[發明專利]一種生豬健康狀況監測方法與系統

在審

• 申請號: 202010128573.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111406672A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 陽波;唐文勝;印遇龍;李建中;楊煥勝;楊東杰
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00;A01K11/00;G16H50/30;H02J7/32;A61B5/0205;A61B5/1455
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 梁小林

1.一種生豬健康狀況監測方法，其特征在于，通過數據采集、系統傳輸和監控管理，構成分析處理并判斷生豬健康狀態閉環，具體包括以下步驟：

步驟1、所述數據采集過程包括：

(1)血氧心率：所述血氧心率采用MAX30102傳感器，兩個波長為660nm和880nm的發光二極管，靠近傳感器時，660nm紅光LED和880nm紅外光LED放出的光入射到皮膚以及皮膚下的組織和血管里的血液，紅光RED和紅外光IR RED經反射后照在光電二極管上，LED接受到的樣值經串口打印輸出，將數據描點作圖得出一段PPG序列中所有的特征點，得出心率和血氧的計算公式：

其中第一個特征點和最后一個特征點含有的點數為d，峰值周期數為N，LED采樣頻率為Fs，最終得出心率Heartrate；

血氧飽和度SpO2與吸光度的比值R具有線性關系，計算公式如下：

SpO2＝(A×R-B)×100％

HbO2,Hb的吸光系數為ε₁、ε₂，兩個光波長分別為λ₁、λ₂，λ₁、λ₂對應的吸光度的比值即為R，即其中A為線性關系的一次項系數，B為線性關系的常數項系數，計算公式為

(2)體溫：采用MAX30205溫度傳感器精確測量溫度，并提供超溫報警；通信是通過I2C兼容的2線進行的串行接口，I2C串口接口接受標準的寫字節、讀字節，發送和接收要讀取的字節命令溫度數據和配置行為的opendrain超溫關機輸出；0.1℃精度(37℃至39℃)，16位(0.00390625℃)溫度分辨率；在溫度采集測試中，用體溫計和溫度傳感器采集模塊同時測量，正常情況下，傳感器采集數據以體溫計實際測量值會成正比例關系，系數為1；

(3)運動：生豬行為主要包括：采食、排泄、群居、爭斗、睡眠和活動，所述運動采用LIS2DH傳感器收集生豬行為，定義生豬運動的加速度坐標系，以生豬重心為原點，頸部正前方走或跑時前后腿交替運動，腿部不斷蹬地、離地、觸地的動作，身體軀干重心都會不斷變化；模擬實際情況，暴進暴退X軸和Z軸都會有明顯的變化，Y軸趨于穩定；由站立產生右側臥X軸趨于穩定，Y軸和Z軸明顯變化；根據三軸加速度數據，以合成加速度的方式分析生豬運動情況，得出運動數據；

步驟2、系統傳輸和監控管理過程如下：

將各個豬舍配備在終端的各個傳感器上采集到的數據通過LORA網關進行節點管理，配置下發，數據轉發等操作；在豬舍正上方安裝紅外彩色攝像裝置，使攝像區域內完全覆蓋生豬活動范圍，并為豬舍中的每頭生豬身上安裝智能耳標，智能耳標上包括心率傳感器、體溫傳感器和運動傳感器，傳感器采集生豬的生理參數，并通過LORA網關技術傳送給服務器，用于健康監控端做進一步的分析處理，判斷生豬健康狀態。

2.一種生豬健康狀況監測系統，其特征在于，所述生豬耳標的結構包含運動傳感器ST-LIS2DH，紅外傳感器MLX90615，體溫接觸傳感器MAX30205MTA，心率傳感器MAX30102，主控芯片采用CC2640無線微控制器，使用SX1278芯片將LORA網收集到的數據，通過SX1301網關將數據傳至服務器至PC端；智能耳標直徑大小為28MM，同時智能耳標攜帶每個生豬的身份編號，建立有獨自的培育檔案，用于未來進行溯源，在生豬培育完成后出廠之時將耳標信息轉換為二維碼。

3.根據權利要求2所述的一種生豬健康狀況監測系統，其特征在于，包括電源管理模塊(1)，傳感器模塊(2)、主控模塊(3)、LORA模塊(4)、連接燈指示(5)和JTAG接口(6)；所述生豬耳標的結構模塊之間具體連接方式如下：傳感器模塊(2)、主控模塊(3)、LORA模塊(4)分別接通電源管理模塊(1)，傳感器模塊(2)包括心率血氧傳感器、體溫傳感器和運動傳感器，主要用于心率血氧、體溫、運動數據的采集，并將獲取的相關數據上傳至主控模塊；主控模塊(3)連接燈指示(5)和JTAG接口(6)，用于對主控芯片內部節點測試；主控模塊(3)還與JTAG接口(6)無線連接，負責與LORA模塊(4)進行遠程無線通信，通過LORA網關技術進行控制。

4.根據權利要求3所述的一種生豬健康狀況監測系統，其特征在于，電源管理模塊(1)的電池采用可充電鋰電池，充電耗電，同時采用微動能采集的方法將動能轉化為電能，有效地給電池供電。