[發(fā)明專利]基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110352891.3
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102510401A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸明洲;沈明霞;趙茹茜;楊曉靜;熊迎軍;劉龍申;姚文;孫玉文;陳仕進;孫欽偉;周波;劉永華;陳林峰;路順濤;曾慶杰;王志國
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W84/18;G08C17/02;A01K29/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及母豬福利養(yǎng)殖、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其是通過機器視覺技術(shù)和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對群養(yǎng)母豬飲水行為進行監(jiān)測的系統(tǒng)，具體地說是一種基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

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背景技術(shù)

機器視覺技術(shù)，是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計算機科學(xué)、圖像處理、模式識別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。機器視覺技術(shù)最大的特點是速度快、信息量大、功能多。

目前，母豬的飲水是最值得關(guān)注的動物行為之一，水是母豬需求量最大的營養(yǎng)物質(zhì)，飲水行為是母豬健康與否的重要判斷依據(jù)。我國目前的母豬養(yǎng)殖主要采用限喂欄，這種喂養(yǎng)方式嚴重限制了母豬自由活動的空間，不符合動物福利要求，歐盟已經(jīng)決定于2013年禁止使用限喂欄，對妊娠期母豬采用群養(yǎng)方式飼養(yǎng)，有必要針對這種飼養(yǎng)模式下的母豬飲水行為設(shè)計一套智能化精準監(jiān)測系統(tǒng)。

目前無線通信、機器視覺等技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到應(yīng)用，但是母豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中的自動化設(shè)備并不多見，特別是利用現(xiàn)代電子、通信技術(shù)精確監(jiān)測、分析群養(yǎng)母豬個體飲水行則更是空白。健康母豬飲水行為有規(guī)律可循，母豬個體飲水行為是否正?？梢宰鳛榕袛鄤游锝】禒顩r的重要指標，養(yǎng)殖人員每天僅需重點關(guān)注飲水行為異常的母豬個體，及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)健康問題的母豬，大大降低疾病帶來經(jīng)濟損失的同時也減少人工消耗的時間和精力。因此，對于群養(yǎng)母豬個體飲水行為的自動化精準監(jiān)測、實時寬帶傳輸是亟待的重要課題。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對母豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中的自動化設(shè)備缺少的問題，提出一種基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個飲水點設(shè)備、網(wǎng)關(guān)節(jié)點以及中心服務(wù)器，在各待監(jiān)測豬舍中的飲水點均設(shè)有一飲水點設(shè)備，各飲水點設(shè)備均包括飲水器、圖像傳感器、處理器、紅外感應(yīng)模塊、流量計和飲水點設(shè)備ZigBee協(xié)調(diào)器，所述的紅外感應(yīng)模塊安裝在飲水器的上方，用于感應(yīng)母豬貼近飲水器，各紅外感應(yīng)模塊的信號輸出端與對應(yīng)處理器的感應(yīng)信號端相連，各處理器的圖像信號控制端、流量信號控制端分別與對應(yīng)的圖像傳感器、流量計的信號端雙向連接，各處理器的通訊信號端通過對應(yīng)的ZigBee協(xié)調(diào)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點的ZigBee協(xié)調(diào)器無線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器無線連接。

本發(fā)明的飲水器的兩側(cè)均設(shè)有第一擋板，兩第一擋板的上方安裝第二擋板，在該第二擋板上安裝紅外感應(yīng)模塊。。

本發(fā)明的第一擋板為水泥擋板，第二擋板為亞克力擋板。

本發(fā)明的第一擋板高1.5m、寬0.6m，兩第一擋板的間距為0.6m。這個系統(tǒng)中兩第一擋板的作用是保證一次只有一只豬接近飲水器，由于兩第一擋板間距設(shè)定為0.6m，因此豬的體型最好比較大，母豬符合這一要求。

本發(fā)明的處理器采用ARM處理器，圖像傳感器采用CMOS圖像傳感器，該圖像傳感器通過ARM處理器的CMOS攝像頭接口與ARM處理器連接。

一種基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測方法，應(yīng)用基于機器視覺技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括以下步驟：?

（a）、在各待監(jiān)測豬舍中，對待檢測母豬進行編號標記于豬背上，紅外感應(yīng)模塊對進入飲水點的母豬進行探測，一旦探測到有母豬進入飲水點，紅外感應(yīng)模塊輸出的電平信號由低電平變?yōu)楦唠娖接|發(fā)處理器記錄開始時間，處理器驅(qū)動圖像傳感器拍攝圖像并存儲，同時讀取流量計的數(shù)值；

（b）、當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測到有母豬離開飲水點時，紅外感應(yīng)模塊的輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖皆俅斡|發(fā)處理器記錄結(jié)束時間（處理器通過檢測電平上升沿判斷有豬進入飲水點），檢測下降沿判斷豬離開，同時處理器讀取流量計的數(shù)值；

（c）、處理器通過數(shù)字識別方法對步驟（a）中拍攝的圖像進行識別讀取豬背上的編號，記錄該母豬的編號；

（d）、處理器將兩次流量計讀數(shù)相減得到對應(yīng)母豬的飲水量，隨后處理器將飲水點ID號、此次飲水的母豬編號、開始飲水、結(jié)束飲水的時間和飲水量通過串口發(fā)送給飲水點設(shè)備ZigBee模塊，飲水點設(shè)備ZigBee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到中心服務(wù)器。

本發(fā)明的紅外感應(yīng)模塊的感應(yīng)距離為0.8-1.2m。

本發(fā)明的步驟（a）中，圖像傳感器拍攝至少一幀圖像。