猪体三维电学模型构建与验证

来源：农业工程学报杂志2019年第20期北京时间：

作者：李春兰,王海杨,张亚飞,杜松怀,叶豪,高阁,罗杰,

摘要：针对剩余电流保护装置因保护死区造成的投运率低和误动作问题，构建生物体的电学模型，获取大量的触电信号，进一步研究触电电流与剩余电流间的相互关系，可为解决保护装置存在的上述问题奠定基础。该文以猪为研究对象，采用Otsu算法将CCD相机采集的标准图像二值化，利用Canny边缘检测法提取图像轮廓并细化，在对图像归一化处理的基础上采用圆弧拟合法获取猪体轮廓关键点，并运用整体变换法获得猪体514个关键点的三维空间坐标，在ANSYS平台上建立猪的三维实体模型；基于修正系数法研究猪体组织介电特性的基础上，构建猪的电学模型并进行触电仿真试验。结果表明：触电电压相同时，面接触触电方式，左前肢-左后肢和左前肢-右后肢触电路径下平均电流密度分别为0.973和0.641 A/m2，线接触触电时分别为0.782和0.579 A/m2；相同触电方式下，左前肢-左后肢触电路径中的电流密度大于左前肢-右后肢触电路径中的电流密度，相同触电路径下，面接触触电方式触电电流密度大于线接触触电的电流密度；2种触电方式下各30组数据，触电仿真电流与触电物理试验获得电流的平均相对误差为3.5%，该电学模型在生物体触电仿真研究中可行。研究结果可为进一步研究人体电学模型提供参考。

关键词：有限元法, 仿真, 介电特性, Canny边缘检测法, 圆弧拟合法, 电学模型, 电流密度