穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统及方法。畜禽舍在自身的立体空间内设置不同养殖区域块，每个养殖区域块内有畜禽个体，按固定比例随机佩戴上穿戴式温度传感器形成哨兵畜禽个体，红外相机以养殖区域块获取群体红外图像，穿戴式温度传感器和红外相机均通过通讯终端和本地服务器通讯连接，本地服务器经云服务器和客户端通讯连接；方法包括数据获取、数据传输与预处理、数据库构建与模型训练、状态判定与数据复核等步骤。本发明专利技术综合穿戴式温度传感器个体连续精确监测与红外相机巡检广域大范围灵活监测的优势，实现无人化养殖场景下较低成本畜禽舍内群体的体温监测与健康评估。体的体温监测与健康评估。体的体温监测与健康评估。

【技术实现步骤摘要】
穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及畜禽体温监控领域，具体涉及基于穿戴式温度传感器哨兵个体连续监测与红外相机广域灵活巡检相结合的多源体温监控以及用以评估畜禽体温健康状况与异常预警的监测系统及方法。

技术介绍

[0002]畜禽属于恒温动物，体温作为表征畜禽生理机能的重要指标，在很大程度上可以反映畜禽的健康状况，在实际养殖生产过程中越能更早地感知和发现个体的异常状态并及时采取行动，越能减少生产损失。
[0003]传统养殖场针对畜禽个体体温的监测常常采用人工随机巡检的方式，测量肛门的温度来表征畜禽的核心体温，耗费人力且容易造成畜禽的应激反应，不能够实现连续监测。目前，出现了一些基于温度传感器和红外相机的体温监测方式，这些方法都能较好地检测个体的体温，但是对基于温度数据的监测都只采用单一阈值的方式进行判定，这种方法较为粗糙，忽略了由于生长阶段及作息节律的带来的体温变化，没有考虑体温变化的时序特征，存在判别结果单一，鲁棒性差等问题，不利于精细化养殖的要求(例如对于日间体温高的动物，夜晚仍然保持日间的温度实际上已经处于异常，但单一阈值的方式无法在这一维度上进行分类)。此外，在无人化规模化养殖的背景下，采用单一温度传感器监测方式存在脱落、失灵等影响数据稳定性的状况，而采用红外相机监测单一应用成本较高，巡检的方式又不能实现连续监测，获得较好的时序特征。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种穿戴式温度传感器监测与红外相机巡检协同的畜禽体温监测系统及方法，将哨兵个体穿戴式温度传感器数据连续高精度监测与红外相机广域灵活巡检多源温度数据融合，引入时序特征构建体温变化模型，能够实现畜禽体温监控、健康状况反馈与异常预警。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一、一种穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统：
[0007]包括穿戴式温度传感器、红外相机、通讯终端、本地服务器、云服务器和客户端；
[0008]畜禽舍在自身的立体空间内设置不同养殖区域块，每个养殖区域块内有畜禽个体，每个养殖区域块内的所有畜禽个体按固定比例随机佩戴上穿戴式温度传感器，形成哨兵畜禽个体，红外相机以养殖区域块为单位获取群体红外图像，通讯终端安装在畜禽舍内，穿戴式温度传感器和红外相机均通过通讯终端和本地服务器通讯连接，本地服务器经云服务器和客户端通讯连接。
[0009]所述的红外相机在畜禽舍内在养殖区域块之间沿预设的红外相机巡检路线进行巡检。
[0010]将畜禽舍根据立体空间结构划分成特定数量的养殖区域块并编号，养殖区域块内
按特定比例随机选取个体作为哨兵，佩戴穿戴式温度传感器监控该区域内群体的体温健康状态。
[0011]所述的穿戴式温度传感器有用于电池更换提示的电池电压采集电路及无线通讯模块，采集的数据通过无线数据传输协议将数据传输到通讯终端。
[0012]二、穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测方法，方法包括以下步骤：
[0013]S1：数据获取
[0014]分别通过穿戴式温度传感器获取养殖区域块合适数量的哨兵畜禽个体的连续体温数据，通过红外相机巡检采集各个养殖区域块内的所有畜禽个体的红外热成像图像及养殖区域块的位置；
[0015]S2：数据传输与预处理
[0016]通讯终端分别将步骤S1采集的连续体温数据和红外热成像数据传输到本地服务器，本地服务器对数据分别进行筛选、图像分割的预处理获得体温值，以预处理后的体温值处理得到每个畜禽个体的随时序变化的体温监测曲线；
[0017]S3：数据库构建与模型训练
[0018]在不同品种、不同生长阶段、不同监测方式下利用步骤S2获得的随时序变化的体温监测曲线构建生长阶段
‑
温度数据库，通过生长阶段
‑
温度数据库处理获得正常体温变化带(体温时序变化模型)；
[0019]S4：状态判定与数据复核
[0020]对实时采集的温度值结合正常体温变化带采用时序匹配、离群判别的方式确定体温状态是否异常，并确定体温状态异常的畜禽所在的养殖区域块作为异常区域，调动红外相机移动到异常区域复检，实现完整的监测。
[0021]所述步骤S2具体为：
[0022]将穿戴式温度传感器采集的连续温度数据和波动区间阈值进行比较判定出异常值，对个体出现的异常值予以剔除但是保留连续出现的异常值，保留获得的每个温度值作为畜禽个体的体温值；
[0023]将红外相机采集的红外热成像图像，对每一养殖区域块的红外热成像图像采用深度学习方法进行实例分割识别出每个畜禽个体，对养殖区域块内每个畜禽个体重新编号，提取每个畜禽个体所在图像中的关键像素点及其温度信息，作为畜禽个体的体温值；
[0024]穿戴式温度传感器与红外相机直接监测到的体温值T
s
和T
c
分别按照以下公式处理获得核心体温值T
sc
、T
cc
，具体公式如下：
[0025]T
sc
＝a
s
T
s
+b
s
[0026]T
cc
＝a
c
T
c
+b
c
[0027]其中，a
s
、b
s
分别为穿戴式温度传感器的权重和修正常数，a
c
、b
c
分别为红外相机的权重和修正常数。
[0028]所述步骤S3具体为：在不同品种、不同生长阶段、不同监测方式的情况下，通过穿戴式温度传感器和红外相机采集获得体温值，建立同一品种、各种监测方式下不同生长阶段的正常体温变化带。
[0029]在监测时，将对应时序的体温同时利用机器学习方法分别建立对应，区别于单一阈值的设定方式构建正常体温变化带。
[0030]所述的监测方式是指穿戴式温度传感器佩戴的位置。
[0031]所述步骤S3中，异常判定主要有两步骤：
[0032]步骤一，将实时采集的温度值和正常体温变化带进行比较，判断温度值是否落入正常体温变化带：
[0033]若未落入，则温度值对应的畜禽的体温状态异常，进行步骤二；
[0034]若落入，则温度值对应的畜禽的体温状态不异常，进行步骤三；
[0035]步骤二，将温度值和以下公式确定的范围[μ
‑
3σ，μ+3σ]进行比较：
[0036][0037][0038]其中，μ为群体温度平均值，σ为群体温度标准差，T
cci
为群体通过穿戴式温度传感器与红外相机监测到的体温值，n为群体的数量；
[0039]所述的群体分为单个养殖区域块内的所有畜禽个体、所有养殖区域块内的所有畜禽个体的两种情况，分别针对畜禽个体的温度值和由单个养殖区域块内的所有畜禽个体构成的群体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统，其特征在于：包括穿戴式温度传感器(6)、红外相机(3)、通讯终端(7)、本地服务器(8)、云服务器(9)和客户端(10)；畜禽舍(1)在自身的立体空间内设置不同养殖区域块(4)，每个养殖区域块(4)内有畜禽个体(5)，每个养殖区域块(4)内的所有畜禽个体(5)按固定比例随机佩戴上穿戴式温度传感器(6)，形成哨兵畜禽个体，红外相机(3)以养殖区域块为单位获取群体红外图像，通讯终端(7)安装在畜禽舍(1)内，穿戴式温度传感器(6)和红外相机(3)均通过通讯终端(7)和本地服务器(8)通讯连接，本地服务器(8)经云服务器(9)和客户端(10)通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统，其特征在于：所述的红外相机(3)在畜禽舍(1)内在养殖区域块(4)之间沿预设的红外相机巡检路线(2)进行巡检。3.根据权利要求1所述的一种穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测系统，其特征在于：所述的穿戴式温度传感器(6)有用于电池更换提示的电池电压采集电路及无线通讯模块，采集的数据通过无线数据传输协议将数据传输到通讯终端7。4.应用于权利要求1
‑
3任一所述畜禽体温监测系统的穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测方法，其特征在于方法包括以下步骤：S1：数据获取分别通过穿戴式温度传感器(6)获取养殖区域块(4)合适数量的哨兵畜禽个体的连续体温数据，通过红外相机(3)巡检采集各个养殖区域块(4)内的所有畜禽个体的红外热成像图像及养殖区域块(4)的位置；S2：数据传输与预处理通讯终端(7)分别将步骤S1采集的连续体温数据和红外热成像数据传输到本地服务器(8)，本地服务器(8)对数据分别进行筛选、图像分割的预处理获得体温值，以预处理后的体温值处理得到每个畜禽个体的随时序变化的体温监测曲线；S3：数据库构建与模型训练在不同品种、不同生长阶段、不同监测方式下利用步骤S2获得的随时序变化的体温监测曲线构建生长阶段
‑
温度数据库，通过生长阶段
‑
温度数据库处理获得正常体温变化带；S4：状态判定与数据复核对实时采集的温度值结合正常体温变化带采用时序匹配、离群判别的方式确定体温状态是否异常，并确定体温状态异常的畜禽所在的养殖区域块(4)作为异常区域，调动红外相机(3)移动到异常区域复检，实现完整的监测。5.根据权利要求4所述的穿戴式传感器与红外相机协同的畜禽体温监测方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：将穿戴式温度传感器采集的连续温度数据和波动区间阈值进行比较判定出异常值，对个体出现的异常值予以剔除但是保留连续出现的异常值，保留获得的每个温度值作为畜禽个体的体温值；将红外相机采集的红外热成像图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：泮进明，王首驿，贺鹏光，林宏建，崔笛，傅迎春，应义斌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：