CN110495405A - 一种生猪养殖监测节点、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牲畜科学养殖技术领域，提供一种生猪养殖监测节点、系统及方法，监测节点包括射频识别单元、饮水量采集单元、图像采集单元和数据传输模块，并用于获取每个生猪的身份ID及其体温、饮水量与饮水照片信息，监测节点采集到的信息通过数据传输模块发送至远端，以便相关人员远程监控；本发明可十分便捷地实现对每个生猪相关的体温、饮水量与饮水照片信息的自动、连续和协同监测，避免人工对生猪各项指标的单独监测导致的数据错误的问题，从而大幅度提高了监测效率，为生猪发热类疾病的预警及诊断提供了有效的数据支撑。

Description

一种生猪养殖监测节点、系统及方法

技术领域

本发明涉及牲畜科学养殖技术领域，尤其涉及一种生猪养殖监测节点、系统及方法。

背景技术

“疫病问题突出”是畜牧养殖业面临的瓶颈问题。猪病是制约规模化养猪业发展的重要因素之一，尤其是规模化猪场猪的病毒性疫病给养猪业带来了极大的损失，病猪肉对消费者的健康造成重要影响。生猪发病前的征兆通常是发烧(体温升高)、运动量减少，随即出现采食和饮水量减少及精神状态异常，因此，体温、饮水次数、饮水量、现场精神状态是判断生猪是否健康的重要依据。

传统对生猪的体温测量，主要由人工利用水银体温计测量猪直肠的体温，但是效率太低，数据手工记录容易出错；红外技术也用于猪体温测量，但存在误差大的问题。与此同时，传统对生猪饮水次数和饮水量的测量，主要通过水流传感器或人工观测的方法，这种测量方法存在监测数据不准确、不及时的问题。

然而，对兽医和饲养员而言，单纯地进行饮水和体温监测，不足以了解当前养猪现场的场景和各个生猪的精神面貌，尤其重要的是，当前难以同时实现对生猪的体温和饮水行为的监测，彼此独立的监测数据难以作为生猪发热症候疾病的数据分析与诊断的依据。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种生猪养殖监测节点、系统及方法，用以解决当前难以同时实现对生猪的体温和饮水行为的监测，从而导致彼此独立的监测数据难以作为生猪发热症候疾病的数据分析与诊断依据的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明在第一方面提供了一种生猪养殖监测节点，包括射频识别单元、饮水量采集单元、图像采集单元和数据传输模块；

所述射频识别单元、所述饮水量采集单元、所述图像采集单元分别通讯连接所述数据传输模块；

所述射频识别单元用于识别生猪的身份ID和体温信息；所述饮水量采集单元用于采集生猪在发生饮水行为时通过饮水装置的水量数据，以获取生猪的饮水量信息；所述图像采集单元用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息。

优选的，本发明中所述射频识别单元包括RFID阅读器和RFID感温芯片；

所述RFID感温芯片由RFID芯片和温度传感器封装而成，且植入在生猪的表皮下，所述RFID芯片标记有生猪的身份ID，所述温度传感器用以采集生猪的体温信息；

所述RFID阅读器用以读取RFID感温芯片，并将获取的生猪的身份ID和体温信息传输至所述数据传输模块。

优选的，本发明中所述RFID感温芯片植入在生猪其中一侧或两侧的耳根颈部，并且，RFID芯片所使用的频段包括10Hz-1MHz、1MHz-400MHz、400MHz-1GHz或1GHz以上。

优选的，本发明中所述饮水量采集单元包括水流传感器，所述水流传感器用以采集生猪每次饮水时的饮水量数据，并将饮水量数据传输至所述数据传输模块，所述数据传输模块传输的饮水量信息为每次饮水量数据的累加值；

所述饮水装置包括输水管和自动饮水器，所述输水管与所述自动饮水器相连通；所述水流传感器安装在所述输水管上。

优选的，本发明中所述自动饮水器安装在饮水碗内，自动饮水器包括鸭嘴式饮水器或乳头式饮水器。

优选的，本发明中所述饮水装置的一侧设有饮水隔离装置，所述饮水隔离装置包括竖直杆和遮挡件，所述遮挡件滑动安装于所述竖直杆上，所述竖直杆上装有限位卡；

所述遮挡件设在所述饮水碗的上侧，并用于对所述饮水碗的其中一组相对侧进行遮挡；所述遮挡件上设置所述RFID阅读器。

优选的，本发明中所述图像采集单元包括摄像机和图像处理模块；

所述摄像机用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息，并将饮水照片信息传输至所述图像处理模块；

所述图像处理模块用以对每个生猪的饮水照片信息进行归类，并将归类后的饮水照片信息传输至所述数据传输模块。

优选的，本发明在第二方面还提供一种基于上述生猪养殖监测节点的生猪养殖监测系统，包括监测节点、网关和云端服务器；

所述监测节点获取的每个生猪的身份ID及其体温、饮水量与饮水照片信息通过所述网关上传至所述云端服务器。

优选的，本发明在第三方面还提供了一种基于上述生猪养殖监测系统的生猪养殖监测方法，包括：

S1，获取一个预设数据监测周期内，每个监测节点中各个生猪的身份ID及其关联的体温、饮水量与饮水照片信息；

S2，在预设数据监测周期结束后，将获取的信息发送至网关，并由网关上传至云端服务器。

优选的，本发明在步骤S1中，在获取到生猪的身份ID或生猪的饮水量大于零时，现场采集生猪的饮水照片信息。

优选的，本发明在步骤S2中，还设有数据上报周期；

在预设数据监测周期结束后，再次测量一次生猪的体温，并计算生猪的平均体温；

在数据上报周期结束后，计算生猪的累计饮水量，并将生猪的身份ID及其关联的平均体温、累计饮水量及饮水照片信息通过网关上传至云端服务器。

(三)技术效果

本发明提供的生猪养殖监测节点，通过射频识别单元实现了对生猪的身份ID和体温信息的采集，通过饮水量采集单元实现了对生猪饮水量信息的采集，并通过图像采集单元实现了对生猪现场饮水照片信息的采集，并且射频识别单元、饮水量采集单元和图像采集单元采集到的信息分别输送至数据传输模块，并由数据传输模块传输至远端，以便进行远程监控。

本发明提供的生猪养殖监测系统及方法，通过在监测节点获取每个生猪的身份ID及其体温、饮水量与饮水照片信息，并将该信息通过网关上传至云端服务器，相关人员通过电脑或手机即可上网访问云端服务器上的相关信息，从而可十分便捷地实现对每个生猪相关的体温、饮水量与饮水照片信息的自动、连续和协同监测，避免人工对生猪各项指标的单独监测导致的数据错误的问题，从而大幅度提高了监测效率，为生猪发热类疾病的预警及诊断提供了有效的数据支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的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为本发明实施例所示的生猪养殖监测系统的控制结构框图；

图2为本发明实施例所示的监测节点中各个模块的控制结构框图；

图3为本发明实施例所示的各个传感器件在饮水装置处的安装结构示意图；

图4为本发明实施例所示的生猪养殖监测方法的结构框图；

图5为本发明实施例所示的生猪养殖监测方法的工作流程图。

图中：101-监测节点，102-网关，103-云端服务器，104-电脑，105-智能手机，201-射频识别单元，202-饮水量采集单元，203-图像采集单元，204-主控制器，205-数据传输模块，206-电源模块，207-工作指示灯，208-开关，3-输水管，4-自动饮水器，5-饮水碗，6-竖直杆，7-遮挡件，8-限位卡，9-摄像机，10-水流传感器，11-RFID阅读器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种生猪养殖监测系统，包括设置在各个猪圈的监测节点101、网关102和云端服务器103；每个监测节点用于获取相应猪圈内的每个生猪的身份ID及其体温、饮水量与饮水照片信息，监测节点101所获取的信息通过网关102上传至云端服务器103。

由图1所示，每个监测节点通过局域网通讯连接网关102，网关102通过互联网或局域网通讯连接云端服务器103，饲养员可在电脑104上通过互联网或局域网访问云端服务器103，并且兽医也可在智能手机105上通过GPRS网络访问云端服务器103，以获取相关信息，从而可十分便捷地实现对每个生猪相关的体温、饮水量与饮水照片信息的自动、连续和协同监测，避免人工对生猪各项指标的单独监测导致的数据错误，大幅度提高了监测效率，为生猪发热类疾病的预警及诊断提供了有效的数据支撑。

进一步的，参见图2，本实施例在监测节点设有射频识别单元201、饮水量采集单元202、图像采集单元203、主控制器204和数据传输模块205，并且在监测节点还设有电源模块206、工作指示灯207和开关208，其中，电源模块206可采用稳压电路或蓄电池，用以向监测节点的各个模块单元提供工作电源，工作指示灯207连接主控制器204，并用于指示监测节点处于工作状态，并在开关208打开时，工作指示灯207亮起。

具体地，本实施例中射频识别单元201、饮水量采集单元202、图像采集单元203分别通讯连接主控制器204，主控制器204通讯连接数据传输模块205，数据传输模块205通讯连接网关102；其中，射频识别单元201用于识别生猪的身份ID和体温信息；饮水量采集单元202用于采集生猪在发生饮水行为时，通过饮水装置的水量数据，以获取饮水量信息；图像采集单元203用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息。

进一步的，本实施例中射频识别单元201包括RFID阅读器和RFID感温芯片；其中，RFID感温芯片由RFID芯片和温度传感器封装而成，且植入在生猪的表皮下，RFID芯片存储有唯一身份编码，用以标记生猪的身份ID，温度传感器可采用感温芯片，如PT100温度传感器，用以采集生猪在饮水时的体温信息；RFID阅读器用以读取RFID感温芯片，并将获取的生猪的身份ID和体温信息传输至主控制器204。

具体的，RFID感温芯片植入在生猪其中一侧或两侧的耳根颈部，并且，RFID芯片所使用的频段包括10Hz-1MHz、1MHz-400MHz、400MHz-1GHz或1GHz以上。

进一步的，本实施例中饮水量采集单元202包括水流传感器，水流传感器用以采集生猪在每次饮水时的饮水量数据，并将饮水量数据传输至主控制器204，主控制器204对饮水量数据进行加法计算，以获取生猪累计的饮水量信息；参见图3，饮水装置包括输水管3和自动饮水器4，输水管3与自动饮水器4相连通；水流传感器10安装在输水管3上，从而每个生猪每次在通过自动饮水器4饮水时，水流传感器10即可对生猪单次的饮水量进行采集，生猪在预设数据监测周期内的饮水量，即为预设数据监测周期内多次饮水的饮水量数据之和。

在此应当指出的是，监测节点不仅可以对生猪的体温测量和饮水行为这两个事件同时监测，而且支持以下两种特殊情况：一是当生猪饮水行为事件发生时，由于RFID阅读器与生猪的位置距离太远导致没有采集到生猪的身份ID和体温数据，这属于漏读，但生猪的饮水行为监测数据依然有效；二是当RFID阅读器成功读取生猪的身份ID和体温数据时，没有监测到饮水行为，这可能猪正在喝饮水碗中的水，或者是玩耍导致，属于正常情况，此时监测得到的身份ID和体温数据依然有效。也就是说，生猪的身份ID和体温信息以及饮水量信息，只要能监测到一个数据，则认为监测事件发生，需要上报监测数据。

进一步的，为了确保生猪饮水信息监测的准确性，并便于生猪进行饮水，本实施例将自动饮水器4安装在饮水碗5内，饮水碗5内装流出的水不仅供给生猪饮用，还可以有效防止生猪戏水撒湿圈舍。

自动饮水器4包括鸭嘴式饮水器或乳头式饮水器，从而生猪的嘴在触碰到自动饮水器4时，自动饮水器4即可自动供水，安装在输水管3上的水流传感器10即可对当次供水的水量进行监测，并输出与水流速相关的脉冲信号或电流信号给主控制器204，主控制器204通过对信号进行采样，转换为对应的水流量信息，该水流量信息表征生猪当次的饮水量数据。

进一步的，为了防止生猪在饮水时其他猪的干扰，保证同一时刻只有一只猪在饮水，并有效防止饮水被污染，本实施例还设有饮水隔离装置，饮水隔离装置包括竖直杆6和遮挡件7，遮挡件7滑动安装于竖直杆6上，竖直杆6上装有限位卡8；遮挡件7设在饮水碗5的上侧，并用于对饮水碗5的其中一组相对侧进行遮挡。

具体的，参见图3，遮挡件7可采用由一块水平板和两块竖直板构成的“Π”形结构，从而遮挡件7上的两块竖直板可对饮水碗5的其中一组相对侧进行遮挡；与此同时，为了便于对生猪身份ID和体温的采集，可在遮挡件7上的两块竖直板上设置RFID阅读器11。

在竖直杆6上设置的限位卡8用于限制遮挡件进行升降的最低位置，即遮挡件7的水平板套设在竖直杆6上，并且遮挡件7的水平板位于限位卡8的上侧。遮挡件7可设为手动升降或由弹簧驱动升降的方式。当猪饮水时，如果身高超过遮挡件7，则将可由预设的弹簧将遮挡件7托起至生猪合适的饮水位置，保证遮挡件7正好卡在生猪的颈部，而当生猪饮水完毕离开后，遮挡件7则自动回落至最低位置，进而可根据生猪的不同养殖阶段，人为调整调整遮挡件的最低卡位。

进一步的，本实施例中，图像采集单元203包括摄像机9和图像处理模块；摄像机9用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息，并将饮水照片信息传输至图像处理模块，其中，为了便于对饮水照片信息的采集，可将摄像机9设置在饮水碗5上侧的输水管3上，摄像机9的镜头朝向饮水碗5。

图像处理模块采用本领域公知的处理模块，用以对每个生猪的饮水照片信息进行归类，并将归类后的饮水照片信息传输至主控制器204。

在此应当指出的是，水流传感器可采用东莞市京池电子有限公司生产的型号为Fl-04的水流传感器，其参数如下：长*直径＝56mm*Φ22mm，适宜环境温度≥1℃，适宜工作温度≤100℃，最小启动流量≥0.5L/min，最大通过流量≤11L/min，额定工作压力≤0.65Mpa，壳体最大承压≤3Mpa，电源输入电压DC3.5-24V/1MA，信号输出负载DC24V/10MA、AC5V/10MA。

主控制器204可采用STM32系列的MCU微处理器，它将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

数据传输模块205用以规划信息传输路径，如以GPRS、蓝牙、WIFI或Zigbee的方式进行信息传输。

进一步的，参见图4，本实施例还提供了基于上述生猪养殖监测系统的生猪养殖监测方法，包括：

S1，获取一个预设数据监测周期内生猪的身份ID及其关联的体温、饮水量与饮水照片信息；

S2，在预设数据监测周期结束后，将获取的信息发送至网关，并由网关上传至云端服务器。

进一步的，本实施例在步骤S1中，在获取到生猪的身份ID或生猪的饮水量大于零时，现场采集生猪的饮水照片信息，从而可记录生猪当前的精神状态；

在步骤S2中，还设有数据上报周期；在预设数据监测周期结束后，再次测量一次生猪的体温，由主控制器求取生猪的平均体温，将采集体温数据的平均值作为生猪的体温信息，确保了生猪体温监测的准确性；在数据上报周期结束后，由主控制器204计算生猪的累计饮水量，并将生猪的身份ID及其关联的平均体温、累计饮水量及饮水照片信息通过网关102上传至云端服务器103。

在此应当指出的是，若一个数据上报周期内采集到生猪的身份ID发生变化，则终止当前数据上报周期，汇总当前采集的生猪的身份ID、饮水量、体温数据和现场的饮水照片信息，及时上传至云端服务器103，并开启新的数据监测周期。

参见图5，本实施例中生猪养殖监测方法的具体工作流程如下：

步骤301，初始化RFID阅读器及水流传感器；

步骤302，开启数据上报周期，主控制器开始计时；

步骤303，开启数据监测周期，主控制器开始计时；

步骤304，水流传感器监测水流信号；

步骤305，判断是否有水流信号，如果没有水流信号，则跳转到步骤307；

步骤306，对水流进行进行采样统计；

步骤307，判断数据监测周期是否结束，如果没有结束，则返回至步骤304，继续监测水流信号；

步骤308，在数据监测周期结束时，计算本次数据监测周期内生猪的饮水量；

步骤309，读取生猪的身份ID和体温，同时采集饮水现场的图片；

步骤310，判断生猪的身份ID是否发生变化，如果发生变化，则执行步骤312；如果没有发生变化，说明猪还在饮水，执行步骤311；

步骤311，判断数据上报周期是否结束，如果结束，则执行步骤312；若没有结束，则返回至步骤303；

步骤312，结束数据上报和监测周期，计算本上报周期内猪的平均体温和累计饮水量；

步骤313，判断是否有符合条件的监测数据，如果有，则执行步骤314；如果没有符合条件的数据，则执行步骤303；

步骤314，发送本上报周期内监测的数据，包括生猪的身份ID、体温和饮水量。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种生猪养殖监测节点，其特征在于，

包括射频识别单元、饮水量采集单元、图像采集单元和数据传输模块；

所述射频识别单元、所述饮水量采集单元、所述图像采集单元分别通讯连接所述数据传输模块；

所述射频识别单元用于识别生猪的身份ID和体温信息；所述饮水量采集单元用于采集生猪在发生饮水行为时通过饮水装置的水量数据，以获取生猪的饮水量信息；所述图像采集单元用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息。

2.根据权利要求1所述的生猪养殖监测节点，其特征在于，

所述射频识别单元包括RFID阅读器和RFID感温芯片；

所述RFID感温芯片由RFID芯片和温度传感器封装而成，且植入在生猪的表皮下，所述RFID芯片标记有生猪的身份ID，所述温度传感器用以采集生猪的体温信息；

所述RFID阅读器用以读取RFID感温芯片，并将获取的生猪的身份ID和体温信息传输至所述数据传输模块。

3.根据权利要求2所述的生猪养殖监测节点，其特征在于，

所述饮水量采集单元包括水流传感器，所述水流传感器用以采集生猪每次饮水时的饮水量数据，并将饮水量数据传输至所述数据传输模块，所述数据传输模块传输的饮水量信息为每次饮水量数据的累加值；

所述饮水装置包括输水管和自动饮水器，所述输水管与所述自动饮水器相连通；所述水流传感器安装在所述输水管上。

4.根据权利要求3所述的生猪养殖监测节点，其特征在于，

所述自动饮水器安装在饮水碗内，自动饮水器包括鸭嘴式饮水器或乳头式饮水器。

5.根据权利要求4所述的生猪养殖监测节点，其特征在于，

所述饮水装置的一侧设有饮水隔离装置，所述饮水隔离装置包括竖直杆和遮挡件，所述遮挡件滑动安装于所述竖直杆上，所述竖直杆上装有限位卡；

所述遮挡件设在所述饮水碗的上侧，并用于对所述饮水碗的其中一组相对侧进行遮挡；所述遮挡件上设置所述RFID阅读器。

6.根据权利要求1所述的生猪养殖监测节点，其特征在于，

所述图像采集单元包括摄像机和图像处理模块；

所述摄像机用于采集生猪在饮水现场的饮水照片信息，并将饮水照片信息传输至所述图像处理模块；

所述图像处理模块用以对每个生猪的饮水照片信息进行归类，并将归类后的饮水照片信息传输至所述数据传输模块。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的生猪养殖监测节点的生猪养殖监测系统，其特征在于，

包括监测节点、网关和云端服务器；

所述监测节点获取的每个生猪的身份ID及其体温、饮水量与饮水照片信息通过所述网关上传至所述云端服务器。

8.一种基于权利要求7所述的生猪养殖监测系统的生猪养殖监测方法，其特征在于，包括：

S1，获取一个预设数据监测周期内，每个监测节点中各个生猪的身份ID及其关联的体温、饮水量与饮水照片信息；

S2，在预设数据监测周期结束后，将获取的信息发送至网关，并由网关上传至云端服务器。

9.根据权利要求8所述的生猪养殖监测方法，其特征在于，

在步骤S1中，在获取到生猪的身份ID或生猪的饮水量大于零时，现场采集生猪的饮水照片信息。

10.根据权利要求8或9所述的生猪养殖监测方法，其特征在于，

在步骤S2中，还设有数据上报周期；

在预设数据监测周期结束后，再次测量一次生猪的体温，并计算生猪的平均体温；

在数据上报周期结束后，计算生猪的累计饮水量，并将生猪的身份ID及其关联的平均体温、累计饮水量及饮水照片信息通过网关上传至云端服务器。