[發明專利]一種牛羊監管系統

在審

• 申請號: 201611264586.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106781397A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 汪開英;趙曉洋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G10L17/26;H04L29/08;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及自由放牧下的牛羊監管系統。具體是基于牛羊聲音以及無線傳輸的牛羊生理情況智能監管系統。

背景技術

我國畜牧業業已進入新的發展階段，正在由傳統畜牧業向現代畜牧業轉型，建設資源節約、環境友好型畜牧業。傳統畜牧業生產過程主要依靠人工觀察來監測動物情況，不僅效率低下而且容易干預牛羊的生活環境。隨著精細畜牧業的發展，智能化、信息化監測并分析動物情況已成為分析動物行為、健康及福利的重要趨勢。在牛羊等食草動物養殖過程中，由于食草類動物一般活動范圍廣，且常存在放養和圈養結合的養殖模式，監測其放牧過程中各種行為存在一定困難。而借助牛羊脖子上佩戴的麥克風實時聲音監測可以較為方便準確的監控、分析自由放牧下牛羊的生理狀況。

在自由放牧下，出現牛羊生病、發情或者互相爭斗等情況，可能導致牛羊損傷，造成不必要的經濟損失。因此在自由放牧情況下，監測牛羊生理狀況有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種牛羊監管系統。

為了解決自由放牧下牛羊生理狀況監管困難的問題，本發明采用如下技術方案：一種牛羊監管系統，包括聲音采集器、微處理器、光報警器、無線模塊、服務器終端；

每個監管對象綁定一個聲音采集器、一個微處理器、一個光報警器，每個微處理器內設有一個區別與其他微處理器的監管編碼；聲音采集器采集監管對象的聲音數據，微處理器將采集的聲音數據及其監管編碼通過無線模塊一起發送到服務器終端，服務器終端將接收的聲音數據與其模式庫進行比對，分析監管對象的生理狀況，若生理狀況出現異常，則通過無線模塊向對應監管編碼的微處理器發送報警指令，接收到報警指令的微處理器控制光報警器報警。

進一步地，所述模式庫通過以下方法建立：

S1：采集多個處于同一種異常狀態下的監管對象的聲音樣本W，形成建模樣本集，將建模樣本集中每個樣本分成為n段，每段m秒；所述異常狀態為：患有呼吸道疾病、發情或爭斗；

S2：利用巴特沃茲帶通濾波器對分段后的每個樣本進行濾波，得到有效聲音樣本W'；

S3：對濾波后的聲音W'進行歸一化處理得到歸一化后的聲音其中max W'為樣本數據最大值；

S4：對歸一化后的聲音信號進行預加重處理，得到預加重后的信號預加重減少低頻的環境噪聲，增強信號的高頻成分，以補償高頻分量在傳輸過程中的過大衰減；

S5：對預加重的后的聲音信號進行分幀操作，得到牛羊進食聲音幀Z＝[Z₁,Z₂,...,Z_k,...,Z_n]，其中，k＝1,2,...,n，n為每種狀態聲音幀數；

S6：提取每個聲音幀Z_k的12維的mfcc特征參數和12維一階差分mfcc特征參數，構成24維的特征向量ccc＝[o₁,o₁...o₂₄]；

S7：利用提取的特征參數ccc＝[o₁,o₁...o₂₄]，采用支持向量機方法進行訓練，分別對各種狀態下的聲音進行建模，形成模式庫C_i，其中i＝1,2,3，C_i表示第i種狀態下的聲音模式。

進一步地，所述監管對象的生理狀況通過以下步驟分析：

S8：記錄聲音采集器采集的m秒監管對象聲音數據W₁；

S9：利用巴特沃茲帶通濾波器對聲音信號進行濾波，得到有效聲音信號W₁'；

S10：對濾波后的聲音W₁'進行歸一化處理得到歸一化后的聲音其中maxW₁'為樣本數據最大值；

S11：對歸一化后的聲音信號進行預加重處理，得到預加重后的信號

S12：對預加重的后的聲音信號進行分幀操作，得到牛羊進食聲音幀Z'＝[Z'₁,Z'₂,...,Z'_k,...,Z'_n]，其中，k＝1,2,...,n，n為每種狀態聲音幀數；

S13：提取每個聲音幀Z'_k的12維的mfcc特征參數和12維一階差分mfcc特征參數，構成24維的特征向量ccc₁＝[o₁,o₂...o₂₄]；