母猪发情远程自动监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种母猪发情远程自动监测系统和方法，解决小规模圈养母猪发情的远程自动监测。本发明专利技术的监测系统包括：数据采集单元、路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元和终端展示单元。所述数据采集单元安装固定于猪舍中，数据采集单元与就近的路由节点单元相连，所有的路由节点单元与一个协调节点单元相连，协调节点与安装在上位机中的数据处理单元相连，数据处理单元对接收的多组检测数据进行发情分析并将结果发送给终端展示单元，安装在智能手机上的终端展示单元对接收的数据进行展示。本发明专利技术利用无线传感网络能同时远程监测多个猪舍的母猪发情情况，并能将监测结果反馈到用户的随身移动设备上，因此更高效、便捷、节省人员成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种监控检测系统和方法，尤其是一种母猪发情远程自动监测系统和方法。
技术介绍
母猪能否正常繁殖,主要取决于准确发现其发情并且及时配种。适期配种是提高母猪受胎率的关键,也是种猪场管理母猪的重要环节。国内母猪发情的检测方法主要是通过外部观察，根据母猪的精神状态，外部的变化和阴户流出的粘性状等判断，这些方法主要有外部观察法、爬跨鉴定法、人工试情法和压背鉴定法等。这些检测方法耗时耗力，误判率高，生产效率底下，已经不适合现代大规模的种猪养殖场的要求。
技术实现思路
本专利技术公布了一种母猪发情远程自动监测系统和方法。主要解决小规模圈养母猪发情的远程自动监测。本专利技术采用以下技术方案：一种母猪发情远程自动监测系统，所述母猪发情远程自动监测系统，包括：数据采集单元、路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元和终端展示单元。数据采集单元包括：处理器模块，用于对数据采集单元的各个模块进行管理；电源管理模块，用于为数据采集单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；活动量传感器，用于采集母猪的活动量；体温传感器，用于采集母猪的体温；温湿度传感器，用于采集猪舍内部环境的温湿度；RFID标签，设置于每一个母猪个体上，用于对母猪进行标识及存储母猪信息；以及RFID读写模块，用于读取RFID标签来识别母猪个体；RS232接口电路，用于转换数据采集单元的通信电压；数据采集单元中，处理器采用JN5148模块，体温传感器、温湿度传感器和RFID读写模块通过数字输入输出口(DIO)和JN5148相连，而活动量传感器经过该模块的信号放大和稳压调理电路后与JN5148处理器模块的DIO口相连。SP3232芯片与JN5148连接组成串口TTL逻辑电平转RS232逻辑电平电路，用于烧写程序和JN5148与串口之间的信息交互。电源管理模块通过电源适配器将220V的交流电压转化成电路和传感器所需要的不同大小值的直流电压。数据采集单元安装固定于猪舍中，负责采集和发送母猪的监测数据给就近的路由节点单元；路由节点单元包括：处理器模块，用于对路由节点单元的各个模块进行管理，接收和汇总数据采集单元传送的数据；电源管理模块，用于为路由节点单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；路由节点单元中，处理器采用JN5148模块，SP3232芯片与JN5148连接组成串口TTL逻辑电平转RS232逻辑电平电路，电源管理模块通过电源适配器将220V的交流电压转化成电路所需的直流电压。路由节点单元主要是利用无线网络就近收集多个数据采集节点的数据信号，并将这些数据集中发送给协调节点单元。路由节点单元参与路由发现，转发来自数据采集单元的数据，延长数据采集单元与协调节点单元之间的通信距离。通过增加或减少路由节点单元的数量，能够相应地增加或减少了整个无线传感器网络信号的覆盖范围。协调节点单元包括：处理器模块，用于对协调节点单元的各个模块进行管理，汇总所有路由节点单元传送的数据；电源管理模块，用于为协调节点单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；协调节点单元中，处理器采用JN5148模块，SP3232芯片与JN5148连接组成串口TTL逻辑电平转RS232逻辑电平电路，电源管理模块通过电源适配器将220V的交流电压转化成电路所需的直流电压。协调节点单元利用无线网络汇总所有路由节点单元的监测数据，同时将所有的数据通过串口集中发送给数据处理单元。协调节点单元是整个网络的主控节点，负责发起建立新的网络，设定网络参数，管理网络中的节点，接收来数据采集单元的数据，并将该数据通过串口的方式发送到PC机端的数据处理单元。数据处理单元安装在上位机中，接收协调节点传来的数据，并对所采集到的数据进行预处理、发情分析和生成监测结果。然后将结果通过无线网络发送给终端展示单元。终端展示单元用来接收和展示数据处理单元发来的监测结果信息。所述母猪发情远程自动监测系统中，数据采集单元、路由节点单元和协调节点单元通过无线网络进行通信与数据传输。在猪场中，系统的多个数据采集单元、多个路由节点单元与一个协调节点单元共同构建了一个无线传输网络，能够对所有猪舍的母猪发情情况进行采集、传输。所述母猪发情远程自动监测系统，通过无线网络能够同时监测多个猪舍的发情情况，并进行集中展示。系统终端展示单元为远程的可移动设备，进而能够实现系统的远程监测。所述母猪发情远程自动监测系统，数据采集单元和路由节点单元带有存储功能，当达到存储阈值时集中发送数据给协调节点单元，这一改进能够防止网络堵塞。一种母猪发情远程自动监测方法，所述母猪发情远程自动监测方法，包括：数据采集、数据预处理、数据分析和结果输出。数据采集，将一天划分为6个时间区段，利用数据采集单元采集相关信息：活动量传感器采集母猪的活动量；体温传感器采集母猪的体温信息；温湿度传感器采集猪舍内部环境的温湿度；RFID读写模块识别母猪个体。数据采集单元每隔十分钟上传一次采集到的数据给就近的路由节点单元。协调节点单元汇总所有路由节点单元上传的数据并发送给数据处理单元。数据预处理，在上位机中数据处理单元首先对每个时间区段内的原始数据进行预处理，提取出有用的数据。计算出母猪的活动量变化的差值、相对偏离程度、体温平均值、环境温度平均值等。数据分析，在上位机中数据处理单元以预处理后得到的数据作为影响因素，通过模型分析判断母猪是否发情。分别使用线性最小二乘估计和logistic回归分析方法建立两个不同的发情判断模型进行分析、判断。采用线性最小二乘估计的预测模型模型分析。令z表示第n天母猪的发情状况，“0”表示未发情，“1”表示发情。z结果的产生分别受到6个时段中的5个指标的影响，这五个指标分别为：母猪同一时段前后两天的活动量变化之差，同一时段前后两天母猪活动量的相对偏离程度，母猪的活动增加量的大小，母猪体温平均值和环境平均值。根据最小二乘估计原理，可构建线性观测方程，将预处理后的数据代入上述模型公式中，会得到一个z值，通过比较z值与0和1的靠近程度来判断母猪是否发情。当z值较靠近0时，表示模型判断结果为对应猪圈没有发情母猪；若z值较靠近1，则表示模型判断对应猪圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种母猪发情远程自动监测系统，其特征在于：系统包括数据采集单元、路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元和终端展示单元；数据采集单元包括：处理器模块，用于对数据采集单元的各个模块进行管理；电源管理模块，用于为数据采集单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；活动量传感器，用于采集母猪的活动量；体温传感器，用于采集母猪的体温；温湿度传感器，用于采集猪舍内部环境的温湿度；RFID标签，设置于每一个母猪个体上，用于对母猪进行标识及存储母猪信息；以及RFID读写模块，用于读取RFID标签来识别母猪个体；RS232接口电路，用于转换数据采集单元的通信电压；数据采集单元将所采集的信息发送给就近的路由节点单元；路由节点单元包括：处理器模块，用于对路由节点单元的各个模块进行管理，接收和汇总数据采集单元传送的数据；电源管理模块，用于为路由节点单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；路由节点单元接收附近多个数据采集单元的监测数据，同时将这些数据集中发送给协调节点单元；协调节点单元包括：处理器模块，用于对协调节点单元的各个模块进行管理，汇总所有路由节点单元传送的数据；电源管理模块，用于为协调节点单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；协调节点单元汇总所有路由节点单元的监测数据，同时将所有的数据集中发送给数据处理单元；数据处理单元安装在上位机中，接收协调节点传来的数据，并对所采集到的数据进行预处理、发情分析和生成监测结果。然后将结果通过无线网络发送给终端展示单元。终端展示单元用来接收和展示数据处理单元发来的监测结果信息。...

【技术特征摘要】
1.一种母猪发情远程自动监测系统，其特征在于：系统包括数据采集单
元、路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元和终端展示单元；
数据采集单元包括：处理器模块，用于对数据采集单元的各个模块进行
管理；电源管理模块，用于为数据采集单元的各个模块提供电力；复位电路，
用于在系统运行异常时对系统进行复位；活动量传感器，用于采集母猪的活
动量；体温传感器，用于采集母猪的体温；温湿度传感器，用于采集猪舍内
部环境的温湿度；RFID标签，设置于每一个母猪个体上，用于对母猪进行标
识及存储母猪信息；以及RFID读写模块，用于读取RFID标签来识别母猪个
体；RS232接口电路，用于转换数据采集单元的通信电压；
数据采集单元将所采集的信息发送给就近的路由节点单元；
路由节点单元包括：处理器模块，用于对路由节点单元的各个模块进行
管理，接收和汇总数据采集单元传送的数据；电源管理模块，用于为路由节
点单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行
复位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；
路由节点单元接收附近多个数据采集单元的监测数据，同时将这些数据
集中发送给协调节点单元；
协调节点单元包括：处理器模块，用于对协调节点单元的各个模块进行
管理，汇总所有路由节点单元传送的数据；电源管理模块，用于为协调节点
单元的各个模块提供电力；复位电路，用于在系统运行异常时对系统进行复
位；RS232串口转换电路用于转换数据采集单元的通信电压；
协调节点单元汇总所有路由节点单元的监测数据，同时将所有的数据集
中发送给数据处理单元；
数据处理单元安装在上位机中，接收协调节点传来的数据，并对所采集
到的数据进行预处理、发情分析和生成监测结果。然后将结果通过无线网络
发送给终端展示单元。
终端展示单元用来接收和展示数据处理单元发来的监测结果信息。
2.根据权利要求1所述母猪发情远程自动监测系统，其特征在于：数据
采集单元、路由节点单元和协调节点单元通过无线网络进行通信与数据传输。

\t在猪场中多个数据采集单元、多个路由节点单元与一个协调节点单元共同构
建了一个无线传感网络。
3.根据权利要求1所述母猪发情远程自动监测系统，其特征在于：通过
无线网络能够同时监测多个猪舍的发情情...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽敏，方雄武，杨璐，张浩，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11