一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于奶牛养殖技术领域，公开了一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统及方法。所述的系统包括检测中心、若干网络设备、若干可穿戴设备以及若干移动终端，可穿戴设备设置有RFID电子标签。所述的方法包括如下步骤：构建奶牛养殖场的三维空间模型；采集奶牛的混群检测数据；对混群检测数据进行预处理；进行奶牛混群检测，得到混群提醒信号；将数字孪生模型发送至移动终端；响应混群提醒信号；读取RFID电子标签；根据所属群体类别和数字孪生模型，对混群奶牛进行归群处理。本发明专利技术解决了现有技术存在的人力成本投入大、检测效率低下、准确性差、实用性差以及商业价值低的问题。实用性差以及商业价值低的问题。实用性差以及商业价值低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统及方法


[0001]本专利技术属于奶牛养殖
，具体涉及一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统及方法。

技术介绍

[0002]奶牛作为一种具有成熟养殖技术的商业化动物，随着经济和技术进步，已经发展为系统受精、繁育、养殖以及产奶的规模化产业，从奶牛出生到奶牛死亡的每个阶段都进行严格管理。在奶牛养殖过程中，不同阶段的奶牛需要分群进行管理，例如，处于生长期的幼牛和处于产奶期的成年奶牛，需要划分为两个群体进行单独养殖，因为幼牛会消耗成年奶牛的乳汁，影响最终的出奶量，或者处于产奶期的成年奶牛和不产奶的成年奶牛，也需要划分为两个群体，避免对不产奶的成年奶牛进行后续的取奶作业，避免资源浪费。
[0003]为了保证奶牛的健康，需要定期对奶牛进行放风，有些养殖场甚至采用散养的方式，但是由于受到场地及资金限制，无法为每个奶牛群体提供单独的场地，因此会发生不同群体的奶牛混群的情况，混群情况的发生容易破坏奶牛的分群饲养，导致奶牛产奶效果受到影响。因此，对奶牛养殖进行混群检测，成为养殖场的重点研究方向。
[0004]现有的奶牛混群检测方法，大多依靠人工进行观察和区分，这种方式人力成本投入大，检测效率低下，无法适用于大型养殖场；而随着图像识别技术和人工智能的发展，基于图像处理的奶牛混群检测研究层出不穷，这种方式无法适用于牛群混杂、重叠以及可见性差的场景，导致混群检测准确性差；最后，现有技术即使检测出了混群奶牛，也无法及时定位目标，导致混群检测技术的实用性差，商业价值低。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的人力成本投入大、检测效率低下、准确性差、实用性差以及商业价值低的问题，本专利技术目的在于提供一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统及方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统，包括检测中心、若干网络设备、若干可穿戴设备以及若干移动终端，检测中心分别与若干网络设备和若干移动终端通信连接，每个网络设备与通信范围内的若干可穿戴设备通信连接，每个可穿戴设备一一对应的设置于一奶牛处，且可穿戴设备设置有RFID电子标签；
[0008]可穿戴设备，用于采集奶牛养殖场中奶牛的混群检测数据，并将混群检测数据及可穿戴设备编号发送至通信范围内对应的网络设备；接收网络设备发送的混群提醒信号，并响应混群提醒信号；
[0009]RFID电子标签，用于保存奶牛的身份ID数据和所属群体类别；
[0010]移动终端，用于读取RFID电子标签，得到对应的身份ID数据和所属群体类别；接收并可视化检测中心发送的数字孪生模型；
[0011]网络设备，用于接收通信范围内可穿戴设备发送的奶牛的混群检测数据及可穿戴设备编号，对混群检测数据进行预处理，得到奶牛的标准化混群检测数据，并将标准化混群检测数据、可穿戴设备编号及网络设备编号发送至检测中心；接收检测中心发送的混群提醒信号及可穿戴设备编号，并根据可穿戴设备编号，将混群提醒信号发送至对应的可穿戴设备；
[0012]检测中心，用于构建奶牛养殖场的三维空间模型；接收网络设备发送的奶牛的标准化混群检测数据、可穿戴设备编号及网络设备编号，根据标准化混群检测数据，将奶牛的位置标记在三维空间模型的对应位置；根据奶牛的标准化混群检测数据，进行奶牛混群检测，得到混群提醒信号；将混群提醒信号添加至三维空间模型，得到奶牛养殖场的数字孪生模型，并将数字孪生模型发送至移动终端；根据网络设备编号，将混群提醒信号及可穿戴设备编号发送至对应的网络设备。
[0013]进一步地，可穿戴设备包括颈部固定套、主控模块、RFID电子标签、时钟模块、GPS模块、传感器组、电源模块、存储模块、无线通信模块、蜂鸣器以及LED灯管，颈部固定套设置于奶牛的颈部，且颈部固定套与奶牛颈部的接触部分设置有橡胶软套，主控模块、RFID电子标签、时钟模块、GPS模块、电源模块、存储模块以及无线通信模块设置于颈部固定套的内部，且主控模块分别与RFID电子标签、时钟模块、传感器组、GPS模块、电源模块、存储模块、无线通信模块、蜂鸣器以及LED灯管电性连接，传感器组设置于橡胶软套的内部，蜂鸣器和LED灯管设置于颈部固定套的外部。
[0014]进一步地，传感器组包括体温传感器、脉搏传感器、加速度传感器以及振动传感器。
[0015]进一步地，检测中心包括依次通信连接的三维空间模型构建模块、奶牛位置标记模块、奶牛混群检测模块、数字孪生模型可视化模块以及信号发送模块，三维空间模型构建模块与外部的奶牛养殖场的数据服务器通信连接，奶牛位置标记模块与若干网络设备通信连接，信号发送模块分别与若干网络设备和若干移动终端通信连接。
[0016]进一步地，网络设备为边缘计算网关，边缘计算网关包括依次通信连接的数据筛选模块、数据压缩模块以及数据发送模块，数据筛选模块与通信范围内的若干可穿戴设备通信连接，数据发送模块与检测中心通信连接。
[0017]一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测方法，应用于奶牛混群检测系统，系统包括检测中心、若干网络设备以及若干可穿戴设备，可穿戴设备设置有RFID电子标签，方法包括如下步骤：
[0018]进行系统初始化，构建奶牛养殖场的三维空间模型；
[0019]基于可穿戴设备，采集奶牛的混群检测数据，并将混群检测数据发送至通信范围内的网络设备；
[0020]基于网络设备，对混群检测数据进行预处理，得到标准化混群检测数据，并将标准化混群检测数据发送至检测中心；
[0021]基于检测中心，根据奶牛的标准化混群检测数据，进行奶牛混群检测，得到混群提醒信号，并将混群提醒信号通过网络设备发送至对应的可穿戴设备；
[0022]基于检测中心，根据奶牛的标准化混群检测数据、混群提醒信号以及三维空间模型，得到并可视化奶牛养殖场的数字孪生模型，以及将数字孪生模型发送至移动终端；
[0023]基于可穿戴设备，响应混群提醒信号；
[0024]基于移动终端，可视化奶牛养殖场的数字孪生模型，并读取响应混群提醒信号的可穿戴设备的RFID电子标签，得到对应的所属群体类别；
[0025]根据所属群体类别和数字孪生模型，对混群奶牛进行归群处理。
[0026]进一步地，进行系统初始化，构建奶牛养殖场的三维空间模型，包括如下步骤：
[0027]进行系统初始化，获取奶牛养殖场的地理数据、建筑图纸和三维扫描视频；
[0028]根据地理数据，构建奶牛养殖场的地理空间模型；
[0029]根据建筑图纸，构建奶牛养殖场的建筑空间模型；
[0030]将地理空间模型和建筑空间模型进行空间对齐，得到原始的三维空间模型；
[0031]根据三维扫描视频，对原始的三维空间模型进行修正，得到最终的三维空间模型。
[0032]进一步地，预处理包括依次进行的数据去重处理和数据压缩处理。
[0033]进一步地，混群检测数据和标准化混群检测数据均包括奶牛的空间位置数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统，其特征在于：包括检测中心、若干网络设备、若干可穿戴设备以及若干移动终端，所述的检测中心分别与若干网络设备和若干移动终端通信连接，每个所述的网络设备与通信范围内的若干可穿戴设备通信连接，每个所述的可穿戴设备一一对应的设置于一奶牛处，且可穿戴设备设置有RFID电子标签；可穿戴设备，用于采集奶牛养殖场中奶牛的混群检测数据，并将混群检测数据及可穿戴设备编号发送至通信范围内对应的网络设备；接收网络设备发送的混群提醒信号，并响应混群提醒信号；RFID电子标签，用于保存奶牛的身份ID数据和所属群体类别；移动终端，用于读取RFID电子标签，得到对应的身份ID数据和所属群体类别；接收并可视化检测中心发送的数字孪生模型；网络设备，用于接收通信范围内可穿戴设备发送的奶牛的混群检测数据及可穿戴设备编号，对混群检测数据进行预处理，得到奶牛的标准化混群检测数据，并将标准化混群检测数据、可穿戴设备编号及网络设备编号发送至检测中心；接收检测中心发送的混群提醒信号及可穿戴设备编号，并根据可穿戴设备编号，将混群提醒信号发送至对应的可穿戴设备；检测中心，用于构建奶牛养殖场的三维空间模型；接收网络设备发送的奶牛的标准化混群检测数据、可穿戴设备编号及网络设备编号，根据标准化混群检测数据，将奶牛的位置标记在三维空间模型的对应位置；根据奶牛的标准化混群检测数据，进行奶牛混群检测，得到混群提醒信号；将混群提醒信号添加至三维空间模型，得到奶牛养殖场的数字孪生模型，并将数字孪生模型发送至移动终端；根据网络设备编号，将混群提醒信号及可穿戴设备编号发送至对应的网络设备。2.根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统，其特征在于：所述的可穿戴设备包括颈部固定套、主控模块、RFID电子标签、时钟模块、GPS模块、传感器组、电源模块、存储模块、无线通信模块、蜂鸣器以及LED灯管，所述的颈部固定套设置于奶牛的颈部，且颈部固定套与奶牛颈部的接触部分设置有橡胶软套，所述的主控模块、RFID电子标签、时钟模块、GPS模块、电源模块、存储模块以及无线通信模块设置于颈部固定套的内部，且主控模块分别与RFID电子标签、时钟模块、传感器组、GPS模块、电源模块、存储模块、无线通信模块、蜂鸣器以及LED灯管电性连接，所述的传感器组设置于橡胶软套的内部，所述的蜂鸣器和LED灯管设置于颈部固定套的外部。3.根据权利要求2所述的一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统，其特征在于：所述的传感器组包括体温传感器、脉搏传感器、加速度传感器以及振动传感器。4.根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的奶牛混群检测系统，其特征在于：所述的检测中心包括依次通信连接的三维空间模型构建模块、奶牛位置标记模块、奶牛混群检测模块、数字孪生模型可视化模块以及信号发送模块，所述的三维空间模型构建模块与外部的奶牛养殖场的数据服务器通信连接，所述的奶牛位置标记模块与若干网络设备通信连接，所述的信号发送模块分别与若干网络设备和若干移动终端通信连接。5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周传毅，
申请(专利权)人：阿牧网云北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：