CN111182077A - 一种牛羊生殖健康预警系统及预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种牛羊生殖健康预警系统及预警方法，其中预警系统包括至少一个电子项圈、环境监测器、集中器和大数据平台；电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数，并将体温和运动步数数据定时发送给集中器；环境监测器实时检测牛羊的养殖环境，并将养殖环境数据定时发送给集中器；集中器将牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据通过4G方式上传到大数据平台；大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据，预测牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。本发明可远程查看牛羊的体温数据和运动量数据，并分析数据预测牛羊的发情期和健康状况，及时处理。本发明节省人力，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及家畜健康管理技术领域，特别涉及一种牛羊生殖健康预警系统及预警方法。
背景技术
目前牛羊养殖的主要目的有2种：供奶和供肉。对于养殖企业来讲，想实现供奶和供肉效率提高，就需要通过两个途径：
1.牛羊身体健康，有病早发现早治疗。
2.准确发现预测牛羊发情期，实现精准配种，提高产奶量和下崽率。
所以如何解决这个问题，就是每个养殖企业面临的问题，目前完全依靠人工判断的方式，对人员的要求就会提升，并且判断的准确性和及时性难以得到保证。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术问题，本发明提供一种牛羊生殖健康预警系统及预警方法，可以实时监控牛羊体温及养殖环境，及时判断牛羊的健康状况及发情期。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种牛羊生殖健康预警系统，包括至少一个电子项圈、环境监测器、集中器和大数据平台；
电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数，并将体温和运动步数数据定时发送给集中器；环境监测器实时检测牛羊的养殖环境，并将养殖环境数据定时发送给集中器；集中器将牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据通过4G方式上传到大数据平台；大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据，预测牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。
进一步的，所述的电子项圈佩戴在每只牛羊的脖子上，包括电池、计步芯片、温度传感器和电子项圈无线通信模块；电池给电子项圈供电，计步芯片用于测量牛羊的运动步数，温度传感器用于测量牛羊的体温；电子项圈无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线方式发送给集中器。
进一步的，所述的环境监测器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，包括环境传感器、环境监测器供电模块和环境监测器无线通信模块，环境传感器监测牛羊生长环境的养殖环境数据，环境监测器无线通信模块将养殖环境数据通过无线方式发送给集中器，环境监测器供电模块给环境监测器供电。
进一步的，所述的环境传感器包括温湿度传感器、亮度传感器、压力传感器、风速风向传感器、PM2.5传感器。
进一步的，所述的集中器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，包括集中器供电模块、存储器、集中器无线通信模块、4G通讯模块；集中器无线通信模块用于接收环境监测器和电子项圈发送的养殖环境数据、体温和运动步数数据，并将接收的数据发给存储器进行保存，并通过4G通讯模块上传到大数据平台。
进一步的，大数据平台对接收到的数据进行存储和分析，预测牛羊的发情期和健康状况并进行预警。
第二方面，本发明提供一种牛羊生殖健康预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数数据并通过无线方式发送给集中器，环境监测器定时采集养殖环境数据并通过无线方式发送给集中器；
步骤S2、集中器收到体温和运动步数数据、养殖环境数据后上传给大数据平台；
步骤S3、大数据平台对接收到的相关数据进行存储和分析，预测牛羊的发情期和健康状况并进行预警。
进一步的，大数据平台分析和预测牛羊的发情期的方法包括以下步骤：
步骤S301、通过人工观测和设备监测数据统计分析，得出每只牛羊发情期记录；
步骤S302、每天将接收到的每只牛羊的实时体温和实时运动步数数据分别生成实时体温曲线图和实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均体温曲线图和平均运动量曲线图；
步骤S303、将每只牛羊的实时体温曲线图与平均体温曲线图对比，将每只牛羊的实时运动量曲线图与平均运动量曲线图对比，对温度超出平均体温曲线、实时运动量曲线的波动超出平均运动量曲线的、并且在发情期记录内的牛羊发出发情期预警；
步骤S304、人工进行现场检查预警是否准确，如果准确进行配种准备，否则消除预警，重新统计。
进一步的，大数据平台分析和预测牛羊的健康状况的方法包括以下步骤：
步骤S311、每天将接收到的每只牛羊的实时运动步数数据生成实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均运动量曲线图；
步骤S312、将每只牛羊的实时运动量曲线图与牛羊群的平均运动量曲线图作比较，对活动量异常的进行预警。
进一步的，所述的活动量异常是指连续12个小时，运动最大峰值为平均数最大峰值的1/3以下，活动幅度波动在20步以内。
本发明的有益效果在于：
1.牛羊状态信息数字化，采集牛羊运动和温度，上传数据平台，可远程查看。
2.牛羊生长环境数字化，采集本地环境信息，上传数据平台，可远程查看。
3.牛羊信息档案化管理，记录每个牛羊的运动和温度信息，形成数据库。
4.根据大数据分析，可以准确发现牛羊健康状况，及时治疗。
5.根据大数据分析，可以预测牛羊的发情时间，及时处理。
6.节省人力，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明的预警系统的系统架构图；
图2为本发明的电子项圈采集原理框图；
图3为本发明的环境监测采集原理框图；
图4为本发明的集中器原理框图；
图5为本发明的发情期的奶牛的体温曲线分析图；
图6为本发明的发情期的奶牛的运动量曲线和牛群平均运动量曲线；
图7为本发明的正常奶牛运动量曲线和牛群平均运动量曲线；
图8为本发明的发病的奶牛的运动量曲线和牛群平均运动量曲线。
具体实施例
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
实施例一
本发明的一种牛羊生殖健康预警系统，包括至少一个电子项圈、环境监测器、集中器和大数据平台。
电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数，并将体温和运动步数数据定时发送给集中器。环境监测器实时检测牛羊的养殖环境，并将养殖环境数据定时发送给集中器。集中器将牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据通过4G方式上传到大数据平台。大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据，判断牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。定时发送数据的时间间隔可以根据需要进行设置，本实施例是一小时一次，也可以设置为其他的时间间隔。
所述的电子项圈佩戴在每只牛羊的脖子上，如图2所示，包括电池、计步芯片、温度传感器和电子项圈无线通信模块；电池给电子项圈供电，计步芯片用于测量牛羊的运动步数，温度传感器用于测量牛羊的体温；电子项圈无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线方式发送给集中器。本发明的电子项圈采用低功耗技术，保证电池的使用寿命。电子项圈尺寸小，佩戴牢。
所述的环境监测器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，如图3所示，环境监测器包括环境传感器、环境监测器供电模块和环境监测器无线通信模块，环境传感器检测牛羊生长环境的温湿度、亮度、压力、风速风向、空气质量等养殖环境数据，环境监测器无线通信模块将养殖环境数据通过无线方式发送给集中器。环境传感器包括温湿度传感器、亮度传感器、压力传感器、风速风向传感器、PM2.5传感器。环境监测设备采用220V或者直流供电，定时采集并发送养殖环境数据。
所述的集中器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，如图4所示，包括集中器供电模块、存储器、集中器无线通信模块、4G通讯模块；集中器无线通信模块用于接收环境监测器和电子项圈发送的养殖环境数据、体温和运动步数数据，并将接收的数据发给存储器进行保存，并通过4G通讯模块上传到大数据平台。集中器设备采用220V或者直流供电。
大数据平台对接收到的数据进行存储和分析。根据牛羊养殖企业和专家的人工经验数据，先确立牛羊发情的周期和症状，根据兽医专家的人工经验数据，确定牛羊生病的运动和温度症状。
对电子项圈和环境监测设备上传的数据与牛羊发情的周期和症状、牛羊生病的运动和温度症状进行对比，判断牛羊是否处于发情期，或者判断牛羊是否生病。
发情期的分析：
牛羊的发情时间很短，需要在短时间内实现精准发现和预测，每只牛羊每个小时都有数据上传，形成一个小时运动和温度曲线；同样成长年龄段的牛羊，形成一个牛羊群的平均小时运动和温度曲线。每只牛羊都有发情周期记录，可以形成预测点，同样成长年龄段的牛羊，形成一个牛羊群的平均发情周期预测点。根据发情周期的预测点，在设置的波动时间范围，重点对比每只牛羊的运动温度曲线和牛羊平均小时曲线，当单只牛羊的曲线和平均曲线波动超出正常范围时，发出发情期预警。
生病分析：
牛羊的生病为了防止相互传染，需要在短时间内实现精准发现提前治疗。每只牛羊每个小时都有数据上传，形成一个以小时为单位的运动和温度曲线，同样成长年龄段的健康牛羊，形成一个牛羊群平均小时运动和温度曲线，将每只牛羊的运动和温度曲线与牛羊群运动和温度曲线做对比，当单只牛羊的曲线和平均曲线波动低于正常范围时，发出生病预警。
实施例二
本实施例提供一种牛羊生殖健康预警方法，包括以下步骤：
步骤S1、电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数数据并通过无线方式发送给集中器，环境监测器定时采集养殖环境数据并通过无线方式发送给集中器；
步骤S2、集中器收到体温和运动步数数据、养殖环境数据后上传给大数据平台；
步骤S3、大数据平台对接收到的相关数据进行存储和分析，预测牛羊的发情期和健康状况。
其中，大数据平台分析和预测牛羊的发情期的方法包括以下步骤：
步骤S301、通过人工观测和设备监测数据统计分析，得出每只牛羊发情期记录。
步骤S302、每天将接收到的每只牛羊的实时体温和实时运动步数数据分别生成实时体温曲线图和实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均体温曲线图和平均运动量曲线图；
步骤S303、将每只牛羊的实时体温曲线图与平均体温曲线图对比，将每只牛羊的实时运动量曲线图与平均运动量曲线图对比，对温度超出平均体温曲线、实时运动量曲线的波动超出平均运动量的波动的、并且在发情期记录周期内的牛羊发出发情期预警。
根据牛羊养殖企业和专家的人工经验，以及结合大量的监测数据，可得知奶牛发情有如下规律：
时间规律：
1.平均每21天发情一次，发情间隔时间范围通常在18-24天，系统可自动设定发情时间范围，提供发情期观测名单，减少人工遗漏可能；
2.发情状态一般持续时间为18个小时左右；
3.70％左右的奶牛发情时间在晚上7点到第二天凌晨7点。
发情期运动规律统计：发情期间，其进入躁动期，运动量会达到平均运动量的2至5倍，活动峰值会超出本省正常活动峰值2倍以上，间歇性出现持续时间约1小时左右运动量暴增。
发情期体温规律：奶牛正常体表温度范围32至37.5℃，发情时体温较正常升高1至2℃。
基于以上经验和数据，可以预测每只牛羊的发情周期并形成记录。
实时体温数据以每小时为单位进行保存，表1为监测到的一只处于发情期的奶牛的实时体温数据和牛群的平均体温数据表，因为要考虑环境温度，所以还列入了实时环境温度数据，校正因外界温度影响造成的误判。对应的曲线图如图5所示，横轴表示时间点，纵轴表示体温值(单位为摄氏度)。从图5可以看出，在17点至23点之间，这只奶牛的体温超出平均体温。
| 时间 | 实时体温 | 平均体温 | 环境温度 |
| 14:00 | 33.5 | 33.7 | 12.5 |
| 15:00 | 33.4 | 33.4 | 12.1 |
| 16:00 | 33.9 | 33.8 | 11.8 |
| 17:00 | 34.7 | 33.7 | 11.6 |
| 18:00 | 34.6 | 33.6 | 11.2 |
| 19:00 | 34.1 | 33.5 | 11.1 |
| 20:00 | 34.2 | 33.6 | 11.1 |
| 21:00 | 34.4 | 33.7 | 10.4 |
| 22:00 | 34.2 | 33.7 | 9.6 |
| 23:00 | 33.8 | 33.6 | 8.8 |
| 0:00 | 34 | 33.5 | 5.6 |
| 1:00 | 33.9 | 33.4 | 5.4 |
| 2:00 | 33.6 | 33.4 | 5.2 |
| 3:00 | 33.5 | 33.5 | 5.1 |
| 4:00 | 33.4 | 33.4 | 5.4 |
| 5:00 | 33.4 | 33.4 | 5.4 |
| 6:00 | 33.5 | 33.4 | 6.1 |
| 7:00 | 33.4 | 33.5 | 6.3 |
表1
步骤S304、人工进行现场检查预警是否准确，如果准确进行配种准备，否则消除预警，重新统计。
大数据平台分析和预测牛羊的健康状况的方法包括以下步骤：
步骤S311、每天将接收到的每只牛羊的实时运动步数数据生成实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均运动量曲线图；
步骤S312、将每只牛羊的实时运动量曲线图与牛羊群的平均运动量曲线图作比较，对活动量异常的进行预警。
活动量异常是指连续12个小时，活跃最大峰值为平均数最大峰值的1/3以下，活动幅度波动分布在20步以内。
根据大数据分析统计，奶牛发病导致活跃度降低，运动步数下降，其运动数据及曲线如表2和图7所示。
图7为正常奶牛的运动量曲线和牛群平均活动曲线，图8为生病的奶牛的运动量曲线和牛群平均运动量曲线。横轴表示时间，纵轴表示运动量(单位：步)。
| 时间 | 实时时段步数 | 平均时段步数 | 实时时段波动 | 平均时段波动 |
| 6:00 | 0 | 7 | 0 | 0 |
| 7:00 | 11 | 23 | 11 | 16 |
| 8:00 | 22 | 56 | 11 | 23 |
| 9:00 | 28 | 85 | 6 | 29 |
| 10:00 | 15 | 67 | -13 | -18 |
| 11:00 | 33 | 65 | 18 | -2 |
| 12:00 | 22 | 19 | -11 | -44 |
| 13:00 | 13 | 5 | -9 | -14 |
| 14:00 | 12 | 5 | -1 | 0 |
| 15:00 | 22 | 26 | 10 | 21 |
| 16:00 | 18 | 70 | -4 | 44 |
| 17:00 | 16 | 75 | -2 | 5 |
| 18:00 | 8 | 32 | -8 | -43 |
| 19:00 | 6 | 25 | -2 | 7 |
表2
步骤S313、人工现场检查，确认预警是否准确，如果准确及时医治，否则消除预警，重新统计。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：包括至少一个电子项圈、环境监测器、集中器和大数据平台；
电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数，并将体温和运动步数数据定时发送给集中器；环境监测器实时检测牛羊的养殖环境，并将养殖环境数据定时发送给集中器；集中器将牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据通过4G方式上传到大数据平台；大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据，预测牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。
2.根据权利要求1所述的一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：所述的电子项圈佩戴在每只牛羊的脖子上，包括电池、计步芯片、温度传感器和电子项圈无线通信模块；电池给电子项圈供电，计步芯片用于测量牛羊的运动步数，温度传感器用于测量牛羊的体温；电子项圈无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线方式发送给集中器。
3.根据权利要求1所述的一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：所述的环境监测器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，包括环境传感器、环境监测器供电模块和环境监测器无线通信模块，环境传感器监测牛羊生长环境的养殖环境数据，环境监测器无线通信模块将养殖环境数据通过无线方式发送给集中器，环境监测器供电模块给环境监测器供电。
4.根据权利要求3所述的一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：所述的环境传感器包括温湿度传感器、亮度传感器、压力传感器、风速风向传感器、PM2.5传感器。
5.根据权利要求1所述的一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：所述的集中器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，包括集中器供电模块、存储器、集中器无线通信模块、4G通讯模块；集中器无线通信模块用于接收环境监测器和电子项圈发送的养殖环境数据、体温和运动步数数据，并将接收的数据发给存储器进行保存，并通过4G通讯模块上传到大数据平台。
6.根据权利要求1所述的一种牛羊生殖健康预警系统，其特征在于：大数据平台对接收到的数据进行存储和分析，预测牛羊的发情期和健康状况并进行预警。
7.一种牛羊生殖健康预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数数据并通过无线方式发送给集中器，环境监测器定时采集养殖环境数据并通过无线方式发送给集中器；
步骤S2、集中器收到体温和运动步数数据、养殖环境数据后上传给大数据平台；
步骤S3、大数据平台对接收到的相关数据进行存储和分析，预测牛羊的发情期和健康状况并进行预警。
8.根据权利要求7所述的一种牛羊生殖健康预警方法，其特征在于：大数据平台分析和预测牛羊的发情期的方法包括以下步骤：
步骤S301、通过人工观测和设备监测数据统计分析，得出每只牛羊发情期记录；
步骤S302、每天将接收到的每只牛羊的实时体温和实时运动步数数据分别生成实时体温曲线图和实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均体温曲线图和平均运动量曲线图；
步骤S303、将每只牛羊的实时体温曲线图与平均体温曲线图对比，将每只牛羊的实时运动量曲线图与平均运动量曲线图对比，对温度超出平均体温曲线、实时运动量曲线的波动超出平均运动量曲线的、并且在发情期记录内的牛羊发出发情期预警；
步骤S304、人工进行现场检查预警是否准确，如果准确进行配种准备，否则消除预警，重新统计。
9.根据权利要求7所述的一种牛羊生殖健康预警方法，其特征在于：大数据平台分析和预测牛羊的健康状况的方法包括以下步骤：
步骤S311、每天将接收到的每只牛羊的实时运动步数数据生成实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均运动量曲线图；
步骤S312、将每只牛羊的实时运动量曲线图与牛羊群的平均运动量曲线图作比较，对活动量异常的进行预警。
10.根据权利要求9所述的一种牛羊生殖健康预警方法，其特征在于：所述的活动量异常是指连续12个小时，运动最大峰值为平均数最大峰值的1/3以下，活动幅度波动在20步以内。
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