CN104872001A - 一种生猪心率监测方法与系统及生猪存亡状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生猪心率监测方法与系统及生猪存亡状态监测系统，所述生猪心率监测系统包括：心率传感器，用于获取被监测对象的心率数据；运动传感器，用于获取所述被监测对象运动数据；监控端，通过有线或无线连接与所述心率传感器和所述运动传感器连接，用于获取所述心率传感器和所述运动传感器发送的所述心率数据和运动数据，并且根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度，当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。所述生猪存亡状态监测系统，包括所述生猪心率监测系统和刺激器，所述刺激器用于接收所述监控端发送的控制信号，并根据所述控制信号对所述被监测对象进行物理刺激动作。

Description

一种生猪心率监测方法与系统及生猪存亡状态监测系统

技术领域

本发明涉及生物的数据分析领域，具体涉及一种心率监测方法与系统及动物存亡状态监测系统，尤其适用于生猪心率监测及生猪存亡状态监测。

背景技术

近年来，随意丢弃诸如猪等死亡动物以及病死动物流入市场的事件在我国时有发生，造成人们对肉类食品的质量安全带了极大的负面影响，目前，尽管可以依靠RFID标签来进行溯源，但往往只能在事件发生后才能起到作用，该监控系统和方法属于被动监测。

目前，有一些远程监测系统可以采集生命指数，例如远程心率监测系统，但是此类系统通常是为人而设计，并不适合用于诸如生猪等对象生命状态的监控领域，主要原因在于，生猪的运动状态、动作幅度无法被控制，所以收集到的诸如心率数据等数据非常不稳定且无规律，准确性较差，在此情况下收集到的数据无法准确反映被监测生猪的状态，以致监管部门无法对死猪及时进行干预，以防止病死猪流入市场。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提高心率监测准确性，更准确地监测生猪的存亡状态。

本发明提供一种心率监测方法，包括：获取被监测对象的心率数据和运动数据；根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度；当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。

优选地，在所述利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据之后，还包括：比对平均心率数据与所述修正后的心率数据；当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据。

优选地，还包括：当所述运动幅度为静止时，比对平均心率数据与所述心率数据；当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，将所述心率数据判定为异常心率数据。

优选地，所述运动数据包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度所述根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度包括：将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据；当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，将运动幅度判定为静止；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设状态数据时，将运动幅度判定为小幅度运动。

相应地，本发明还提供一种心率监测系统，包括：心率传感器，用于获取被监测对象的心率数据；运动传感器，用于获取所述被监测对象运动数据；监控端，通过有线或无线连接与所述心率传感器和所述运动传感器连接，用于获取所述心率传感器和所述运动传感器发送的所述心率数据和运动数据，并且根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度，当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。

优选地，所述监控端还用于在所述利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据之后，比对平均心率数据与所述修正后的心率数据；当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据。

优选地，所述监控端还用于当所述运动幅度为静止时，比对平均心率数据与所述心率数据；当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，将所述心率数据判定为异常心率数据。

优选地，所述运动传感器为六轴运动处理装置，所述运动数据包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度所述远程监控端用于将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据；当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，将运动幅度判定为静止；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设状态数据时，将运动幅度判定为小幅度运动。

本发明还提供一种动物存亡状态监测系统，包括：

上述心率监测系统；以及刺激器，用于接收所述监控端发送的控制信号，并根据所述控制信号对所述被监测对象进行物理刺激动作。

优选地，还包括：超级电容，

用于向所述心率传感器、所述运动传感器和所述刺激器供电；

充电食槽，其设有U形进食门和无线充电装置，其中所述无线充电装置用于为所述超级电容充电，所述无线充电装置设置在所述U形进食门的内壁上。

根据本发明提供的心率监测方法，可以利用被监测对象的运动数据判断其运动幅度，并当运动幅度为小幅度运动时利用被监测对象的心率数据与修正参数计算出修正后的心率数据，提高被监测对象的心率数据的准确度，从而可以准确反映出被监测对象的健康状态。

根据本发明提供的心率监测系统，远程监控端可以利用运动传感器采集到的被监测对象的运动数据判断其运动幅度，并当运动幅度为小幅度运动时利用心率传感器采集到的被监测对象的心率数据与预设修正参数计算出修正后的心率数据，由此可以提高被监测对象的心率数据的准确度，进而可以准确反映出被监测对象的健康状态。

本发明提供的动物存亡状态监测系统通过刺激器对被监测动物进行物理刺激动作，可以使被监测动物的某一部位进行运动，从而使所述运动传感器其产生运动数据，所述远程终端可以进一步对此时产生的运动数据进行判断，如果其值超过预设阈值，即可表示被监测动物处于存活状态，由此可以提高动物监管工作的效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明提供的心率监测方法的流程图；

图2是本发明提供的心率监测方法的具体流程图；

图3是本发明提供的心率监测系统的结构示意图；

图4是本发明提供的心率监测系统的实际应用示意图；

图5是本发明提供的动物存亡状态监测系统的结构示意图；

图6是本发明提供的动物存亡状态监测系统中的刺激器的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种心率监测方法，该心率监测方法可以适用于人或动物，特别是生猪。在下文中，以生猪为例，详细阐述本发明的实施例。如图1所示，该方法包括：

S1，获取被监测对象的心率数据和运动数据，其中心率数据可以通过佩戴在被监测对象身体上的心率监测器进行获取，运动数据可以通过佩戴在被监测对象身体上的运动传感器进行获取，该数据可以是传感器发出的一个或多个数值，例如动作幅度值、单位时间内的幅度变化值等。

S2，根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度。判断运动幅度的方式例如可以是设置至少一个阈值，并将所述运动数据与所述至少一个阈值进行比对，从而判定运动幅度，运动幅度可以包括静止、小幅运动、剧烈运动等。当所述运动幅度为小幅度运动时，执行步骤S3；当所述运动幅度为静止时，可以执行步骤S6；当所述运动幅度为剧烈运动时，可以直接提示该生猪处于运动状态，即大概率处于存活状态。

S3，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据，由于被监测生猪处在小幅度运动状态时的心率数据通常大于静止状态时的心率数据，所以小幅度运动状态时的心率数据不能准确地反映出被监测生猪的健康状态。本方案要对小幅度运动状态时的心率数据进行修正处理，使修正后的心率数据可以更准确地反映出被监测生猪的健康状态，例如修正后的心率数据可以是所述心率数据与修正参数的乘积，其中所述修正参数优选为大于0.9小于1。通过对大量的实验数据的测算，根据小幅运动和静止状态下的心率数据可以得知，所述修正参数优选为0.9425。

根据本发明提供的生猪心率监测方法，可以利用被监测生猪的运动数据判断其运动幅度，并当运动幅度为小幅度运动时利用被监测生猪的心率数据与修正参数计算出修正后的心率数据，提高被监测生猪的心率数据的准确度，从而可以准确反映出被监测生猪的健康状态。

具体地，在用于生猪健康状态监控时，首先通过被监测生猪的心率数据和运动数据即可判断生猪是否处于存活状态，一旦发现异常，例如心率数据为0和/或运动幅度长期处于静止状态，即可通知监管人员介入，避免发生随意丢弃死猪以及病死猪流入市场的事件；并且对于心率数据不为0的情况，可以对生猪的健康状态做进一步判断，即根据生猪的运动幅度与其心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据，进而可以判断其是否健康，以便提醒养殖者及时采取干预措施，提供生猪的存活率。

图2示出了本实施例提供的生猪心率监测方法的具体流程，为了准确地判断出被监测生猪的心率是否正常，在步骤S3之后，本方法还可以包括：

S4，比对平均心率数据与所述修正后的心率数据，当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时执行步骤S5；

S5，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据，同时还可以进行报警提醒，例如显示警示信息，显示被监测生猪的编号、位置等。

对于所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值小于预设值的情况，可以对心率数据进行记录。并可以长期统计心率数据作为计算所述平均心率数据的依据，例如所述平均心率数据可以是根据某一监测范围内的同期同种的生猪正常心率数据进行统计计算的结果。

当所述运动幅度为静止时，还可以包括：

S6，比对平均心率数据与所述心率数据，即静止状态下的心率数据；当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，执行S7；

S7，将所述心率数据判定为异常心率数据，同时还可以进行报警提醒，例如显示警示信息，包括被监控生猪的编号、位置等。

对于所述运动幅度为剧烈运动的情况，本方案也可以对心率数据进行记录，但此情况下的心率数据与静止状态的心率数据偏差较大且不稳定，所以通常不将其作为判断健康状况的依据，只提示被监控生猪处于存活状态即可。

为了准确地判断出被监测生猪的运动幅度，所述运动数据可以包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度即欧拉角的变动幅度，且所述步骤S2可以包括：

S21，将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据，具体可以根据传感器的精度和灵敏度进行取值，在本实施例中可以假设第一预设数据为0.5度、第二预设数据为1度；当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，执行步骤S22；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设数据时，执行步骤S23；当Δψ、Δθ和均大于第二预设数据时，即可将运动幅度判定为剧烈运动；

S22，将运动幅度判定为静止，即Δψ、Δθ和均小于0.5时被认定为静止状态；

S23，将运动幅度判定为小幅度运动，当Δψ、Δθ和中的任意一个大于0.5度，且Δψ、Δθ和均小于1时，被认定为小幅度运动状态。

本发明实施例还提供一种生猪心率监测系统，如图3所示，该系统包括：

心率传感器31，用于获取被监测生猪的心率数据，即根据被监测生猪的脉搏跳动生成心率数据；

运动传感器32，用于获取被监测生猪运动数据，该传感器可以是诸如陀螺仪等传感装置；该运动数据可以是传感器发出的一个或多个数值，例如动作幅度值、单位时间内的幅度变化值等。

监控端33，通过有线或无线与所述心率传感器和所述运动传感器连接，用于获取所述心率传感器31和所述运动传感器32发送的所述心率数据和运动数据，并且根据所述运动数据判断所述被监测生猪的运动幅度，当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。监控端33可以与心率传感器31和运动传感器32集成在一起，也可以与心率传感器31和运动传感器32分离，以进行远程监控。

由于被监测生猪处在小幅度运动状态时的心率数据通常大于静止状态时的心率数据，所以小幅度运动状态时的心率数据不能准确地反映出被监测生猪的健康状态。本方案要对小幅度运动状态时的心率数据进行修正处理，使修正后的心率数据可以更准确地反映出被监测生猪的健康状态，例如修正后的心率数据可以是所述心率数据与修正参数的乘积，其中所述修正参数优选为大于0.9小于1。通过对大量的实验数据的测算，根据小幅运动和静止状态下的心率数据可以得知，所述修正参数优选为0.9425。

根据本发明提供的生猪心率监测系统，监控端33可以利用运动传感器32采集到的被监测生猪的运动数据判断其运动幅度，并当运动幅度为小幅度运动时利用心率传感器31采集到的被监测生猪的心率数据与预设修正参数计算出修正后的心率数据，由此可以提高被监测生猪的心率数据的准确度，进而可以准确反映出被监测生猪的健康状态。

例如，可以将心率传感器31和运动传感器32集成在一起，以可穿戴的形式穿戴在生猪的身体上，例如作为耳标固定在生猪的耳部，可判断生猪是否处于存活状态，一旦发现异常，例如心率数据为0和/或运动幅度长期处于静止状态，即可通知监管人员介入；并且对于心率数据不为0的情况，监控端33还可以对待监控者的健康状态做进一步判断。

为了准确地判断出被监测生猪的心率是否正常，所述监控端33还可以用于在所述利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据之后，比对平均心率数据与所述修正后的心率数据；当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据。对于所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值小于预设值的情况，还可以对心率数据进行记录。

优选地，所述监控端33还可以用于当所述运动幅度为静止时，比对平均心率数据与所述心率数据；当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，将所述心率数据判定为异常心率数据。对于所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值情况，可以对心率数据进行记录，并可以统计长期的心率数据以计算出所述平均心率数据。

上述优选方案可以对静止状态下的心率数据进行判断，从而确定出处在静止状态下的被监测生猪的心率是否正常。

对于运动幅度为剧烈运动的情况，本方案也可以对心率数据进行记录，但此情况下的心率数据与静止状态的心率数据偏差较大且不稳定，所以通常不将其作为判断健康状况的依据。

为了准确地判断出被监测生猪的运动幅度，所述运动传感器32可以优选为六轴运动处理装置，例如可以用mpu6050的芯片实现，所述运动数据包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度即欧拉角的变动幅度；所述监控端33可以具体用于将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据；当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，将运动幅度判定为静止；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设状态数据时，将运动幅度判定为小幅度运动。

具体地，上述第一预设数据和第二预设数据可以根据传感器的精度和灵敏度进行取值，在本实施例中假设第一预设数据为0.5度、第二预设数据为1度；当Δψ、Δθ和均小于0.5度时，将运动幅度判定为静止；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于0.5度，且Δψ、Δθ和均小于1度时，将运动幅度判定为小幅度运动；当Δψ、Δθ和均大于第二预设数据时，可将将运动幅度判定为剧烈运动。

优选地，上述心率传感器31可以采用光电心率传感器31，其功耗较低体积较小，适合随身佩戴。实际应用时，可以将上述心率传感器31和运动传感器32设置在一个耳标中，并将耳标佩戴在被监测生猪的耳部进行数据的采集和发送。

图4示出了本系统的实际应用示意图，实际应用时优选采用无线远程通信方式进行数据交互，上述心率传感器31和运动传感器32需要通过无线通信模块向监控端33发送数据，无线通信模块可以是ZigBee模块，即心率传感器31和运动传感器32与ZigBee模块连接，其整体可以制作成耳标的形式佩戴在生猪的耳部，该耳标通过ZigBee网络将数据发送给远程监控端33。

本发明实施例还提供一种生猪存亡状态监测系统，如图5所示，该系统包括：上述实施例中的心率监测系统和刺激器41；

其中，刺激器41用于接收所述监控端33发送的控制信号，并根据所述控制信号对所述被监测对象进行物理刺激动作，例如针刺装置，该刺激器41也可以设置在所述耳标中，当其对生猪的耳标进行刺激时，生猪的耳部出于本能会进行一定幅度的运动，此时必然会带动上述运动传感器进行运动，使其产生运动数据。

具体地，实际应用时通常是利用无线通信模块实现远程监控，远程监控人员不能直接观察被监控生猪所处的环境，而被监控生猪的实际环境可能比较复杂，并且可能存在人为干涉因素。所以某些特殊情况下，仅靠上述心率监测方案仍不能确定生猪的实际存活状态。刺激器41可以配合上述心率监测系统使用，例如对于上述心率数据为0和/或运动幅度为静止的情况，被监控生猪的实际情况可能是静止且存活的(心率传感器佩戴位置异常或者故障)，此时为了确认其是否存活，可以利用刺激器对生猪进行刺激，如果生猪存活，运动传感器必然产生数据(小幅运动、剧烈运动)；又如，对于被判定为剧烈运动状态的情况，为了排除人为干扰因素，也可以控制刺激器41进行刺激动作，如果运动传感器确实佩戴在生猪身上，运动传感器的数据将大于之前的数据，即运动幅度将更加剧烈。如果利用刺激器进行刺激后，运动传感器的数据没有发生变化，此时被监控生猪存在异常的可能性较大，由此即可以更准确地确定生猪的存亡状态，以便出现监管人员可以及时介入。本发明实施例提供的生猪存亡状态监测系统通过刺激器41对被监测生猪进行物理刺激动作，可以使被监测生猪的某一部位进行运动，从而使所述运动传感器其产生运动数据，所述监控端33可以进一步对此时产生的运动数据进行判断，如果其值超过预设阈值，即可表示被监测生猪处于存活状态，由此可以提高生猪监管工作的效率。

为了使本系统更加持久的进行工作，本系统还可以包括：

超级电容42，用于向所述心率传感器31、所述运动传感器32和所述刺激器41供电，并且可以设置在所述耳标中；

充电食槽，其设有U形进食门和无线充电装置，其中所述无线充电装置用于为所述超级电容42充电，所述无线充电装置设置在所述U形进食门的内壁上。

上述优选方案可以在生猪接近U形进食门进食时，利用无线充电装置自动为所述超级电容42充电，使其能够持久地为所述心率传感器31、所述运动传感器32和所述刺激器41供电，该充电结构设置合理，充电时间较短，可以通过生猪的自主进食行为，在几分钟内完成充电操作，使本系统具备较强的实用性。

优选地，本实施例提供一种刺激器的具体结构，如图6所示，该刺激器可以包括：设有线圈的外壳411、磁性部件412和归位部件413和刺激针414；其中，磁性部件412和归位部件413设置在设有线圈的外壳411内部，归位部件413固定在外壳411内壁上，刺激针414的一端与磁性部件412连接，其另一端穿过外壳411向外部延伸。没有控制信号时，归位部件413吸引磁性部件412从而使刺激针414缩回归位；当接收到控制信号时，可以使外壳411上的线圈通电，使磁性部件412移动，从而使刺激针414向外部运动，以对生猪进行针刺，该刺激器的成本较低，体积较小，实用性较强。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种心率监测方法，其特征在于，包括：

获取被监测对象的心率数据和运动数据；

根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度；

当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。

2.根据权利要求1所述的动物状态监测方法，其特征在于，在所述利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据之后，还包括：

比对平均心率数据与所述修正后的心率数据；

当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据。

3.根据权利要求1或2所述的动物状态监测方法，其特征在于，还包括：

当所述运动幅度为静止时，比对平均心率数据与所述心率数据；

当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，将所述心率数据判定为异常心率数据。

4.根据权利要求1-3所述的动物状态监测方法，其特征在于，所述运动数据包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度所述根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度包括：

将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据；

当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，将运动幅度判定为静止；

当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设状态数据时，将运动幅度判定为小幅度运动。

5.一种心率监测系统，其特征在于，包括：

心率传感器，用于获取被监测对象的心率数据；

运动传感器，用于获取所述被监测对象运动数据；

监控端，通过有线或无线连接与所述心率传感器和所述运动传感器连接，用于获取所述心率传感器和所述运动传感器发送的所述心率数据和运动数据，并且根据所述运动数据判断所述被监测对象的运动幅度，当所述运动幅度为小幅度运动时，利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据。

6.根据权利要求5所述的心率监测系统，其特征在于，所述监控端还用于在所述利用所述心率数据和修正参数计算出修正后的心率数据之后，比对平均心率数据与所述修正后的心率数据；当所述平均心率数据与所述修正后的心率数据的差值大于预设值时，将所述修正后的心率数据判定为异常心率数据。

7.根据权利要求5或6所述的心率监测系统，其特征在于，所述监控端还用于当所述运动幅度为静止时，比对平均心率数据与所述心率数据；当所述平均心率数据与所述静止状态下的心率数据的差值大于预设值时，将所述心率数据判定为异常心率数据。

8.根据权利要求5-7在任一项所述的心率监测系统，其特征在于，所述运动传感器为六轴运动处理装置，所述运动数据包括章动角的变动幅度Δψ、进动角的变动幅度Δθ和自转角的变动幅度所述远程监控端用于将Δψ、Δθ和与第一预设数据和第二预设数据进行比对，其中所述第一预设数据小于所述第二预设数据；当Δψ、Δθ和均小于所述第一预设值时，将运动幅度判定为静止；当Δψ、Δθ和中的任意一个大于所述第一预设数据，且Δψ、Δθ和均小于所述第二预设状态数据时，将运动幅度判定为小幅度运动。

9.一种动物存亡状态监测系统，其特征在于，包括：

权利要求5-8中任一项所述的心率监测系统；

刺激器，用于接收所述监控端发送的控制信号，并根据所述控制信号对所述被监测对象进行物理刺激动作。

10.根据权利要求9所述的动物存亡状态监测系统，其特征在于，还包括：

超级电容，用于向所述心率传感器、所述运动传感器和所述刺激器供电；

充电食槽，其设有U形进食门和无线充电装置，其中所述无线充电装置用于为所述超级电容充电，所述无线充电装置设置在所述U形进食门的内壁上。