基于半监督模糊聚类算法的奶牛行为判别系统

摘要

以实时判别奶牛行为,提升精细养殖技术水平为目标,本试验以系统功耗低、检测灵敏度高、运行稳定性强为原则设计无线传感节点,研发了一种基于半监督模糊聚类算法的奶牛行为实时判别系统。为获取最佳通信距离及最优节点固定高度,对无线传感节点分别进行固定高度—通讯距离与丢包率关系测试、固定高度—数据波动关系测试,通信距离分别取10、20、30m,固定高度分别取10、20、30cm;并将半监督模糊聚类判别算法、K-means算法及BP神经网络算法在奶牛行为识别方面的准确度、精度及敏感度进行比较。结果显示,集成三轴加速度传感器ADXL345、处理器MSP430-F149、无线收发器CC1101等芯片设计的无线传感节点可精确采集奶牛运动加速度数据,满足长期可靠传输数据等工作要求。固定高度—通讯距离与丢包率、固定高度—数据波动关系测试结果显示,最优传输距离为10m,最佳节点固定高度为30cm。半监督模糊聚类算法性能最高,平均准确度达到95.4%,平均精度为53.0%,平均敏感度为60.6%。K-means算法的平均准确度达到90.3%,平均精度仅有39.9%,平均敏感度为45.6%。BP神经网络算法平均准确度达到93.7%,平均精度为45.5%,平均敏感度为47.0%。半监督模糊聚类算法具有准确性高、学习复杂度低、运行速度快的特点,具有良好的寻优能力,效率较高。