CN107094633A - 具有呼吸道疾病监测功能的猪舍 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，包括房顶、墙体和圈养生猪的围栏，还包括：通风系统、消毒系统和呼吸道疾病监测系统，所述呼吸道疾病监测系统包括提示装置、戴于生猪身上的采集装置和安装于围栏上的信息处理装置，其中：采集装置包括声音采集模块和发电模块，信息处理装置包括声音预处理模块、特征提取模块和咳嗽识别模块。本方案有效减少了数据处理量，提高了识别率，进而有效降低了猪舍中生猪感染呼吸道疾病的风险。

Description

具有呼吸道疾病监测功能的猪舍

技术领域

本发明涉及家畜用建筑，尤其涉及一种具有呼吸道疾病监测功能的猪舍。

背景技术

我国生猪养殖正逐步由传统的农户散养向规模化、集约化转变，如何对养殖过程中出现的呼吸道疾病进行快速监测，为现代化养猪事业的可持续发展提供服务和支持，是畜牧科学领域研究的热点和难点，猪咳嗽信号中包含被测对象的喉部或气管受刺激时的振动信息，是猪呼吸道疾病的主要表现，而呼吸道疾病会在猪之间传染，严重时会造成猪场大量的猪死亡，因此，对猪咳嗽进行实时监测具有重要的意义。

传统方法多采取人为蹲点记录猪的咳嗽状况，这种方法虽然简单易行，但它不仅消耗大量的人力成本，而且数据有很大的主观性，监测准确度难以得到保证，尤其在大型的集约化养殖场，由于饲养密度大，存在很大的干扰，采用人工方式难以对猪的咳嗽声音进行识别。

随着计算机技术的发展，借助声音特征分析技术从咳嗽声中提取足够的信息用于检测和分析，进而开发出生猪咳嗽自动识别系统，这种监测方法具有高效率、低成本、非接触和无侵入的特点，目前，猪舍中咳嗽声音的监测设备主要包括用于声音数据采集的猪咳嗽传感器，并对采集到的声音数据进行处理、存储及发送。

然而，由于猪舍中干扰声音较多，如各种尖叫、打斗、喷嚏、甩耳朵等，因此从猪舍采集的声音信号包含很多噪声和无用的信号，而从采集的声音中提取有效咳嗽声需要进行大量数据处理，且不能将有效咳嗽声精准的提取出来，识别率低，不能及时有效的监测出患有呼吸道疾病的生猪，进而增加了猪舍中生猪感染呼吸道疾病的风险。

发明内容

本发明意在提供一种具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，以降低猪舍中生猪感染呼吸道疾病的风险。

本发明提供基础方案是：具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，包括房顶、墙体和圈养生猪的围栏，还包括：

通风系统，通风系统包括用于给猪舍通风换气的风机；

消毒系统，消毒系统包括喷洒装置，所述喷洒装置安装于房顶上；

呼吸道疾病监测系统，所述呼吸道疾病监测系统包括提示装置、戴于生猪身上的采集装置和安装于围栏上的信息处理装置，其中：

采集装置包括：

声音采集模块，声音采集模块用于检测生猪发出的咳嗽声信号，并发送咳嗽声信号；

发电模块，发电模块位于生猪的喉部，通过生猪的咳嗽引起喉部振动而发电，所述发电模块包括震动开关，生猪咳嗽时触发震动开关使发电模块为声音采集模块提供电能；

信息处理装置包括：

声音预处理模块，声音预处理模块用于接收生猪咳嗽声信号，将生猪编码信号叠加在咳嗽声信号中，生成咳嗽声叠加信号，并发送携带有生猪编码信号的咳嗽声叠加信号。

特征提取模块，特征提取模块用于接收生猪语音叠加信号，并提取生猪有效咳嗽声叠加信号；

咳嗽识别模块，咳嗽识别模块用于接收有效咳嗽声叠加信号，解码出生猪编码信号和有效咳嗽信号，有效咳嗽信号与数据库中存储的通过生猪咳嗽样本训练获得的最佳码本进行对比：当对比结果大于等于预设阀值时，则评估为咳嗽声，否则为非咳嗽声，当识别到咳嗽声时，输出生猪编码信号和咳嗽声识别成功信号；

提示装置，用于接收咳嗽声识别成功信号和生猪编码信号，提示饲养人员。

基础方案的工作原理：

通风系统中的风机可以对猪舍内进行通风换气，使猪舍内保持新鲜的空气，消毒系统定期通过安装与房顶上的喷洒装置对猪舍进行消毒，降低呼吸道疾病细菌的传播。

当生猪咳嗽时，位于生猪喉部的发电模块因生猪的咳嗽引起喉部振动而发电，并触发震动开关为声音采集模块供电，声音采集模块检测生猪发出的咳嗽声信号，将咳嗽声信号发送给声音预处理模块，声音预处理模块将生猪编码信号叠加在咳嗽声信号中，形成携带有生猪编码信号的咳嗽声叠加信号，声音预处理对咳嗽声叠加信号进行去噪处理，获得纯净的生猪语音叠加信号，特征提取模块提取生猪语音叠加信号中有效咳嗽声叠加信号，并将有效咳嗽声叠加信号发送给咳嗽识别模块，咳嗽识别模块接收到有效咳嗽声叠加信号，并解码出生猪编码信号和有效咳嗽信号，并将有效咳嗽信号与数据库中存储的通过生猪咳嗽样本训练获得的最佳码本进行对比：当对比结果大于预设阀值时，则评估为咳嗽声，否则为非咳嗽声，当识别到咳嗽声时，发送生猪编码信号和咳嗽声识别结果给提示装置，提示装置提醒饲养人员进行预防。

基础方案的有益效果是：通风系统对猪舍内进行通风换气，使猪舍内保持新鲜的空气，从而减少生猪感染呼吸道疾病。

通过消毒系统定期给猪舍进行消毒，可有效降低呼吸道疾病细菌的传播。

由于发电装置通过生猪的咳嗽来给声音采集模块供电，无需更换电池，减轻了饲养人员的劳动强度，也避免因更换电池使生猪产生恐惧，带来骚动。

同时因声音采集模块只有在所检测生猪咳嗽时才能触发震动开关闭合，为声音采集模块提供电能发送采集信号，避免了因多个生猪距离较近时，一个生猪咳嗽，多个声音采集模块同时进行咳嗽声采集的情况，减少了数据处理量，提高了识别率，进而有效降低了猪舍中生猪感染呼吸道疾病的风险；而且只有生猪在咳嗽时才能触发震动开关闭合使发电模块为声音采集模块提供电能，节约了电能。

优选方案一：作为基础方案的优选，采集装置还包括温度采集模块，所述发电模块在生猪咳嗽时触发震动开关为温度采集模块提供电能，所述温度采集模块用于检测并发送发出咳嗽声生猪的温度；

信息处理装置包括温度识别模块，温度识别模块接收到咳嗽声识别成功信号后，对接收到的温度信号进行判断：当判断结果大于正常体温阀值时，则判定为生猪患有呼吸道感染疾病，当判断结果小于等于正常体温阀值时，则判断为生猪未患有呼吸道感染疾病，输出温度识别结果。

有益效果：位于生猪喉部的发电模块因生猪的咳嗽引起喉部振动而发电，并触发震动开关为温度采集模块供电，温度采集模块检测生猪的体温，并发送给温度识别模块，温度识别模块接收到咳嗽声识别成功信号后对接收到的温度信号进行判断：当判断结果大于正常体温阀值时，则判定为生猪患有呼吸道感染疾病，当判断结果小于等于正常体温阀值时，则判断为生猪未患有呼吸道感染疾病。

因生猪打闹、抢食聚集时，周围生猪咳嗽时可能会误触其它生猪的震动开关，进行声音误检测，造成最终识别结果的误判断，因生猪患有呼吸道疾病时，会伴随着体温升高，温度采集模块通过检测咳嗽生猪的温度，再次判断检测到咳嗽声的生猪是否患有呼吸道疾病，以提高检测结果的准确性。

优选方案二：作为优选方案一的优选，提示装置包括智能终端。有益效果：提示装置为智能终端，方便随时携带，能够使饲养人员及时了解猪舍生猪的身体状况，当接收到患有呼吸道感染病猪的提示后，能及时的做出进一步的诊断及防范措施。

优选方案三：作为优选方案一的优选，提示装置包括设于猪舍外面的报警模块。有益效果：设于猪舍外面的报警模块可以有效提醒饲养人员猪舍内出现病猪，设于猪舍外面可避免突然发出的报警声对生猪造成惊吓。

优选方案四：作为的优选方案三的优选，提示装置包括设于围栏上的显示模块，显示模块用于显示识别结果和采集的温度。有益效果：饲养人员听到报警声后可根据显示模块上的识别结果及温度判断查找病猪，并进行下一步的诊断及防范措施。

优选方案五：作为的优选方案四的优选，通风系统还包括设于墙体四周的通风口，所述通风口距猪舍内地面30cm。有益效果：因猪舍下半部分沉积的臭气多数为生猪呼出的气体，通过通风口可将猪舍下半部分沉积的臭气排除，减少生猪患呼吸道疾病。

附图说明

图1为本发明具有呼吸道疾病监测功能的猪舍实施例的主视示意图；

图2为本发明具有呼吸道疾病监测功能的猪舍实施例中的呼吸道疾病监测系统原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：房顶1、墙体2、围栏3、风机41、通风口42、喷洒装置51、呼吸道疾病监测系统6、采集装置61、发电模块610、声音采集模块611、温度采集模块612、信息处理装置62、声音预处理模块620、特征提取模块621、咳嗽识别模块622、温度识别模块623、报警装置63、智能终端630、报警模块631、显示模块632。

如图1和图2所示，具有呼吸道疾病监测功能的猪舍包括房顶1、墙体2和圈养生猪的围栏3，还包括消毒系统和通风系统，消毒系统包括安装于房顶1上喷洒装置51，通风系统包括用于给猪舍换气的风机41和设于墙体2四周的通风口42，通风口42距猪舍内地面30cm，通风口42的尺寸为10×15cm，防止尺寸太大，生猪将头探出通风口42。风机41可以对猪舍内进行通风换气，通风口42可将猪舍下半部分沉积的臭气排除，使猪舍内保持新鲜的空气，减少生猪患呼吸道疾病。消毒系统定期通过安装与房顶1上的喷洒装置51对猪舍进行消毒，降低呼吸道疾病细菌的传播。

具有呼吸道疾病监测功能的猪舍还包括呼吸道疾病监测系统6，呼吸道疾病监测系统6包括提示装置、戴于生猪身上的采集装置61和安装于围栏3上的信息处理装置62，其中：

采集装置61包括声音采集模块611、发电模块610和温度采集模块612，其中声音采集模块611通过声音传感器对生猪咳嗽声进行采集，温度采集模块612通过采用温度传感器对生猪温度进行采集，发电模块610设于生猪喉部，在生猪咳嗽时触发震动开关闭合为声音采集模块611和温度采集模块612提供电能。

考虑到采集装置61需要戴于生猪的颈部，选择元器件时应优先考虑体积小、重量轻的，以减轻生猪的负载量，将生猪的不适感降到最低。对于声音传感器可使用体积小、精度高且体重轻的TZ-ZKA噪声传感器对声音进行采集，温度传感器可采用高精度、低成本且小尺寸的IC温度传感器，而发电模块610则采用小体积的振动式微型发电机发电，而震动开关采用CSX系列高灵敏度、微型体积的震动传感器。

由于发电装置通过生猪的咳嗽来给声音采集模块611供电，无需更换电池，减轻了饲养人员的劳动强度，也避免因更换电池使生猪产生恐惧，带来骚动。同时因声音采集模块611只有在所检测生猪咳嗽时才能触发震动开关闭合，为声音采集模块611提供电能发送采集信号，避免了因多个生猪距离较近时，一个生猪咳嗽，多个声音采集模块611同时进行咳嗽声采集的情况，减少了数据处理量，提高了识别率，进而有效降低了猪舍中生猪感染呼吸道疾病的风险；而且只有生猪在咳嗽时才能触发震动开关闭合使发电模块610为声音采集模块611提供电能，也节约了电能。

信息处理装置62包括：

声音预处理模块620，声音预处理模块620用于接收生猪咳嗽声信号，将生猪编码信号叠加在咳嗽声信号中，生成咳嗽声叠加信号，并发送携带有生猪编码信号的咳嗽声叠加信号。

特征提取模块621，特征提取模块621用于接收生猪语音叠加信号，并提取生猪有效咳嗽声叠加信号；

咳嗽识别模块622，咳嗽识别模块622用于接收有效咳嗽声叠加信号，解码出生猪编码信号和有效咳嗽信号，有效咳嗽信号与数据库中存储的通过生猪咳嗽样本训练获得的最佳码本进行对比：当对比结果大于等于预设阀值时，则评估为咳嗽声，否则为非咳嗽声，当识别到咳嗽声时，输出生猪编码信号和咳嗽声识别成功信号。

其中通过采用DSP系列芯片对数据进行处理，从而实现信号的叠加、提取及识别。

提示装置包括智能终端630、报警模块631和显示模块632，其中智能终端630可以为手机或平板等，方便随时携带，能够使饲养人员及时了解猪舍生猪的身体状况，当接收到患有呼吸道感染病猪的提示后，能及时的做出进一步的诊断及防范措施。

报警模块631采用蜂鸣器报警，蜂鸣器安装与猪舍的外面，当接收到生猪患有呼吸道疾病的信号后可以有效提醒饲养人员猪舍内出现病猪，而蜂鸣器设置于猪舍外面可避免突然发出的报警声对生猪造成惊吓。

显示模块632设于围栏3上，显示模块632为液晶显示器，可显示识别结果和采集的温度，当饲养人员听到报警声后可根据显示模块632上的识别结果及温度判断查找病猪，并进行下一步的诊断及防范措施。

当生猪咳嗽时，位于生猪喉部的发电模块610因生猪的咳嗽引起喉部振动而发电，并触发震动开关为声音采集模块611和温度采集模块612供电，声音采集模块611检测生猪发出的咳嗽声信号，并发送给声音预处理模块620，声音预处理模块620将生猪编码信号叠加在咳嗽声信号中，并对咳嗽声叠加信号进行去噪处理，获得纯净的生猪语音叠加信号，特征提取模块621提取生猪语音叠加信号中有效咳嗽声叠加信号，并将有效咳嗽声叠加信号发送给咳嗽识别模块622，咳嗽识别模块622接收到有效咳嗽声叠加信号，并解码出生猪编码信号和有效咳嗽信号，并将有效咳嗽信号与数据库中存储的通过生猪咳嗽样本训练获得的最佳码本进行对比：当对比结果大于预设阀值时，则评估为咳嗽声，否则为非咳嗽声。

当温度识别模块623接收到咳嗽声识别成功信号后，接收温度采集模块612检测到的生猪温度，对接收到的温度信号进行判断：当判断结果大于正常体温阀值时，则判定为生猪患有呼吸道感染疾病，将生猪编码信号和咳嗽声识别成功信号发送至智能终端630、显示在显示模块632并通过报警模块631报警，及时提醒饲养人员猪舍生猪的身体状况，并及时的做出进一步的诊断及防范措施。

当判断结果小于等于正常体温阀值时，则判断为生猪未患有呼吸道感染疾病。

因生猪打闹、抢食聚集时，周围生猪咳嗽时可能会误触其它生猪的震动开关，进行声音误检测，造成最终识别结果的误判断，因生猪患有呼吸道疾病时，会伴随着体温升高，温度采集模块612通过检测咳嗽生猪的温度，再次判断检测到咳嗽声的生猪是否患有呼吸道疾病，以提高检测结果的准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，包括房顶、墙体和圈养生猪的围栏，其特征在于，还包括：

通风系统，通风系统包括用于给猪舍通风换气的风机；

消毒系统，消毒系统包括喷洒装置，所述喷洒装置安装于房顶上；

呼吸道疾病监测系统，所述呼吸道疾病监测系统包括提示装置、戴于生猪身上的采集装置和安装于围栏上的信息处理装置，其中：

采集装置包括：

声音采集模块，声音采集模块用于检测生猪发出的咳嗽声信号，并发送咳嗽声信号；

发电模块，发电模块位于生猪的喉部，通过生猪的咳嗽引起喉部振动而发电，所述发电模块包括震动开关，生猪咳嗽时触发震动开关使发电模块为声音采集模块提供电能；

信息处理装置包括：

声音预处理模块，声音预处理模块用于接收生猪咳嗽声信号，将生猪编码信号叠加在咳嗽声信号中，生成咳嗽声叠加信号，并发送携带有生猪编码信号的咳嗽声叠加信号。

2.特征提取模块，特征提取模块用于接收生猪语音叠加信号，并提取生猪有效咳嗽声叠加信号；

咳嗽识别模块，咳嗽识别模块用于接收有效咳嗽声叠加信号，解码出生猪编码信号和有效咳嗽信号，有效咳嗽信号与数据库中存储的通过生猪咳嗽样本训练获得的最佳码本进行对比：当对比结果大于等于预设阀值时，则评估为咳嗽声，否则为非咳嗽声，当识别到咳嗽声时，输出生猪编码信号和咳嗽声识别成功信号；

提示装置，用于接收咳嗽声识别成功信号和生猪编码信号，提示饲养人员。

3.根据权利要求1所述的具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，其特征在于：所述采集装置还包括温度采集模块，所述发电模块在生猪咳嗽时触发震动开关为温度采集模块提供电能，所述温度采集模块用于检测并发送发出咳嗽声生猪的温度；

所述信息处理装置包括温度识别模块，温度识别模块接收到咳嗽声识别成功信号后，对接收到的温度信号进行判断：当判断结果大于正常体温阀值时，则判定为生猪患有呼吸道感染疾病，当判断结果小于等于正常体温阀值时，则判断为生猪未患有呼吸道感染疾病，输出温度识别结果。

4.根据权利要求2所述的具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，其特征在于：所述提示装置包括智能终端。

5.根据权利要求2所述的具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，其特征在于：所述提示装置包括设于猪舍外面的报警模块。

6.根据权利要求4所述的具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，其特征在于：所述提示装置包括设于围栏上的显示模块，显示模块用于显示识别结果和采集的温度。

7.根据权利要求5所述的具有呼吸道疾病监测功能的猪舍，其特征在于：所述通风系统还包括设于墙体四周的通风口，所述通风口距猪舍内地面30cm，所述风机设于房顶。