奶牛数字化行为识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉一种奶牛数字化行为识别装置，该识别装置包括：耳标，用于绑定在奶牛耳朵上，实时采集奶牛的行为状态数据；读写器，用于通过射频方式获取所述耳标获取奶牛的行为状态数据，并进行模型转化；云服务器，用于通过无线方式获取所述读写器模型转化后的数据，并对奶牛当前行为是否发情进行智能判断。本发明专利技术通过准确地收集奶牛的各项行为状态数据进而生成其行为数据模型，判断奶牛是否处于发情，计算出最佳授精时间，提高个体奶牛的受胎率，缩短产犊间隔，可以广泛应用于奶牛养殖中。

Digital Behavior Recognition Device for Dairy Cows

【技术实现步骤摘要】
奶牛数字化行为识别装置
本专利技术是关于一种奶牛数字化行为识别装置，涉及智能牧场

技术介绍
对于大型奶牛养殖场而言，奶牛的受胎率和产犊间隔是产奶量的决定性因素。但是由于每头奶牛发情时间差异很大。过去，奶牛场主要靠兽医定时巡查牛舍，查看奶牛行为，比如通过采食、休息、爬跨等行为来初判奶牛是否发情。由于存在时间间隔和肉眼观察的覆盖面等原因，奶牛发情揭发率基本在70％以下。随着嵌入式硬件和传感器技术的快速发展，国内外奶牛场逐渐开始采用电子器件(计步器)来辅助兽医判断奶牛是否发情。计步器通常绑在牛脚踝处或以项圈形式挂于牛脖颈，记录奶牛每小时步数，并通过无线网络传输到PC端，PC端根据步数的变化量结合相应的规则进行发情识别判定。但是，上述数据采集方式集形式单一，以采集牛的行动数据为主，类似计步器功能，而且以此数据判断牛的发情信息，同样存在较大的误差。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够显著提高奶牛发情判断率的奶牛数字化行为识别装置。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种奶牛数字化行为识别装置，该识别装置包括：耳标，用于绑定在奶牛耳朵上，实时采集奶牛的行为状态数据；读写器，用于通过射频方式获取所述耳标采集的奶牛行为状态数据，并进行模型转化；云服务器，用于通过无线方式获取所述读写器模型转化后的数据，并对奶牛当前行为是否发情进行智能判断。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，奶牛的行为状态数据包括采食、休息、活动、反刍和体温特征。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，所述耳标包括壳体，所述壳体外侧设置有板载天线，所述壳体内设置有主控制器、射频模块、传感器控制器、加速度传感器和温度传感器，所述射频模块引脚连接所述板载天线；所述加速度传感器用于实时采集奶牛的动作数据，所述温度传感器用于实时采集奶牛的体表温度，所述加速度传感器和温度传感器均连接所述传感器控制器，所述传感器控制器将接收的动作数据和温度数据经滤波、模数转换以及校准补偿计算生成归一化数据并周期性唤醒所述主控制器；所述主控制器唤醒后，读取归一化数据合并所述耳标ID数据打包通过所述射频模块和板载天线发送至所述读写器。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，所述读写器包括壳体，所述壳体顶部设置有天线，所述壳体内设置有控制器、射频模块和4G/WIFI透传模块，所述控制器将奶牛的行为状态数据模型转化后通过串口发送至所述4G/WIFI透传模块。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，模型转换的具体过程为：将获取的奶牛加速度数据序列作为输入参数，结合历史实验所得出的奶牛各种姿态变化对应的加速度阈值，判断奶牛活动状态：对于行走状态，加速度先增加后减少直到速度达到最大值，然后以相反的方式加速，直到它再次到达0，并达到稳定的位移和新的位置，持续循环，则判定为行走状态，根据循环次数得出步数；对于躺卧状态，加速度发生急速增加，减小直至为0，接下来持续在0值处小幅徘徊，则判定为躺卧状态；对于剧烈活动，默认以一个预设的高阈值来进行判定；对于反刍状态，加速度始终以很稳定的微小波纹输出，当加速度序列呈现出反刍波纹幅度一致性时，即认定为反刍活动；其中，上述所有奶牛状态的数据输出为基于时间轴的结构数据。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，所述云服务器包括数据管理系统和智能发情检测模块；所述数据管理系统用于通过数据接收模块实时接收所述读写器打包的数据，并解码数据包，根据耳标ID写入对应数据库，其中，所述数据接收模块采用TCP传输协议，通过编程实现对指定端口的侦听；所述智能发情检测系统用于通过所述数据管理系统获取某奶牛的特征向量，结合智能发情检测模型分析某奶牛的特征向量，将模型预测结果作为判定结果，如果判定该奶牛处于发情状态，计算该奶牛的最佳授精时间，并发送奶牛发情警告信息。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，所述智能发情检测模型的建立过程为：步骤S1：随机选取m个时间节点，通过兽医每次选取n头奶牛，n头牛中有一部分处于发情状态，兽医通过直肠检测确定奶牛是否发情，从数据管理系统中得到所选时间节点和奶牛一一对应的p＝m*n个特征向量，使用min-max标准化的方法对每个特征向量归一化处理，将处理完的特征向量结合直肠检测结果，组成有标签样本集Dl＝{(x1,y1),(x2,y2),…,(xp,yp)},xi是奶牛的特征向量，yi表示直肠检测结果；从数据库中随机选择q个特征向量，从这q个特征向量中去掉与Dl中重复的样本，剩余u个特征向量，使用min-max标准化的方法对每个特征向量归一化处理，将处理完的特征向量组成无标签样本集Du＝{xp+1,xp+2,…,xp+u}，u远大于p；步骤S2：使用S3VM算法对步骤S1得到的样本集Dl和Du进行分类训练，确定发情识别模型；步骤S3：实时采集奶牛特征向量作为输入，用步骤S2得到的发情识别模型进行预测，得到奶牛发情的预测结果。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，所述云服务器还包括牛场信息管理系统，所述牛场信息管理系统包括奶牛信息管理模块、奶牛监控模块、OA系统模块和报告模块；所述奶牛信息管理模块用于存储奶牛的相关信息，包括奶牛的档案信息、历史发情数据和每一天的活动数据和体温数据；所述奶牛监控模块用于获取智能发情检测系统的监测结果实时监控每一头奶牛的信息和状态，及时发现奶牛的反刍时间太少或者运行不足等情况和发情行为；所述OA系统用于进行牛场办公；所述报告模块用于定期对牛场的运营情况进行归纳。所述奶牛数字化行为识别装置，进一步地，该识别装置还设置有移动终端，所述云服务器将判断结果以App或通过微信方式将发情告警提示发送到移动终端通知牛场管理人员。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术设置的耳标能够识别细微的动作，通过模型转化对细微动作进行定义识别奶牛不同的生理状态，因此数据采集详细、多样，可根据不同需求定义选取不同模型分析，并且随着数据采集增多，模型转化的准确性更高；2、本专利技术可以24小时实时监控奶牛的生理信息，通过监测数据对奶牛发情情况以及疾病等问题进行实时检测，有效提高了奶牛发情判断率；3、本专利技术以机器学习和人工智能的方式对每头牛建立信息档案，个性化的识别个体与群体的差异，为科学化的养殖提供基础数据；综上，本专利技术通过准确地收集奶牛的各项运动数据以及温度数据生成智能发情检测模型，通过智能发情检测模型判断奶牛是否处于发情，计算出最佳授精时间，提高个体奶牛的受胎率，缩短产犊间隔，可以广泛应用于奶牛养殖中。附图说明图1为本专利技术的奶牛数字化行为识别装置的架构示意图；图2为本专利技术的耳标结构示意图；图3为本专利技术的读写器架构图；图4为本专利技术的云服务器工作流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供的奶牛数字化行为识别装置，包括耳标1、读写器2和云服务器3。耳标1，用于绑定在奶牛耳朵上，全天候实时采集奶牛的行为状态数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，该识别装置包括：耳标，用于绑定在奶牛耳朵上，实时采集奶牛的行为状态数据；读写器，用于通过射频方式获取所述耳标采集的奶牛行为状态数据，并进行模型转化；云服务器，用于通过无线方式获取所述读写器模型转化后的数据，并对奶牛当前行为是否发情进行智能判断。

【技术特征摘要】
1.一种奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，该识别装置包括：耳标，用于绑定在奶牛耳朵上，实时采集奶牛的行为状态数据；读写器，用于通过射频方式获取所述耳标采集的奶牛行为状态数据，并进行模型转化；云服务器，用于通过无线方式获取所述读写器模型转化后的数据，并对奶牛当前行为是否发情进行智能判断。2.根据权利要求1所述的奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，奶牛的行为状态数据包括采食、休息、活动、反刍和体温特征。3.根据权利要求1所述的奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，所述耳标包括壳体，所述壳体外侧设置有板载天线，所述壳体内设置有主控制器、射频模块、传感器控制器、加速度传感器和温度传感器，所述射频模块引脚连接所述板载天线；所述加速度传感器用于实时采集奶牛的动作数据，所述温度传感器用于实时采集奶牛的体表温度，所述加速度传感器和温度传感器均连接所述传感器控制器，所述传感器控制器将接收的动作数据和温度数据经滤波、模数转换以及校准补偿计算生成归一化数据并周期性唤醒所述主控制器；所述主控制器唤醒后，读取归一化数据合并所述耳标ID数据打包通过所述射频模块和板载天线发送至所述读写器。4.根据权利要求1所述的奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，所述读写器包括壳体，所述壳体顶部设置有天线，所述壳体内设置有控制器、射频模块和4G/WIFI透传模块，所述控制器将奶牛的行为状态数据模型转化后通过串口发送至所述4G/WIFI透传模块。5.根据权利要求1～4任一项所述的奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，模型转换的具体过程为：将获取的奶牛加速度数据序列作为输入参数，结合历史实验所得出的奶牛各种姿态变化对应的加速度阈值，判断奶牛活动状态：对于行走状态，加速度先增加后减少直到速度达到最大值，然后以相反的方式加速，直到它再次到达0，并达到稳定的位移和新的位置，持续循环，则判定为行走状态，根据循环次数得出步数；对于躺卧状态，加速度发生急速增加，减小直至为0，接下来持续在0值处小幅徘徊，则判定为躺卧状态；对于剧烈活动，默认以一个预设的高阈值来进行判定；对于反刍状态，加速度始终以很稳定的微小波纹输出，当加速度序列呈现出反刍波纹幅度一致性时，即认定为反刍活动；其中，上述所有奶牛状态的数据输出为基于时间轴的结构数据。6.根据权利要求1～4任一项所述的奶牛数字化行为识别装置，其特征在于，所述云服务器包括数据管理系统和智能发情...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀臣，
申请(专利权)人：北京信诺必成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11