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我国是猪肉消费大国和猪肉生产大国，生猪养殖产业遍布全国，北方寒地密闭猪舍，冬季舍内外空气交换率低，粪污积累对猪舍环境质量影响较大，猪舍大多采用机械刮粪板定时清粪，清粪过程中需要工人进入舍内操作，极易对猪只造成应激反应，且清粪设备发生故障时维修较困难。本文针对北方寒冷地区的气候特征，提出一种集故障预警、智能决策、远程控制于一体的寒地密闭猪舍智能清粪控制系统，具体研究内容包括以下方面:(1)提出一种基于BP神经网络的猪舍粪污量预测模型。首先分析影响舍内粪污量相关因子，直接相关因子包括猪数量、日龄、（昨晚、早、晚）采食量，其次包括清粪时间与（昨晚、早、晚）采食时间的间隔、与定时清粪的时间间隔，本文选择在NH3增速极大值时间点进行清粪，收集粪污数据，以相关因子作为输入，粪污量作为目标值，利用BP神经网络建立在NH3增速极大值点的粪污量预测模型。在此基础上利用网格搜索交叉验证法选择模型超参数，并分别利用遗传算法、粒子群算法、思维进化算法优化粪污量预测模型，研究结果表明:利用遗传算法优化的粪污量预测模型精度最高，R2可达97.64％，通过测试集验证最终的模型的泛化能力，R2为97.95％，表明该模型在粪污量预测应用上更具适用性。
(2)提出一种基于舍内NH3浓度和粪污量的猪舍智能清粪控制模型。通过NH3监测节点获知NH3增速极大值时舍内NH3浓度，通过猪舍粪污量预测模型获得该时刻粪污量值，将NH3浓度和舍内粪污量分别划分等级，得到在猪舍NH3增速极大值时的清粪控制规则，根据规则决定是否清粪。测试结果表明，此种清粪控制方法能够有效减少舍内粪污堆积并在一定程度上提升舍内环境质量。
(3)设计一个基于MPU6050加速度传感器的清粪设备故障预警模块。利用中值滤波算法在实验中获取清粪设备正常工作时的姿态变化范围，对其他可能出现的故障类型进行故障等级划分，并设计相应故障分类器，利用四元数法对姿态数据进行解算，通过故障分类器进行判断，将结果通过LoRa通讯模块发送至主控设备，对设备故障实现提前预警。
(4)开发猪舍清粪控制客户端。基于Android平台，通过分析猪舍清粪管理过程中的功能需求，利用JAVA+AndroidStudio开发，实现基于猪舍智能清粪模型的智能控制模式，同时保留定时清粪功能，必要时可通过手机端控制实现远程清粪，提高了清粪工作的灵活性，减轻了生猪养殖工作人员的劳动强度。
本研究提出的寒地密闭猪舍智能清粪控制系统实现了猪舍粪污清理的灵活控制，减少舍内粪污堆积，保证清粪设备在正常状态下工作，并实现了猪舍清粪工作的多模式控制和远程管理，为猪舍环境质量带来一定提升，为猪舍的粪污清理提供了新思路。
(2)提出一种基于舍内NH3浓度和粪污量的猪舍智能清粪控制模型。通过NH3监测节点获知NH3增速极大值时舍内NH3浓度，通过猪舍粪污量预测模型获得该时刻粪污量值，将NH3浓度和舍内粪污量分别划分等级，得到在猪舍NH3增速极大值时的清粪控制规则，根据规则决定是否清粪。测试结果表明，此种清粪控制方法能够有效减少舍内粪污堆积并在一定程度上提升舍内环境质量。
(3)设计一个基于MPU6050加速度传感器的清粪设备故障预警模块。利用中值滤波算法在实验中获取清粪设备正常工作时的姿态变化范围，对其他可能出现的故障类型进行故障等级划分，并设计相应故障分类器，利用四元数法对姿态数据进行解算，通过故障分类器进行判断，将结果通过LoRa通讯模块发送至主控设备，对设备故障实现提前预警。
(4)开发猪舍清粪控制客户端。基于Android平台，通过分析猪舍清粪管理过程中的功能需求，利用JAVA+AndroidStudio开发，实现基于猪舍智能清粪模型的智能控制模式，同时保留定时清粪功能，必要时可通过手机端控制实现远程清粪，提高了清粪工作的灵活性，减轻了生猪养殖工作人员的劳动强度。
本研究提出的寒地密闭猪舍智能清粪控制系统实现了猪舍粪污清理的灵活控制，减少舍内粪污堆积，保证清粪设备在正常状态下工作，并实现了猪舍清粪工作的多模式控制和远程管理，为猪舍环境质量带来一定提升，为猪舍的粪污清理提供了新思路。