户观测影响家畜生长的环境量,环境检测人员也能更方便地检查造成环境污染的原因。针对测量系统中因传感器故障造成的有害气体浓度数据缺失或失真问题,作者充分考虑了测量数据的时间和空间因素以及温度、湿度和风速等因子的影响,根据畜舍有害气体排放的特点,构造了三层前馈BP神经网络模型,并用VB编程开发出有害气体浓度缺失数据估算模块。该模块估算精度高、运行稳定、使用方便。试验结果表明,估算最大相对误差为5.99%,最小相对误差为0.07%,平均相对误差为3.17%,估算效果较好。与传统的线性插值方法相比,本方法充分考虑有害气体浓度与时间、空间和环境因素之间的关系,提高了数据估算的精确度,使得环境监测部门可以获取精确的有害物质排放率,为制定有害气体排放标准提供了科学依据。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 主要研究内容  13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 畜禽养殖场环境参数测量系统  14-19
  2.1 粉尘测量系统  14-15
  2.2 有害气体测量系统  15-18
    2.2.1 气体分析仪  16-17
    2.2.2 气体浓度测量校正  17-18
  2.3 其他环境参数测量  18
  2.4 本章小结  18-19
第三章 畜禽养殖场有害物质数据处理方法  19-24
  3.1 无效数据剔除  19
  3.2 测量误差修正  19-21
  3.3 缺失数据恢复  21
  3.4 体积浓度转换质量浓度  21-22
  3.5 通风率计算  22
  3.6 有害物质排放率计算  22-23
  3.7 本章小结  23-24
第四章 畜禽养殖场有害物质数据处理系统设计  24-39
  4.1 系统设计目的及思路  24
    4.1.1 系统设计目的  24
    4.1.2 系统设计思路  24
  4.2 系统设计原则  24-25
  4.3 系统开发工具  25-26
  4.4 数据库建立  26-27
  4.5 系统的总体结构  27-28
  4.6 系统模块的功能设计  28-38
    4.6.1 用户登陆模块  28
    4.6.2 主界面模块  28-29
    4.6.3 数据输入模块  29
    4.6.4 数据处理模块  29-35
    4.6.5 显示模块  35-38
    4.6.6 查询模块  38
    4.6.7 系统管理  38
    4.6.8 帮助  38
  4.7 本章小结  38-39
第五章 畜禽养殖场有害物质数据处理系统实现  39-54
  5.1 模块功能实现  39-48
    5.1.1 系统登录  39
    5.1.2 系统主界面  39-40
    5.1.3 数据输入  40
    5.1.4 数据处理  40-46
    5.1.5 显示  46-47
    5.1.6 查询  47-48
    5.1.7 系统管理  48
  5.2 应用实例  48-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章 基于神经网络的缺失数据估算  54-71
  6.1 人工神经网络的概念  54-55
  6.2 BP网络结构  55-56
  6.3 BP网络的学习算法  56-58
  6.4 BP网络的主要特点  58-59
  6.5 BP网络估算有害气体浓度缺失数据的设计与实现  59-70
    6.5.1 模型结构设计  59-60
    6.5.2 数据归一化处理  60-61
    6.5.3 改进BP算法  61-62
    6.5.4 样本批训练方法  62
    6.5.5 估算模块设计与实现  62-68
    6.5.6 实验仿真  68-70
  6.6 本章小结  70-71
第七章 总结与展望  71-74
  7.1 总结  71-72
  7.2 主要成果  72
  7.3 展望  72-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
攻读硕士研究生期间发表的论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 在其他方面的应用
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