[發明專利]一種奶牛呼吸頻率監測系統及方法

在審

• 申請號: 201810538540.3
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108670256A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 李奇峰;肖伯祥;高榮華;余禮根;馬為紅;丁露雨
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明實施例提供了一種奶牛呼吸頻率監測系統及方法，所述系統包括兩個傳感器支架、兩個深度傳感器及工控機；所述兩個傳感器支架相距第一預設距離正對設置，且所述第一預設距離大于待監測奶牛的寬度，所述兩個深度傳感器分別設置在所述兩個傳感器支架上，且所述兩個深度傳感器正對設置，所述兩個深度傳感器分別與所述工控機連接。通過深度傳感器采集待監測奶牛呼吸時身體兩側的深度圖像，再通過工控機中預裝的圖像處理軟件得到待監測奶牛在一段時間內的呼吸頻率曲線，實現對待監測奶牛呼吸頻率的監測，該系統能夠實現全自動、非接觸的精確監測，克服了現有技術存在的問題，能夠為奶牛生理特征監測、健康狀況監測以及養殖環境評估提供量化依據。

技術領域

本發明實施例涉及養殖技術領域，更具體地，涉及一種奶牛呼吸頻率監測系統及方法。

背景技術

在我國現代農業生產中，畜牧業所占的比重日益增加，畜牧養殖業是中國農業增效、農民增收的重要產業。近年來，現代畜牧業不斷向規模化和集約化方向發展，動物疫病、動物行為異常等動物健康福利問題也越來越嚴重。因此，對養殖的畜禽動物的生命體征進行準確及時的監控十分必要。而傳統的人工檢測的方式受到人員、場地、種群數量等因素的限制，往往難以達到準確、快速、及時監測的目的。隨著現代信息化、自動化技術手段的發展，特別是傳感器、物聯網、計算機技術在農業領域的深入應用，為傳統的畜禽動物性狀參數獲取、測量與分析以及動物行為、生命體征監測等領域帶來全新的技術手段和實用工具，通過構建基于物聯網傳感器的自動化監測系統系統，實現準確、高效、快速、及時的動物生命體征監測，為畜牧業生產提供實時準確的數據支持，從而提高畜牧業高產、穩產能力，對于推動現代農業的快速發展有著巨大的促進作用。

畜牧業生產中，養殖環境的溫度和濕度是影響奶牛生產性能和繁殖性能的重要因素，當奶牛受環境脅迫時會產生呼吸頻率異常癥狀，其呼吸頻率的變化和異常反映養殖環境是否適宜。因此，準確、及時獲知奶牛呼吸頻率對于飼養管理和生產具有重要意義。現有技術中除了采用人工觀察法對奶牛呼吸頻率進行監測，還有以下兩種奶牛呼吸頻率監測方法：

(1)華南農業大學尹令等設計了基于無線傳感器網絡的奶牛行為特征監測系統。為了能自動準確地識別奶牛是否發情或生病，在奶牛頸部安裝無線傳感器節點，通過各種傳感器獲取奶牛的體溫、呼吸頻率和運動加速度等參數，采用K-均值聚類算法對提取的各種參數進行行為特征多級分類識別，以此建立的動物行為監測系統能準確區分奶牛靜止、慢走、爬跨等行為特征，從而可以長時間監測奶牛的健康狀態。

(2)西北農林科技大學趙凱旋、何東健等為實現奶牛呼吸狀態信息獲取的自動化、智能化，在構建奶牛視頻實時采集系統的基礎上，研究并提出了奶牛呼吸頻率與異常檢測方法。用光流法計算視頻幀圖像各像素點的相對運動速度，根據各點速度，對像素點進行循環Otsu處理篩選出呼吸運動點，動態計算速度方向曲線的周期即可檢測牛只呼吸頻率，并根據單次呼吸耗時檢測呼吸是否異常。

綜上所述，上述三種類型的奶牛呼吸頻率監測方法分別存在以下不足：人工觀察法人力成本高，且對觀察人員要求高、工作強度大，難以滿足規模化養殖管理需求。傳感器方式通常需要在奶牛身上固定一個輔助系統，帶來諸多不便。雖然自動化的非接觸式方法在眾多智能監控領域得到廣泛應用，計算機智能視頻監控是信息技術領域一個新興的研究方向，這種方式正逐步被應用于養殖業并實現管理的自動化、智能化。但是，對于奶牛呼吸頻率監測而言，智能視頻監測這種方式的主要缺陷在于采集方式的準確性和算法有效性較差，仍然難以獲得較好的計量精度。

發明內容

本發明實施例提供了一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的奶牛呼吸頻率監測系統及方法。

一方面本發明實施例提供了一種奶牛呼吸頻率監測系統，包括：兩個傳感器支架、兩個深度傳感器及工控機；其中，