CN104463688B - 一种散养肉牛定位预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散养肉牛定位预警系统：其包括定位模块，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的位置信息；加速度传感器，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的运动方向信息；分析处理模块，用于从所述定位模块接收肉牛的所述位置信息以及从所述加速度传感器接收肉牛的运动方向信息；根据接收的信息计算得到热点路径和觅食区域，并根据所述热点路径和觅食区域进行预警。本发明从目前只是对单一牲畜和单一点进行监测处理，提高到对整个牧区，多个牧场，多种牲畜种群监测处理能力；从目前的仅是行为监测，提高到异常预警、行为预测，有利于饲养人员快速准确的在野外找到走失肉牛，同时有助于饲养人员及时发现，排查牛的疫情，降低损失。
Description
技术领域
本发明涉及畜牧定位技术领域，更具体涉及一种散养肉牛定位预警系统。
背景技术
随人们对肉制品的品质要求不断提高，我国野外散养肉牛的规模不断增加。随之带来的问题有肉牛容易走失，走失后找回需要浪费很大的人力物力；不能及时发现肉牛异常行为，并采取相应措施，造成肉牛的死亡等不良后果。随着信息科学、定位系统等技术的快速发展，野外示踪技术已经广泛用于野生动物的研究，同时，已经有很多热点路径探测方法被提出。例如段炼等基于轨迹聚类提出了时空约束下的热点路径分布发现算法。GuiZhiming等提出来基于MapReduce的热路径提取的分布式并行算法。Chen等通过学习历史的GPS轨迹，分析边缘数据在不同时间范围内的变化，然后提出热点路径查询算法。李敬振等通过将基于密度与基于网格的聚类算法相结合，提出了基于密度分割的聚类算法，这些研究有效的推动了动物行为的研究，但目前只是对单一牲畜和单一点进行监测处理，仍满足不了当前对大型家畜、多牧场野外放养的监测处理，尤其不能对肉牛走失或异常进行预警，自动化程度地。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何实现同时对多牧场、大数量肉牛的行为监测，能够快速定位走失的肉牛，同时实现肉牛行为异常的预警。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种散养肉牛定位预警系统，包括：
定位模块，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的位置信息；
加速度传感器，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的运动方向信息；
分析处理模块，用于从所述定位模块接收肉牛的所述位置信息以及从所述加速度传感器接收肉牛的运动方向信息；根据接收的信息计算得到热点路径和觅食区域，并根据所述热点路径和觅食区域进行预警。
优选地，所述分析处理模块包括热点路径计算单元，用于选取n个肉牛运动的轨迹样本，
将每个所述轨迹划分为m个子轨迹，
将每个所述轨迹中对应的子轨迹两两计算相似度系数，并选择相似度系数中占比重最大的相似度系数对应的子轨迹，
将多个所述子轨迹按顺序进行拼接得到热点路径。
优选地，所述分析处理模块包括觅食区域计算单元，用于根据所述分析处理模块采集的肉牛群多天的绘制肉牛群的觅食区域。
优选地，所述定位模块上传给所述分析处理模块的位置信息包括对应RFID标签的编码、经度值、纬度值、高度值、时间。
优选地，所述分析处理模块包括预警模块，用于根据所述定位模块上传的位置信息，结合所述热点路径和觅食区域对肉牛的运动轨迹进行判断，发生肉牛行为异常、离群或远离所述觅食区域时进行预警，并控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。
优选地，所述定位模块内置北斗卫星接收机模块，用于接收卫星导航电文信息。
优选地，所述系统还包括RFID标签，每一头肉牛身体上设置一个所述RFID标签，用于唯一标识一头肉牛；
RFID读写器，设置于肉牛出入栏位置，用于在肉牛出栏或入栏时读取RFID标签的信息，并传递给所述分析处理模块。
优选地，所述分析处理模块包括RFID统计管理模块，用于记录所述RFID读写器传递的信息，对出入栏肉牛头数进行统计，并在肉牛未入栏、未出栏以及入错栏进行预警，控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。
优选地，所述RFID标签设置于肉牛的耳朵上；所述加速度传感器和定位模块设置于肉牛颈部佩戴的项圈上。
优选地，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
(三)有益效果
本发明提供了一种散养肉牛定位预警系统，本发明从目前只是对单一牲畜和单一点进行监测处理，提高到对整个牧区，多个牧场，多种牲畜种群监测处理能力；从目前的仅是行为监测，提高到异常预警、行为预测，有利于饲养人员快速准确的在野外找到走失肉牛，同时有助于饲养人员及时发现，排查牛的疫情，降低损失；
另外，本发明通过RFID标签和RFID读写器实现对肉牛出入栏进行监测，对出入栏肉鸡进行统计，并对肉牛未入栏、未出栏以及入错栏进行预警，提高了养殖企业信息化管理水平，降低养殖人工成本和养殖风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种散养肉牛定位预警系统结构示意图；
图2为本发明的一种散养肉牛定位预警系统进行监测预警的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
图1为本发明的一种散养肉牛定位预警系统结构示意图；所述系统包括定位模块，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的位置信息；加速度传感器，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的运动方向信息；分析处理模块，用于从所述定位模块接收肉牛的所述位置信息以及从所述加速度传感器接收肉牛的运动方向信息；根据接收的信息计算得到热点路径和觅食区域，并根据所述热点路径和觅食区域进行预警。
本发明从目前只是对单一牲畜和单一点进行监测处理，提高到对整个牧区，多个牧场，多种牲畜种群监测处理能力；从目前的仅是行为监测，提高到异常预警、行为预测，有利于饲养人员快速准确的在野外找到走失肉牛，同时有助于饲养人员及时发现，排查牛的疫情，降低损失。
优选地，所述分析处理模块包括热点路径计算单元，用于
选取n个肉牛运动的轨迹样本，
将每个所述轨迹划分为m个子轨迹，
将每个所述轨迹中对应的子轨迹两两计算相似度系数，并选择相似度系数中占比重最大的相似度系数对应的子轨迹，
将多个所述子轨迹按顺序进行拼接得到热点路径。
优选地，所述分析处理模块包括觅食区域计算单元，用于根据所述分析处理模块采集的肉牛群多天的绘制肉牛群的觅食区域。
上述相似度系数，优选地通过Tanimoto计算相似度系数；并且按照给定的权值找到所有得到的Tanimoto系数中所占比重最大的子轨迹。Tanimoto系数也称为Jaccard系数，是Cosine相似度的扩展。
所述定位模块上传给所述分析处理模块的位置信息包括对应RFID标签的编码，经度值，纬度值，高度值，时间。
所述分析处理模块包括预警模块，用于根据所述定位模块上传的位置信息，结合所述热点路径和觅食区域对肉牛的运动轨迹进行判断，发生肉牛行为异常、离群或远离所述觅食区域时进行预警，并控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。
所述定位模块会实时地将当前位置信息发送到分析处理模块，分析处理模块获取到的位置信息的格式为(id,lon,lat,alt,time)。其中id表示对应RFID标签的编码，lon表示经度，lat表示纬度，alt表示高度，time为采集的时间。如数据(1,100,120,0,2014-07-0612:22)表示2014-07-0612:22采集到肉牛1的位置坐标为(100,120,0)。
所述定位模块内置北斗卫星接收机模块，该模块可以接收卫星导航电文信息，并整合其他信息形成报文，并且经由GSM/CDMA网络，以GPRS/CDMAD等传输方式通过互联网发送给分析处理模块。分析处理模块由配置的软件程序按照预定的数据格式进行解析并存储于服务器端数据库中，。之后可以并将肉牛位置信息显示在电子地图，从而达到了可视化监控的目的。
所述系统还包括RFID标签，每一头肉牛身体上设置一个所述RFID标签，用于唯一标识一头肉牛；RFID读写器，设置于肉牛出入栏位置，用于在肉牛出栏或入栏时读取RFID标签的信息，并传递给所述分析处理模块。所述分析处理模块包括RFID统计管理模块，用于记录所述RFID读写器传递的信息，对出入栏肉牛头数进行统计，并在肉牛未入栏、未出栏以及入错栏进行预警，控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。所述RFID标签设置于肉牛的耳朵上；所述传感器和定位模块设置于肉牛颈部佩戴的项圈上。当肉牛白天处于放牧状态时，打开定位模块获取位置数据。在实验过程中，这些牛处于自然放养状态，不会受到人工的干预。所使用的项圈既要足够牢固以防止设备掉落，又不能太紧避免牛感到不适。
所述传感器为三轴加速度传感器。
工作时，首先要对整个牧区设置服务器节点(分析处理模块)，铺设相应的有线物联传感网络(三轴加速度传感器网络)。其次对各个牧场放养的牲畜打RFID高频身份感应耳标(RFID标签)，佩戴设置定位模块和传感器的定位项圈。在分析处理模块，将耳标信息与定位模块相关信息对应，完成牧区卫星地图的导入和校准，至此准备工作就绪。
在实施阶段，首先对肉牛个体(群)的定位模块上传的定位信号进行十天的数据采集，对系统进行训练，分析绘制出觅食区域。然后打开三轴加速度传感器和定位模块，对白天放养牲畜进行监测控制，通过项圈对肉牛个体(群)行为信息进行分析，处理。对有警情的肉牛个体(群)利用进行预警。
图2为本发明的一种散养肉牛定位预警系统进行监测预警的流程图；从图中可以看到，首先设置RFID标签、传感器以及定位模块；然后由分析处理模块根据得到的信息计算得到热点路径和觅食区域；肉牛出栏，对于离群、行为异常以及原理觅食区域的肉牛进行预警，并上传位置信息和运动方向信息；肉牛入栏时，由RFID标签将信息传递给所述分析处理模块，由所述分析处理模块将本牧场入栏肉牛数量与出栏肉牛最比较，若发现肉牛走失或入错栏的情况，进行预警，并并上传位置信息和运动方向信息给分析处理模块。
所述分析处理模块对采集的肉牛行为信号进行实时/离线分析功能，除能提供数据库、多种数据接口，对实时输入监测信号进行跟踪记录外，还具有针对监测数据从中提取出肉牛的日常觅食轨迹(热点轨迹)、活动范围特征(觅食区域)，同时预测出肉牛群行进方向；能对离群肉牛个体进行预警以及跟踪监测。
本发明中，是对肉牛的运动轨迹进行监测和预警，但不限于肉牛，可用于对其他牲畜进行运动的监测和预警。
上述，RFID的英文全称为Radio Frequency Identification，无线射频识别技术。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种散养肉牛定位预警系统，其特征在于，包括：
定位模块，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的位置信息；
加速度传感器，设置在肉牛身上，用于采集肉牛的运动方向信息；
分析处理模块，用于从所述定位模块接收肉牛的所述位置信息以及从所述加速度传感器接收肉牛的运动方向信息；根据接收的信息计算得到热点路径和觅食区域，并根据所述热点路径和觅食区域进行预警；
其中，所述分析处理模块包括热点路径计算单元，用于选取n个肉牛运动的轨迹样本，
将每个所述轨迹划分为m个子轨迹，
将每个所述轨迹中对应的子轨迹两两计算相似度系数，并选择相似度系数中占比重最大的相似度系数对应的子轨迹，
将多个所述子轨迹按顺序进行拼接得到热点路径；
其中，所述分析处理模块包括觅食区域计算单元，用于根据所述分析处理模块采集的肉牛群多天的位置信息绘制肉牛群的觅食区域；其中，所述分析处理模块包括预警模块，用于根据所述定位模块上传的位置信息，结合所述热点路径和觅食区域对肉牛的运动轨迹进行判断，发生肉牛行为异常、离群或远离所述觅食区域时进行预警，并控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述定位模块上传给所述分析处理模块的位置信息包括对应RFID标签的编码、经度值、纬度值、高度值、时间。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述定位模块内置北斗卫星接收机模块，用于接收卫星导航电文信息。
4.根据权利要求2或3所述系统，其特征在于，所述系统还包括RFID标签，每一头肉牛身体上设置一个所述RFID标签，用于唯一标识一头肉牛；
RFID读写器，设置于肉牛出入栏位置，用于在肉牛出栏或入栏时读取RFID标签的信息，并传递给所述分析处理模块。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述分析处理模块包括RFID统计管理模块，用于记录所述RFID读写器传递的信息，对出入栏肉牛头数进行统计，并在肉牛未入栏、未出栏以及入错栏进行预警，控制对应的所述定位模块、加速度传感器发送位置信息和运动方向信息。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述RFID标签设置于肉牛的耳朵上；所述加速度传感器和定位模块设置于肉牛颈部佩戴的项圈上。
7.根据权利要求5或6所述系统，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |