智能論文范例

本文作者：陸明洲 沈明霞 丁永前 楊曉靜 周波 王志國 單位：南京農業大學工學院/江蘇省智能化農業裝備重點實驗室 南京農業大學動物醫學院/農業部動物生理生化重點實驗室 南京農業大學動物科技學院 江蘇省永康農牧科技有限公司

音頻分析技術

廣義上的動物健康可分為生理健康及情緒健康，音頻分析技術一般都是針對患有呼吸道疾病的動物咳嗽聲處理實現生理健康監測。為此應首先提取患病動物咳嗽聲特征，Ferrari等[8-9]通過臨床檢查篩選染病豬并采集其咳嗽聲，與檸檬酸誘發的健康豬咳嗽聲對比發現染病豬咳嗽音頻的標準化壓力均方差及峰值頻率均值均低于健康豬，而染病豬咳嗽持續時間及咳嗽頻率則高于健康豬。針對染病豬咳嗽音頻特征參數構建參考模板，將日常生產中利用定向麥克風采集到的豬咳嗽聲與該參考模板做模式匹配，可以實現呼吸道疾病疑似病豬智能識別。在圈舍群養的豬飼養方式下，很難實現豬個體咳嗽聲的采集，可將圈設定為監測對象，使用麥克風陣列定位具備病豬咳嗽音頻特征的咳嗽聲[10]，將出現病豬咳嗽聲頻率高的圈設定為高危圈，養殖人員重點關注高危區內動物健康狀況，及早隔離確診病例，這不僅有效降低了人工勞動強度，而且提高了患病豬識別效率，降低了規模化養殖場由于動物疾病帶來的經濟損失。動物情緒健康更多是動物福利關注的問題，目前音頻分析技術主要用于提取動物在恐懼、孤獨、焦慮等不良情緒下的叫聲特征，在此基礎上可實現動物情緒健康的無損監測。Jahns[11]針對已知的牛饑餓和發情叫聲信號提取出先驗特征矩陣及其參考模式，利用模式匹配方法識別牛只日常叫聲中所蘊含的饑餓及發情信息。Ikeda等[12]利用線性判別分析方法處理聲音信號的頻譜結構變化特征，進而智能識別母牛饑餓以及與仔牛分隔而產生的兩種焦慮狀態。豬的情緒健康水準評價研究目前鮮見報道，限位欄飼養母豬和剪牙斷尾仔豬的情緒健康問題最值得關注。

以仔豬為例，為了驗證剪牙斷尾過程會引起仔豬極強的恐懼情緒，可設計獨立的仔豬叫聲采集室，人為制造令其恐懼的突變環境，采集其叫聲音頻并提取音頻特征構建參考模板，與剪牙斷尾時采集的仔豬叫聲做模式匹配，實現仔豬恐懼情緒的智能識別。動物采食、飲水、排泄行為異?？捎糜陬A測其健康異常，因此這三大行為是畜牧養殖從業人員最為關注的動物行為。及時監測到動物行為模式的突變有利于及早發現疑似發病個體，降低經濟損失。音頻分析技術目前主要用于牧場放養的牛羊采食行為監測，這種飼養方式下牛羊活動范圍廣，人工觀察方式及機器視覺技術難以監測它們的采食行為。但是牛羊采食主要有咬斷及咀嚼草料兩種動作，而實際采食量可由咬斷草料的次數來判定，因此可通過咬斷、咀嚼草料兩種動作的不同音頻特征識別牛羊采食過程中咬斷草料的次數，進而實現采食量的智能監測[6-7]。難以實時、準確掌握養殖動物需求是目前畜牧養殖業面臨的挑戰之一，而動物叫聲是其生理、情緒健康狀況的外在表現，準確掌握動物叫聲含義有利于養殖人員根據動物自身需求開展養殖工作。動物叫聲音頻分析的首要目標是針對大量已知含義的動物叫聲音頻提取特征參數，不斷擴充動物叫聲音頻分析模式庫，這是研發動物叫聲含義智能識別系統的基礎。另外，動物叫聲含義分析對音頻質量要求高，如何有效降低圈養動物叫聲間的相互干擾及環境噪聲的影響以實現音頻高質量地實時采集，是后續研究中需要解決的問題。

機器視覺技術

在畜牧養殖領域，動物行為與動物健康狀況、生存舒適度密切相關，利用動物行為自動分析動物健康及舒適度狀況相比人工經驗觀察而言結果更加客觀。隨著機器視覺技術在數字化農業領域的廣泛應用，近年來，研究人員開始涉足基于動物視頻自動分析動物行為及動物生存舒適度的研究領域[13]。行為模型是核心，該模塊從動物形體姿態特征、行為間內在聯系以及行為與環境間聯系三個方面針對動物行為進行定義、表示和建模。視頻流是動物行為分析的信息源，目前一般是在養殖舍頂部架設連接PC的攝像機實現視頻流信息采集[14-17]，而關注動物腿部運動姿態的研究一般會單獨構建規則通道，側方位架設攝像機，在動物經過通道時采集其運動視頻[18]。運動目標分割步驟從視頻流原始圖像中分割出監測對象，特征提取步驟主要工作是提取足夠的動物形體特征，以區分不同的動物行為，這些形體特征包括位置、姿態、運動速度、輪廓等等信息，該步驟首先需要解決視頻序列中研究目標的檢測與跟蹤問題。目前針對群養豬個體跟蹤的最新方法能夠準確識別、跟蹤3頭豬長達8min，為豬只行為特征提取奠定了良好的基礎[14]。行為特征提取的目的是區分不同的動物基本行為，所謂基本行為是指諸如休息、探究、采食等能夠持續一定時間的獨立行為。臨產母牛的站立、躺臥、攝食等基本行為可用于預測母牛分娩時間，Canger等[15]研究了這些基本行為對應的主軸線方向、臀圍長度、體型寬長比、背部面積等圖像特征，實現了基本行為的自動識別，該研究成果使得設計一種基于母牛行為的人工助產自動預警系統成為可能。

復雜行為由一個或多個具有時空關聯的基本行為組成，復雜行為分析也可稱為動物行為模式分析，其主要工作是挖掘動物基本行為間或基本行為與環境間的內在聯系。Shao等[16]針對群養豬睡眠時的紅外圖像選取圖像不變矩、背景前景像素轉換頻率以及豬群緊密程度作為特征向量，使用最小歐幾里德距離方法區分環境溫度寒冷與舒適兩種狀況下豬的睡眠姿態?；诖?，養殖人員可根據動物睡眠姿態判斷其環境溫度舒適度，實現養殖環境參數的按需調節，該研究對探索環境因子對豬生長的影響也具有重要的學術意義和實用價值。動物行為模式是發現動物反常行為的基礎，而反常行為是動物個體出現健康異常或環境發生突變的外在表現。動物反常行為的及時發現可用于動物疾病或環境調節預警。朱偉興等[17]利用安裝于豬舍排泄區的嵌入式監控設備對群養豬的排泄行為進行24h監控，對于單日排泄次數超過系統閾值的豬只，認定其排泄行為出現異常。Song等[18]將牛行走過程中同側前后蹄接觸地面中心點間距離定義為形跡重疊參數Δ，并挖掘出健康牛行走行為模式：行進過程中Δ值小于或等于0。將行進過程中Δ>0的牛只認定為患有跛腿殘疾。僅從畜牧信息的無損監測角度而言，基于機器視覺技術的動物行為監測是目前最好的方法，這種技術以無接觸方式記錄動物行為信息，對動物活動沒有任何影響。但是該方法的技術實現難度較大，受現場光照條件影響大，攝像機視距、拍攝范圍有限，一般只能監測圈養動物信息。后續研究中除了需要針對動物行為進行更精確的行為建模外，還需要解決養殖動物個體識別與跟蹤的問題，以豬行為監測為例，目前最新研究進展能夠準確識別、跟蹤3頭豬8min時間[14]。而中國群養豬的單欄養殖密度一般都大于3頭/欄，仔豬單欄養殖密度則更高，在這種應用場景下，如何在大通量的視頻信息中識別跟蹤某一行為異常的個體是后續研究需要重點解決的問題。#p#分頁標題#e#

一、多元智能理論

多元智能理論（MultipleIntelligencesTheory）由美國哈佛大學發展心理學家、教育學家霍華德•加德納教授于1983年在《智能的結構》一文中提出后，在世界范圍內引發了教育的“革命性”變革。我國于20世紀90年代引進多元智能理論，國內有專家認為，多元智能理論無疑是我們長期以來一直在努力推崇的“素質教育的最好全釋”；還有人指出：多元智能理論與建構主義理論一道，構成了我國新課程改革的強大理論支撐。多元智能理論指出人類內涵的能力至少有八種：包括語文智能；音樂智能；邏輯—數學智能；空間智能；肢體—運作智能；人際智能；自省智能；自然觀察智能。加德納認為，相對于過去的一元智力理論，多元智能理論能夠更全面地描繪和評價人類的智力能力。加德納還指出，人類智能還包含有次級智能和多種次級構成要素。

二、基于多元智能理論的汽車英語課程設計

（一）汽車英語課程設計的基本條件

Posner（1994）認為，課程設計的基本條件包括：了解學生的需求、興趣、能力、知識水平等例如：學生需要什么、需要的原因、已有的能力、待補的能力、已有的基礎或條件，缺乏什么等等。熟悉課程情況例如，有能力識別和解釋該課程的基本概念和技能，全面和細致的有關知識，目前這個課程的開設情況等。擅長聽說讀寫譯五項必備能力，具有豐富教學經驗，而不是簡單的拼湊、復制、模仿依據以上課程設計的基本條件，做好高職英語課程設計就要求教師進行問卷調查或訪談學生已經完成的課程標準或已經具備的語言知識，要求通過參考有關著作、論文、同類課程、教材等，與同行交流，收集積累案例或經驗等等。

（二）汽車英語課程設計的標準根據

Furey提出的標準，高職英語課程設計必須把握下列標準：

1系統簡介

本計量管理系統基于MicrosoftSQLServer2000數據庫，采用VisualBasic6.0程序設計語言進行編寫設計，系統主要分為醫療設備基本信息管理模塊、醫療設備日常維護計量管理模塊和醫療設備年檢計量管理模塊三部分。整個計量管理系統可實現對醫療設備計量情況進行綜合性管理：對設備的計量自檢及年檢進行記錄，對設備的計量年檢時間進行提醒。

2軟件流程

本計量管理系統主要由三部分組成，下面分別對各部分的功能及流程進行介紹。

2.1醫療設備基本信息管理模塊

醫院內醫療設備種類及數量較多，使用科室較為分散，經常出現設備轉借其他科室的情況，這就使醫療設備的在用管理極為不便，常出現無法確定某件醫療設備處于何處的情況，到年檢的時候經常出現漏檢的情況。該模塊主要是為解決這一問題而設計。醫院中，每一件醫療設備都有固定的編號，系統數據庫中存有該醫療設備的設備名稱、使用科室、在用情況、年檢周期、規格型號、出廠編號、生產廠家、使用人、維護人、檢測單位等信息。對于新進設備，系統會自動生成一個編號，該編號為固定唯一的，這就保證了管理的單一性。同時，新進設備的基本信息需要錄入系統，將其名稱、使用科室、在用情況、年檢周期、規格型號、出廠編號、生產廠家、使用人、維護人、檢測單位等信息存入數據庫，保證在醫療設備年檢計量管理模塊及醫療設備日常維護計量管理模塊中可以查詢到該設備的信息。當科室中有設備需要報廢停用時，科室填寫報廢申請，在管理系統中將在用情況改為報廢或停用，并將該設備移出日常管理狀態，這樣在計量管理模塊及維護計量管理模塊中就無法查詢到該設備的信息，避免了廢棄設備在下次計量年檢時依舊被記錄為需檢，造成浪費。設備存在轉移到其他科室使用的情況時，需將使用科室修改，保證了對每臺設備使用地點進行詳細準確的記錄。

2.2醫療設備日常維護計量管理模塊

1運行中心控制系統。

運行中心內設置智能倉儲管理應用服務器、運行中心數據服務器、物流配送管理應用服務器、GIS地理信息數據服務器及人員和車輛管理應用服務器，操作臺、打印機等。在運行中心內再設置運行中心控制系統，將智能管理系統、防入侵系統、門禁管理系統、自動計量管理系統，車輛定位系統、視頻監控系統的功能集成為可視化集中控制管理系統，實行資源和信息的集中展示、調度、控制，同時建立接口與油田公司運行中心系統連接。

2智能管理系統。

智能管理系統分為庫位管理、物資劃分、貨物入庫管理、貨物出庫管理、貨物移動管理、貨物盤點管理、數據預測分析等部分。物資劃分即采取對物資逐一標識或對倉儲貨位標識的方式進行智能化管理，實現物資入庫準確定位、倉儲物資可視化管理、自動選擇出庫物資所在貨位。貨物入庫管理即ERP生成入庫單后由倉儲管理系統自動接收。使用手持終端顯示ERP入庫單數據，用于核對到貨物資信息，在ERP系統中獲取詳細所到物資編碼，對到貨物資所存貨位進行準確定位，完成到貨登記。對需要逐一粘貼標簽進行管理的物資則由倉儲管理人員在完成到貨登記后對電子標簽進行數據寫入并進行粘貼。通過RFID閱讀器對貨物上RFID標簽信息讀取，對貨物進行自動識別，由系統自動分配貨物的貨位。貨物出庫管理即常規用料出庫時，由ERP系統生成領料單后，倉儲管理系統自動獲取物料編碼、單位、數量、領料人等信息。無采購訂單物資出庫時，由專業公司業務員在智能物資管理系統中錄入電子出庫單，同樣包含物料編碼、單位、數量、領料人等信息。貨物移動管理即貨物移入、移出貨位跟蹤校驗。在系統中即時反映物資移庫狀態。啟動移庫流程后通過物資編碼確定需移出物資的貨位，至指定貨位后對貨位標簽進行掃描，核實所移物資的型號、單位、數量等信息后進行裝載。到目標貨位后對目標貨位標簽進行掃描確認貨位，卸貨完畢后確認新增物資、型號、單位、數量等信息。智能倉儲系統自動生成物資調整單據，并對相應貨位所存物資信息進行更改。貨物盤點管理有即時盤點與詳細盤點兩種方式。數據預測分析即智能倉儲管理系統需要對物資入庫、倉儲、出庫的數量進行集中管理。同時建立接口與集團公司ERP、系統無縫連接，實現物流、信息流、資金流，三流融合。

3防入侵系統。

防入侵系統分多種形式，例如：紅外對射報警系統、激光對射報警系統、振動光纜報警系統等。本工程采用電子脈沖圍欄系統，在庫區的四周圍墻上安裝電子圍欄：其具有阻擋，報警功能；安全性好、誤報率低、威懾性強、可靠性高、適應范圍廣；無盲區、無死角、無漏洞。

4門禁管理系統。

1中央空調系統構成及工作原理

系統構成，以夏季空調制冷為例：通常中央空調的循環水系統關鍵是包括著兩個水循環系統，也就是使用敞開式系統冷卻水循環系統以及使用封閉式系統冷凍水循環系統，以及制冷機組和風機盤管與冷卻塔。需要進行降溫的房間之內會裝設風機，這里的風機關鍵是進行冷空氣吹入至房間，進而能夠促使房間內熱交換程度加快便于實現降溫。工作原理，為了能夠促使室內溫度保持在一個非常舒適的范圍之內，冬季的室內溫度過低時中央空調體系會把循環熱水送進風機盤管中，再將室外的低溫空氣進行循環經過風機盤管時，對應低溫空氣同樣是和風機盤管鋁片實行熱交換來把風機盤管鋁片熱量傳送于低溫空氣中，促使低溫空氣在進行加熱之后送進房間之內，促使其室內溫度得以有效升高；在夏季的室溫過高時，中央空調系統就會運用水泵把經過制冷器主機所提供的冷凍水循環式送進風機盤管內，以便于在溫度降低時風機盤管之內鋁片及循環進的室外高溫空氣進行接觸時能夠展開熱交換，最終將所得到的冷空氣送進室內進行降溫。

2基于LonWorks的中央空調智能控制系統

該空調機組所控制的相關現場總線系統工作原理是溫濕度控制器測出溫度以及濕度之后，再經過運算得到對應閥門調節輸出，此時的輸出是經過Lon網絡送至對應智能閥處以產生閥門開度。智能閥數量以及空調系統結構有著極大的關聯。開關量控制器是用在啟停機組上的，以便于有效監測空調實時狀態以及進行警報。

2.1系統硬件設計

關于智能閥門設計，相關智能閥門應該是直接連接于Lon網絡之上的，并經過Lon總線接收其閥門的開度指令，此指令是以網絡對應變量形式出現的。智能閥門關鍵硬件設計，從某種程度上來講智能閥門是要求對應運算量和儲存容量較少的，所以運用了神經元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的雙絞線變壓器耦合收發器，還有其電源是運用了LM2575式的降階電壓調節器芯片，其在進行濾波之后可以獲得非常穩定的+5V電壓，串行A/D轉換器是使用TCL1549芯片，這樣可以充分的滿足于對應閥門開度有效控制精確度，繼電器是使用了JGX-1F型式的固態繼電器，該型號的繼電器驅動能力較大且生命周期較長。

2.2溫濕度控制程序軟件有效實現

1電力電子技術的主要內容

1.1功率半導體器件研究

電力電子器件中最常用的就是功率半導體器件，主要用于轉換電能并控制電路中消耗功率較大的電子器件。包括：半控型、全控型和不可控型。半控型的器件中具有代表性的是晶閘管，能夠承受較高的電壓和電流容量；全控型的器件根據驅動方式還可以分成電流型和電壓型，開關速度得到了相應的提高，開關頻率也隨之提高；不可控型的器件中具有代表性的是電力二極管，結構簡單、更加可靠。

1.2電力電子電路控制研究

采用功率半導體器件來控制電子電路，進而控制工業生產中的電能消耗，目的在于盡量減少電能的消耗。功率半導體器件想要有效控制電路主要依托于開關的狀態，電力電子電路實際上就是大功率的開關電路，采用微弱的電子信號進行電能控制。

1.3采用電力電子變換器的主電路研究

采用電力電子變換器的主電路采用不同的控制方式來對電能進行控制，主要應用的是電路拓撲結構，將有源和無源的功率半導體器件按照規律排列起來，進行優化，從而設計合理的網絡元件布置方法，實現高功率低變換消耗。

1系統結構設計

系統以MSP430F2616微控制器為核心，這款單片機有良好的低功耗性能，適宜開發家用電子產品。當系統上電運行后，WSN節點會通過濕度測量模塊對當前濕度進行采集，濕度測量模塊選用HS1101濕敏電容與NE555構成多諧振蕩器，以此將空氣濕度變化轉變為電容值的變化，單片機通過采集多諧振蕩脈沖頻率，可得到濕度值。STC12C5A50S2單片機獲得濕度值后，通過NRF24L01傳遞給主控單片機并顯示于TFT液晶，用戶可通過按鍵（“加濕開”、“加濕關”、“干燥開”、“干燥關”“、復位”）進行人機交互。濕度數據與預設濕度范圍相比較，若超出范圍，MCU可通過控制繼電器來驅動加濕與抽濕執行機構。此外，主控系統擁有華為GTM900-CGSM通信模塊，支持短信查詢功能，用戶可借由手機軟件平臺對濕度進行查詢與控制現信息的遠距離傳輸與閉環控制。為滿足系統供電需要，選用220V-12V電源適配器進行供電輸入，作為加濕器，抽濕器電源；開關集成穩壓芯片LM2596輸出5V為單片機、NRF24L01模塊、TFT液晶邏輯供電；線性穩壓元件LM1117穩壓輸出3.3V為無線主接收模塊、TFT液晶背光供電。

2系統軟件設計

主程序開始，先初始化各個模塊，然后等待命令，若有命令則判斷是控制命令還是查詢命令，若為查詢命令，則向客戶端發送信息，若為控制命令，執行控制動作；若無控制命令，判斷無線接收數據，若有則做數據處理，若無則數據更新顯示，并返回等待命令。

3實驗測試及分析

3.1測試方案

系統測試采用先模塊單獨調試再系統聯調的方法。①測試電源模塊的輸出，得到功率，電壓電流信息。②硬件仿真測試單片機，測試液晶顯示是否正常。③濕度傳感器測試濕度是否采集值成正比，同時測試加濕干燥機構在供電正常情況下能否正常工作。④用PC機的串口調試和GSM模塊之間串行通信。⑤整機系統連接好，重復以上步驟，測試數據接收。通過以上測試，可判斷整機運行是否正常。

一、移動移動智能終端信息安全的發展現狀

目前信息安全是一個所有人都比較關注的問題，作為唯一一個對用戶的移動業務體現形式的移動終端，同時作為載體存儲用戶個人的信息，是要與移動網絡配合以保證安全的移動業務，實現移動終端與移動網絡之間可靠安全的通信通道，同時還要使具有機密性、完整性的用戶個人信息得以保證。不斷強大的和逐漸普及的移動終端功能，不可或缺的用品逐漸成為移動終端在日常生活中人們的普遍共識，而同時在帶給用戶便利的這些具有強大功能的智能終端，也導致了一系列日益突顯的信息安全的問題。一方面，越來越多的個人信息存儲在智能終端中;而另一方面，信息的泄露與病毒的傳播也會為數據交換功能和豐富的通信所引起。在管理進網檢測中，分析現有的信息安全威脅，并對移動智能終端通過專業的安全檢測工具檢測操作系統，讓終端自身的防護能力被移動智能終端的制造商所提高，以保護原本沒有防護能力的智能終端。使用戶在使用通過行業標準規范的應用程序時可知、可控。但是，目前仍有水平不足的自我管理、意識不強的信息安全的一部分用戶，同樣會導致暴露部分用戶在移動智能終端上的個人信息。

二、分析個人信息安全的技術問題

隨著不斷發展的科學技術，越來越多的新業務集成在移動終端之上，對信息安全來說，部分的新業務是有其特殊的要求的，新的安全隱患可能伴隨著用戶的部分新的業務。例如移動終端集成了定位業務，其自身的位置信息時可以隨時隨地獲得的，而個人用戶的私密信息也是包含位置信息的；例如移動終端集成了生物識別的技術，則可以記性保護用戶的個人信息的，但是在終端設備上同樣會緩存生物識別的信息的，所以移動終端具備定位業務是有特殊的要求的，尤其是在對于信息安全方面。不存在絕對安全的軟件系統，應在做好相關工作的同時規避不同的風險，可從以下幾方面來實施防范個人信息安全受到威脅：

（1）應用程序的權限進行限制。

安裝應用程序的時候，該應用程序的最小權限必須得以確認，應遵循的原則是最小權限的原則，將大大降低受到惡意軟件攻擊的可能性。但是對于不一定懂得如何驗證是否合理權限要求的應用程序的廣大普通用戶，用戶在大多數情況下對于系統所要求的權限會直接授予。所以則需要在設定權限或申請權限時的開發者，使最小權限的原則嚴格的執行。

（2）認證程序應用。