一种动物个体采食量与健康状况监测的传感系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，包括RFID耳标识别模块、传感器系统、上位机、通讯设备和PC机，所述传感器系统包括红外传感器、测量动物采食量模块、体温测量模块和心率测量模块，测量动物采食量模块包括一个微型震动传感器，体温测量模块包括一个红外温度传感器，心率测量模块包括一个心率传感器；上位机中还设有微存储器，微控制器与微存储器连接，微存储器通过通讯设备连接PC机；本发明专利技术解决了畜类动物采食量与健康状况的实时、在线检测，适用于对多类圈养的动物进行长期实时地监测，可大大减少人力和物力，有利于监督动物的生长过程和健康状况。

Sensor system and method for monitoring feed intake and health status of animals

The invention discloses an animal individual feed intake and health monitoring sensor system, including the RFID ear tag identification module, sensor system, computer, communication equipment and PC machine, the sensor system includes infrared sensors, measuring animal feed intake module, temperature measurement module and heart rate measurement module, measurement module of animal feed intake including a micro vibration sensor, temperature measurement module includes an infrared temperature sensor, heart rate measuring module includes a heart rate sensor; micro memory is also provided with a host computer, the micro controller is connected with the micro storage device, micro memory device connected to the PC through the communication machine; the invention solves the real-time online detection of livestock animal feed intake and health, suitable for many kinds of captive animal long-term real-time monitoring, can greatly reduce the manpower and material resources, favorable To monitor the growth and health of animals.

【技术实现步骤摘要】
一种动物个体采食量与健康状况监测的传感系统及方法
本专利技术涉及传感技术应用领域，尤其涉及一种动物个体采食量与健康状况监测的传感系统及方法。
技术介绍
采食是动物摄入营养的基本途径，是保证动物正常生长发育和生产性能充分发挥的关键因素之一。目前，动物采食量实时检测的主要问题是检测精度较低，主要是以群体动物为对象，并且有的检测方法还影响动物的采食行为和采食量。若能对个体动物的采食量进行准确测定，将对整个畜牧业来说具有重要的现实意义。随着先进传感和信息网络技术的不断发展，也出现对动物采食量监测的相关产品。例如河北农业大学研制的奶牛采食量系统，选用HK-2000系列传感器对奶牛颞窝位置进行实时检测，可以得到奶牛的咀嚼和吞咽次数。根据奶牛的吞咽次数和食团质量即可得到奶牛的采食量，基于LabWindows/CVI对检测系统上位机软件部分进行了设计和开发。由于食团质量大小本身就是个经验数据，针对不同奶牛会有较大的差异，而且检测系统采用的是电池供电，每次奶牛采食都在1.5-2个小时，电池体积大，携带不方便。如江苏大学利用RFID、GPRS和嵌入式技术开发猪行为自动监测系，移植Linux操作系统，编写相关的驱动、上层应用软件，采用MiniGUI实现嵌入式人机界面，该系统安装在猪舍进食区，对生猪的进食行为进行全天候监测并采集和存储生猪的采食等行为的数据，根据采集的数据统计出各猪一天的总进食量，当某猪总进食量少于系统设定的阂值时，该猪被确定为疑似病猪，报警数据通过GPRS网络传送至监测中心，其个体身份信息将发送到指定手机。由于生猪在采食的时候不是静止不动了，所以不论是称重地磅还是食槽地磅采集的数据都是有较大误差的，虽然在本系统中采用了在一段时间内连续采集数据求平均值的方法，但是这种方法比较粗糙，外围设备比较多，成本较高。体温和心率是动物重要的生理指标，体温和心率反常是动物生理机能被扰乱的重要症状之一。在许多疾病中，尤其是患传染病时，70％的传染病都会造成体温和心率的失常，传染病体温和心率的异常往往较其他症状的出现更早。目前动物传染性极强的疫病，主要通过肉眼观察动物行为、体征来判断，通常是肉眼发现动物有不正常的表现，如呕吐、无力、不吃不喝、肤色变化后再看体温和心率的变化。若能依据体温和心率的异常，提前捕获都动物异常信息，及时切断传染源，可以减少养殖场的损失，提高生产水平。因此，体温和心率的监测是尽快发现动物疾病不可缺少的依据之一。禽畜正常的采食、体温、心率等行为是判断其健康与否的重要依据，通过釆食、体温、心率的变化实现对动物个体采食量和生命体征健康状况的监测，可以及时了解动物的生长、疾病及其营养状况，为动物的正常生长、生产提供技术和信息支持,为优化设施配套及饲养管理综合配套技术提供依据,是有效控制畜禽疾病危害、保障农业安全的基础性工作，因此对动物个体采食量、体温、心率的监测既有理论意义又有实际应用价值。目前虽然国内外研究人员对动物生命体征的监测技术进行了较深入的研究，但仍存在以下不足：移植或吞服测温装置容易引起畜禽局部感染或发炎，不能长期进行监测，随身携带的监测装置，虽然没有创面，但是携带不方便。因此寻求简便安全准确的动物健康状况监测方法成为近年来的一个重要研究问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种动物个体采食量与健康状况监测的传感系统及方法，该系统能对动物采食量、体温、心率等同时进行准确无创监测，从而规范并有效监督畜禽整个生产和流通过程。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，包括RFID耳标识别模块、传感器系统、上位机、通讯设备和PC机，所述传感器系统包括红外传感器、测量动物采食量模块、体温测量模块和心率测量模块，测量动物采食量模块包括一个微型震动传感器，体温测量模块包括一个红外温度传感器，心率测量模块包括一个心率传感器；RFID耳标识别模块、红外传感器、微型震动传感器、红外温度传感器和心率传感器均通过I2C总线连接到上位机中的微控制器，上位机中还设有微存储器，微控制器与微存储器连接，微存储器通过通讯设备连接PC机。作为本专利技术进一步的方案：所述RFID耳标识别模块与RFID电子耳标构成RFID组件，RFID耳标识别模块安装在动物料槽和动物站立时与头平齐的位置，RFID电子耳标安装在动物的耳朵上；I2C总线固定在动物料槽的底部。作为本专利技术进一步的方案：所述RFID标签识别器型号为JT900A，微型震动传感器的型号为SC0063型位移振动传感器，红外温度传感器采用铂丝热电阻传感器，心率传感器采用心电测量的芯片。作为本专利技术进一步的方案：所述通讯设备可以是有线通讯设备或无线传感器或蓝牙通讯设备，无线传感器网络节点型号是GAINS3，通信频率是433MHz。一种实现动物个体采食量与健康状况监测的方法，包括以下步骤：S1、将RFID耳标识别模块和传感器系统采集到的RFID电子耳标数据、震动数据、体温数据和心率数据，分别经放大滤波、A/D转换通道后送入微控制器；S2、微控制器中的处理器将采集数据进行分析处理，并提取处理后的动物采食时间、吞咽次数、体温、心率信息送入微存储器中，微存储器通过通讯设备连接PC机；S3、将传输至PC机的数据与其预设的阈值参数进行分析比较，出现异常情况及时报警，同时根据预设算法对动物的健康状态做出分类，作出动物健康状况的监测。作为本专利技术进一步的方案：所述S1中传感器系统的震动传感器、红外温度传感器、心率传感器采用持续测量模式。作为本专利技术进一步的方案：所述S2中微控制器完成一天的数据采集后，开启微控制器中的采食量计算模块，计量采食量并将一天之内记录得到的体温和心率信号做平均处理，送入微存储器中。动物采食量的计算包括以下步骤：通过RFID电子耳标数据可以确定所采集的数据属于哪一个动物个体，根据震动数据、体温数据确定动物是否在采食，震动传感器停止震动和开始震动的时间差记为单个动物的采食时间t，所有动物的采食时间加在一起即为动物的总采食时间T，一天内的总的动物的投料量是已知的，记为W，总的投料量除以总的采食时间可以得出动物的采食速度V，采食速度乘以每个动物的采食时间可以得出该动物的采食量I，某个动物的采食量计算公式如下：I＝(W/T)*t。作为本专利技术进一步的方案：所述S3中动物健康状况的监测包括以下步骤：动物健康状况判断系统的决策：A＝{y1，y2}，其中y1和y2分别为非健康和健康的概率；其中各传感器得到的数据为B＝{x1/心率传感器，x2/红外温度传感器}，x1和x2分别是提取后的心率传感器的数据和红外温度传感器的数据的特征值，传感器的数据对各可能决策的判断，即对健康状况的判断可用定义在A上的隶属函数表示，其中心率传感器的数据对动物健康状态的判断结果为：[u11，u12]，而红外温度传感器的数据对动物健康状态的判断结果为：[u21，u22]，即uij为第i个单个传感器的数据推断为决策j的可能程度，u11为心率传感器的数据给出决策为动物非健康的可能程度，u12为心率传感器的数据给出决策为动物健康状态正常的可能程度，u21为红外温度传感器的数据给出决策为动物非健康的可能程度，u22为红外温度传感器的数据给出决策为动物健康状态正常的可能程度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，其特征在于，包括RFID耳标识别模块、传感器系统、上位机、通讯设备和PC机，所述传感器系统包括红外传感器、测量动物采食量模块、体温测量模块和心率测量模块，测量动物采食量模块包括一个微型震动传感器，体温测量模块包括一个红外温度传感器，心率测量模块包括一个心率传感器；RFID耳标识别模块、红外传感器、微型震动传感器、红外温度传感器和心率传感器均通过I2C总线连接到上位机中的微控制器，上位机中还设有微存储器，微控制器与微存储器连接，微存储器通过通讯设备连接PC机。

【技术特征摘要】
1.一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，其特征在于，包括RFID耳标识别模块、传感器系统、上位机、通讯设备和PC机，所述传感器系统包括红外传感器、测量动物采食量模块、体温测量模块和心率测量模块，测量动物采食量模块包括一个微型震动传感器，体温测量模块包括一个红外温度传感器，心率测量模块包括一个心率传感器；RFID耳标识别模块、红外传感器、微型震动传感器、红外温度传感器和心率传感器均通过I2C总线连接到上位机中的微控制器，上位机中还设有微存储器，微控制器与微存储器连接，微存储器通过通讯设备连接PC机。2.根据权利要求1所述一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，其特征在于，所述RFID耳标识别模块与RFID电子耳标构成RFID组件，RFID耳标识别模块安装在动物料槽和动物站立时与头平齐的位置，RFID电子耳标安装在动物的耳朵上；I2C总线固定在动物料槽的底部。3.根据权利要求1所述一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，其特征在于，所述RFID标签识别器型号为JT900A，微型震动传感器的型号为SC0063型位移振动传感器，红外温度传感器采用铂丝热电阻传感器，心率传感器采用心电测量的芯片。4.根据权利要求1所述一种实现动物个体采食量与健康状况监测的传感系统，其特征在于，所述通讯设备可以是有线通讯设备或无线传感器或蓝牙通讯设备，无线传感器网络节点型号是GAINS3，通信频率是433MHz。5.一种实现动物个体采食量与健康状况监测的方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1、将RFID耳标识别模块和传感器系统采集到的RFID电子耳标数据、震动数据、体温数据和心率数据，分别经放大滤波、A/D转换通道后送入微控制器；S2、微控制器中的处理器将采集数据进行分析处理，并提取处理后的动物采食时间、吞咽次数、体温、心率信息送入微存储器中，微存储器通过通讯设备连接PC机；S3、将传输至PC机的数据与其预设的阈值参数进行分析比较，出现异常情况及时报警，同时根据预设算法对动物的健康状态做出分类，作出动物健康状况的监测。6.根据权利要求5所述一种实现动物个体采食量与健康状况监测的方法，其特征在于，所述S1中传感器系统的震动传感器、红外温度传感器、心率传感器采用持续测量模式。7.根据权利要求5所述一种实现动物个体采食量与健康状况监测的方法，其特征在于，所述S2中微控制器完成一天的数据采集后，开启微控制器中的采食量计算模块，计量采食量并将一天之内记...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王儒敬，王雪，魏圆圆，黄河，胡宜敏，金洲，桂元苗，张俊卿，孙友强，李娇娥，胡海瀛，徐玲玲，贾秀芳，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34