CN111406672A - 一种生猪健康状况监测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生猪健康状况监测方法与系统，通过数据采集、系统传输和监控管理，构成分析处理并判断生猪健康状态闭环。所述数据采集包括血氧心率、体温、运动数据的采集；所述系统传输和监控将各个传感器采集的数据通过LORA网关上传至服务器，用于健康监控端做进一步分析处理，从而判断生猪健康状态。本系统采用超低功耗的多功能物联网传感检测设备，解决了高密度生猪养殖过程中产品监控的痛点；通过数据从而检查猪的身体状况，判断生猪是否健康；本发明采集的数据较全，操作简单，易于修正，普适性高。
Description
技术领域
本发明涉及耳标监测技术领域，具体地说，涉及一种生猪健康状况监测方法与系统。
背景技术
近年来，我国生猪养殖业的整体发展趋势是，生猪养殖户数减少，生产规模逐渐扩大，传统的人工饲养模式已经不能满足现有的生产规模，将生猪养殖信息化已经迫在眉睫。畜禽养殖的自动化、智能化是我国养殖业的未来发展趋势。畜禽养殖的自动化可以将养殖现场的环境指标、畜禽行为数据以及畜禽的健康状况实时自动监测并传输，从而能够使养殖人员在最短时间内了解养殖环境的改变以及畜禽的行为变化，对其健康状况做出判断，及时的进行对应的调整。
当前，我国主要采用传统的人工观察方法对猪的行为进行观察判断，不仅费时费力、效率不高，而且由于人的时间精力限制很容易忽视养殖过程中的一些异常行为表现，从而造成严重的经济损失。另外生猪供应量逐年增加，加上非洲猪瘟导致猪死亡率在增长，有效对生猪进行监管，从而防止因乱丢死猪引发大规模流行病或病死猪肉流入市场的现象发生，是当前监管部门面临的一个难题。
目前，池州市池越农业科技有限公司的专利号为201810505522.5一种生猪健康状态远程监测系统，通过行为识别模块用于根据每个生猪个体的监测特征，识别出每个生猪个体的静态或动态。深圳尚一互联技术有限公司的专利号201910574167.1一种基于BLE4.0的检测生猪健康状态的方法及系统。佛山科学技术学院的专利号为201811633074.3一种猪耳标控制系统等。虽然这些现存的技术能基本解决基本生猪监测问题，但一方面大部分电子耳标由于功耗问题续航性普遍较差，通常需要充电或者更换电池，而这种方式往往带来耳标结构上的复杂，功耗大；另一方面我国气候环境温度等因素各不相同，各个地方存在或大或小的差异，同时受传输距离、价格等原因，导致难以全面推广使用。本发明针对上述现有技术的缺失，提出一种能够有效解决低功耗，传输距离远且稳定的生猪健康状况监测方法与系统。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述一个或几个问题，本发明提供了一种生猪健康状况监测方法与系统；通过各种传感器采集生猪运动数据判断其健康状态，从而有效解决生猪养殖过程中产品监控存在的低功耗、传输距离远问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种生猪健康状况监测方法，通过数据采集、系统传输和监控管理，构成分析处理并判断生猪健康状态闭环，具体包括以下步骤：
步骤1、所述数据采集过程包括：
(1)血氧心率：血氧饱和度SpO2是氧合血红蛋白HbO2容量占可结合的血红蛋白Hb容量的百分比；心率是指人每分钟心跳的次数；采用光电容积脉搏波描记法PPG测量血氧和心率，PGG信号反映了脉搏这一周期性身体节律，分为心缩期和心张期，大量的血液从心脏泵出，从血管流回心脏，透射或反射形成的光信号强度从小到大不断交替；所述血氧心率采用MAX30102传感器，两个波长为660nm和880nm的发光二极管，靠近传感器时，660nm红光LED和880nm红外光LED放出的光入射到皮肤以及皮肤下的组织和血管里的血液，红光RED和红外光IR RED经反射后照在光电二极管上，LED接受到的样值经串口打印输出，将数据描点作图得出一段PPG序列中所有的特征点，得出心率和血氧的计算公式：
其中第一个特征点和最后一个特征点含有的点数为d，峰值周期数为N，LED采样频率为Fs，最终得出心率Heart rate；
血氧饱和度SpO2与吸光度的比值R具有线性关系，计算公式如下：
SpO2＝(A×R-B)×100％
HbO2,Hb的吸光系数为ε1、ε2，两个光波长分别为λ1、λ2，λ1、λ2对应的吸光度的比值即为R，
即
其中A为线性关系的一次项系数，B为线性关系的常数项系数，计算公式为
(2)体温：其变化预示着动物健康状态的转变；采用MAX30205温度传感器精确测量温度，并提供超温报警；通信是通过I2C兼容的2线进行的串行接口，I2C串口接口接受标准的写字节、读字节，发送和接收要读取的字节命令温度数据和配置行为的opendrain超温关机输出；0.1℃精度，16位温度分辨率；在温度采集测试中，用体温计和温度传感器采集模块同时测量，正常情况下，传感器采集数据以体温计实际测量值会成正比例关系，系数为1；
(3)运动：生猪行为主要包括：采食、排泄、群居、争斗、睡眠和活动，这些都伴随着大量的运动；所述运动采用LIS2DH传感器收集生猪行为，它是一款超低功耗高性能三轴线性加速度计，在走和跑的过程中，无论何时，都有前后斜对着的两条腿交替着整个身体躯干的运动；定义生猪运动的加速度坐标系，以生猪重心为原点，颈部正前方走或跑时前后腿交替运动，腿部不断蹬地、离地、触地的动作，身体躯干重心都会不断变化；模拟实际情况，暴进暴退X轴和Z轴都会有明显的变化，Y轴趋于稳定；由站立产生右侧卧X轴趋于稳定，Y轴和Z轴明显变化；根据三轴加速度数据，以合成加速度的方式分析生猪运动情况，得出运动数据；
步骤2、系统传输和监控管理过程如下：
将各个猪舍配备在终端的各个传感器上采集到的数据通过LORA网关进行节点管理，配置下发，数据转发等操作；在猪舍正上方安装红外彩色摄像装置，使摄像区域内完全覆盖生猪活动范围，并为猪舍中的每头生猪身上安装智能耳标，智能耳标上包括心率传感器、体温传感器和运动传感器，传感器采集生猪的生理参数，并通过LORA网关技术传送给服务器，用于健康监控端做进一步的分析处理，判断生猪健康状态。
一种生猪健康状况监测系统，所述生猪耳标的结构包含运动传感器ST-LIS2DH，红外传感器MLX90615，体温接触传感器MAX30205MTA，心率传感器MAX30102，主控芯片采用CC2640无线微控制器，使用SX1278芯片将LORA网收集到的数据，通过SX1301网关将数据传至服务器至PC端；智能耳标直径大小为28MM，同时智能耳标携带每个生猪的身份编号，建立有独自的培育档案，用于未来进行溯源，在生猪培育完成后出厂之时将耳标信息转换为二维码；
系统包括电源管理模块，传感器模块、主控模块、LORA模块、连接灯指示和JTAG接口；所述生猪耳标的结构模块之间具体连接方式如下：传感器模块、主控模块、LORA模块分别接通电源管理模块，传感器模块包括心率血氧传感器、体温传感器和运动传感器，主要用于心率血氧、体温、运动数据的采集，并将获取的相关数据上传至主控模块；主控模块连接灯指示和JTAG接口，用于对主控芯片内部节点测试；主控模块还负责与LORA模块进行远程无线通信，通过LORA网关技术进行控制。
进一步，所述电源管理模块的电池采用可充电锂电池，充电耗电，同时采用微动能采集的方法将动能转化为电能，有效地给电池供电。
本发明的有益效果在于：低功耗特性是物联网应用中受到广泛关注的一项重要指标，特别适合一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山、荒野等偏远地区的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求；一方面采用LORA网，传输距离远，适用范围广，不仅能适用家养，也能适用于散养，解决了传输距离等方面，且SX1278功耗低，同时在设计时工作时打开，休眠时关闭，降低了功耗；另一方面，在供电上，采用微动能采集方法将动能转化为电能，能给耳标电池供电，达到为电池设备续航的效果；从结构上，将运动、心率、血氧等传感器集成在一个电路板上，做成直径大小为28MM的圆形形状，体积小更易携带方便管理；本发明原理简单，生猪健康状况监测方法与系统，可以利用各种传感器采集到被监测对象的数据判断被监测对象的监测状态，整个系统采用超低功耗的多功能物联网传感检测设备，解决了高密度生猪养殖过程中产品监控的痛点；通过数据从而检查猪的身体状况，判断生猪是否健康；本发明采集的数据较全，操作简单，易于修正，普适性高。
附图说明
图1中图1a、图1b、图1c分别为一种生猪健康状况监测方法与系统的心率血氧传感器、体温接触传感器、三轴加速度运动传感器示意图。
图2为系统传输和监控管理过程图。
图3为生猪智能耳标模块图；
图3中，1为电源管理模块、2为传感器模块、3为主控模块、4为LoRa模块、5为灯指示、6为JTAG接口。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、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1至3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种生猪健康状况监测方法与系统，通过数据采集、系统传输和监控管理，构成分析处理并判断生猪健康状态闭环，具体包括以下步骤：
步骤1、所述数据采集过程包括：
(1)血氧心率：血氧饱和度SpO2是氧合血红蛋白HbO2容量占可结合的血红蛋白Hb容量的百分比；心率是指人每分钟心跳的次数；采用光电容积脉搏波描记法PPG测量血氧和心率，PGG信号反映了脉搏这一周期性身体节律，分为心缩期和心张期，大量的血液从心脏泵出，从血管流回心脏，透射或反射形成的光信号强度从小到大不断交替；所述血氧心率采用MAX30102传感器，两个波长为660nm和880nm的发光二极管，靠近传感器时，660nm红光LED和880nm红外光LED放出的光入射到皮肤以及皮肤下的组织和血管里的血液，红光RED和红外光IR RED经反射后照在光电二极管上，LED接受到的样值经串口打印输出，将数据描点作图得出一段PPG序列中所有的特征点，得出心率和血氧的计算公式：
其中第一个特征点和最后一个特征点含有的点数为d，峰值周期数为N，LED采样频率为Fs，最终得出心率；
血氧饱和度SpO2与吸光度的比值R具有线性关系，计算公式如下：
SpO2＝(A×R-B)×100％
HbO2,Hb的吸光系数为ε1、ε2，两个光波长分别为λ1、λ2，λ1、λ2对应的吸光度的比值即为R，
即
其中A为线性关系的一次项系数，B为线性关系的常数项系数，计算公式为
如图1a所示，所述心率血氧传感器采用MAX30102传感器，其中，SCL接I2C总线的时钟；SDA接I2C总线的数据；INT为MAX30102芯片的中断引脚；RD为MAX30102芯片的RED LED接地端，一般不接；IRD为MAX30102芯片的IR LED接地端，一般不接，GND为接地线；
(2)体温：其变化预示着动物健康状态的转变；采用MAX30205温度传感器精确测量温度，并提供超温报警；通信是通过I2C兼容的2线进行的串行接口，I2C串口接口接受标准的写字节、读字节，发送和接收要读取的字节命令温度数据和配置行为的opendrain超温关机输出；0.1℃精度，16位温度分辨率；在温度采集测试中，用体温计和温度传感器采集模块同时测量，正常情况下，传感器采集数据以体温计实际测量值会成正比例关系，系数为1；
如图1b所示，所述体温传感器采用MAX30205温度传感器，有三条地址选择线，提供总共32个可用地址；传感器采用2.7V至3.3V供电电压范围、600μA低供电电流、锁定保护I2C兼容接口；
(3)运动：生猪行为主要包括：采食、排泄、群居、争斗、睡眠和活动，这些都伴随着大量的运动；所述运动采用LIS2DH传感器收集生猪行为，它是一款超低功耗高性能三轴线性加速度计，在走和跑的过程中，无论何时，都有前后斜对着的两条腿交替着整个身体躯干的运动；定义生猪运动的加速度坐标系，以生猪重心为原点，颈部正前方走或跑时前后腿交替运动，腿部不断蹬地、离地、触地的动作，身体躯干重心都会不断变化；模拟实际情况，暴进暴退X轴和Z轴都会有明显的变化，Y轴趋于稳定；由站立产生右侧卧X轴趋于稳定，Y轴和Z轴明显变化；根据三轴加速度数据，以合成加速度的方式分析生猪运动情况，得出运动数据；
如图1c所示，所述三轴加速度运动传感器LIS2DH，超低功耗高性能三轴线性加速度计轴传感器模块，其体积小巧；其中，SCL接I2C总线的时钟；SDA接I2C总线的数据；INT1为LIS2DH芯片的中断引脚1；INT2为LIS2DH芯片的中断引脚2；GND为接地线；
步骤2、系统传输和监控管理过程如下：
如图2所示，将各个猪舍配备在终端的各个传感器上采集到的数据通过LORA网关进行节点管理，配置下发，数据转发等操作；在猪舍正上方安装红外彩色摄像装置，使摄像区域内完全覆盖生猪活动范围，并为猪舍中的每头生猪身上安装智能耳标，智能耳标上包括心率传感器、体温传感器和运动传感器，传感器采集生猪的生理参数，并通过LORA网关技术传送给服务器，用于健康监控端做进一步的分析处理，判断生猪健康状态。
智能耳标通过上述方法把收集到的数据通过LORA网技术传输至SX1301网关再到服务器，这样保证了数据的准确性和时效性，后台通过分析数据进而输出相关信息，服务器通过数据库与企业监管部门监测中心相连，便于工作人员监控和管理，能提前预防系统性风险的发生，提供可信的养殖监控计算能力。
一种生猪健康状况监测系统，所述生猪耳标的结构包含运动传感器ST-LIS2DH，红外传感器MLX90615，体温接触传感器MAX30205MTA，心率传感器MAX30102，主控芯片采用CC2640无线微控制器，使用SX1278芯片将LORA网收集到的数据，通过SX1301网关将数据传至服务器至PC端；智能耳标直径大小为28MM，同时智能耳标携带每个生猪的身份编号，建立有独自的培育档案，用于未来进行溯源，在生猪培育完成后出厂之时将耳标信息转换为二维码；
如图3所示，包括电源管理模块1，传感器模块2、主控模块3、LORA模块4、连接灯指示5和JTAG接口6；所述生猪耳标的结构模块之间具体连接方式如下：传感器模块2、主控模块3、LORA模块4分别接通电源管理模块1，传感器模块2包括心率血氧传感器、体温传感器和运动传感器，主要用于心率血氧、体温、运动数据的采集，并将获取的相关数据上传至主控模块；主控模块3连接灯指示5和JTAG接口6，用于对主控芯片内部节点测试；主控模块3还负责与LORA模块4进行远程无线通信，通过LORA网关技术进行控制。
具体的，所述电源管理模块1的电池采用可充电锂电池，充电耗电，同时采用微动能采集的方法将动能转化为电能，有效地给电池供电。
Claims (4)
1.一种生猪健康状况监测方法，其特征在于，通过数据采集、系统传输和监控管理，构成分析处理并判断生猪健康状态闭环，具体包括以下步骤：
步骤1、所述数据采集过程包括：
(1)血氧心率：所述血氧心率采用MAX30102传感器，两个波长为660nm和880nm的发光二极管，靠近传感器时，660nm红光LED和880nm红外光LED放出的光入射到皮肤以及皮肤下的组织和血管里的血液，红光RED和红外光IR RED经反射后照在光电二极管上，LED接受到的样值经串口打印输出，将数据描点作图得出一段PPG序列中所有的特征点，得出心率和血氧的计算公式：
其中第一个特征点和最后一个特征点含有的点数为d，峰值周期数为N，LED采样频率为Fs，最终得出心率Heartrate；
血氧饱和度SpO2与吸光度的比值R具有线性关系，计算公式如下：
SpO2＝(A×R-B)×100％
HbO2,Hb的吸光系数为ε1、ε2，两个光波长分别为λ1、λ2，λ1、λ2对应的吸光度的比值即为R，
即
其中A为线性关系的一次项系数，B为线性关系的常数项系数，计算公式为
(2)体温：采用MAX30205温度传感器精确测量温度，并提供超温报警；通信是通过I2C兼容的2线进行的串行接口，I2C串口接口接受标准的写字节、读字节，发送和接收要读取的字节命令温度数据和配置行为的opendrain超温关机输出；0.1℃精度(37℃至39℃)，16位(0.00390625℃)温度分辨率；在温度采集测试中，用体温计和温度传感器采集模块同时测量，正常情况下，传感器采集数据以体温计实际测量值会成正比例关系，系数为1；
(3)运动：生猪行为主要包括：采食、排泄、群居、争斗、睡眠和活动，所述运动采用LIS2DH传感器收集生猪行为，定义生猪运动的加速度坐标系，以生猪重心为原点，颈部正前方走或跑时前后腿交替运动，腿部不断蹬地、离地、触地的动作，身体躯干重心都会不断变化；模拟实际情况，暴进暴退X轴和Z轴都会有明显的变化，Y轴趋于稳定；由站立产生右侧卧X轴趋于稳定，Y轴和Z轴明显变化；根据三轴加速度数据，以合成加速度的方式分析生猪运动情况，得出运动数据；
步骤2、系统传输和监控管理过程如下：
将各个猪舍配备在终端的各个传感器上采集到的数据通过LORA网关进行节点管理，配置下发，数据转发等操作；在猪舍正上方安装红外彩色摄像装置，使摄像区域内完全覆盖生猪活动范围，并为猪舍中的每头生猪身上安装智能耳标，智能耳标上包括心率传感器、体温传感器和运动传感器，传感器采集生猪的生理参数，并通过LORA网关技术传送给服务器，用于健康监控端做进一步的分析处理，判断生猪健康状态。
2.一种生猪健康状况监测系统，其特征在于，所述生猪耳标的结构包含运动传感器ST-LIS2DH，红外传感器MLX90615，体温接触传感器MAX30205MTA，心率传感器MAX30102，主控芯片采用CC2640无线微控制器，使用SX1278芯片将LORA网收集到的数据，通过SX1301网关将数据传至服务器至PC端；智能耳标直径大小为28MM，同时智能耳标携带每个生猪的身份编号，建立有独自的培育档案，用于未来进行溯源，在生猪培育完成后出厂之时将耳标信息转换为二维码。
3.根据权利要求2所述的一种生猪健康状况监测系统，其特征在于，包括电源管理模块(1)，传感器模块(2)、主控模块(3)、LORA模块(4)、连接灯指示(5)和JTAG接口(6)；所述生猪耳标的结构模块之间具体连接方式如下：传感器模块(2)、主控模块(3)、LORA模块(4)分别接通电源管理模块(1)，传感器模块(2)包括心率血氧传感器、体温传感器和运动传感器，主要用于心率血氧、体温、运动数据的采集，并将获取的相关数据上传至主控模块；主控模块(3)连接灯指示(5)和JTAG接口(6)，用于对主控芯片内部节点测试；主控模块(3)还与JTAG接口(6)无线连接，负责与LORA模块(4)进行远程无线通信，通过LORA网关技术进行控制。
4.根据权利要求3所述的一种生猪健康状况监测系统，其特征在于，电源管理模块(1)的电池采用可充电锂电池，充电耗电，同时采用微动能采集的方法将动能转化为电能，有效地给电池供电。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112762922A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 四川长虹网络科技有限责任公司 | 防止宠物狗随意小便的装置及方法 |
| CN114431170A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-06 | 湖南旭沐智慧科技有限公司 | 一种猪场疫病预警系统与方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104274163A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-14 | 江苏大学 | 基于多生理参数的家畜健康状况动态监测系统 |
| CN104622445A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-20 | 中国科学院电子学研究所 | 一种无线智能的多生理参数健康监护腕式设备 |
| US20150254414A1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-10 | Azoi Inc | Mobile device casing for health monitoring |
| WO2016023926A1 (fr) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Evolution Nt | Dispositif de surveillance de la sante, de la fertilite et/ou du bien-etre d'un porcin |
| CN207612914U (zh) * | 2017-12-11 | 2018-07-17 | 李采霞 | 一种动物专用体征监测装置 |
| CN108376561A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-08-07 | 北京维康恒科技有限公司 | 基于实时体征数据提供康复建议的方法及系统 |
| CN108444537A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-08-24 | 池州市池越农业科技有限公司 | 一种基于物联网的生猪健康状态远程监测系统 |
| CN108507611A (zh) * | 2018-03-04 | 2018-09-07 | 天津众阳科技有限公司 | 基于实时生理参数的生猪健康及存亡状态监测系统及方法 |
| CN108606783A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-02 | 池州市池越农业科技有限公司 | 一种生猪健康状态远程监测系统 |
| CN108937885A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 马克西姆综合产品公司 | 生理状况确定系统 |
| CN109044323A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 天津惊帆科技有限公司 | 基于深度学习的心率和血氧饱和度测量设备 |
| WO2019132803A2 (en) * | 2017-07-14 | 2019-07-04 | Akdogan Cevdet | Health monitoring and tracking system for animals |
-
2020
- 2020-02-28 CN CN202010128573.8A patent/CN111406672A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150254414A1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-10 | Azoi Inc | Mobile device casing for health monitoring |
| WO2016023926A1 (fr) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Evolution Nt | Dispositif de surveillance de la sante, de la fertilite et/ou du bien-etre d'un porcin |
| CN104274163A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-14 | 江苏大学 | 基于多生理参数的家畜健康状况动态监测系统 |
| CN104622445A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-20 | 中国科学院电子学研究所 | 一种无线智能的多生理参数健康监护腕式设备 |
| CN108937885A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 马克西姆综合产品公司 | 生理状况确定系统 |
| WO2019132803A2 (en) * | 2017-07-14 | 2019-07-04 | Akdogan Cevdet | Health monitoring and tracking system for animals |
| CN207612914U (zh) * | 2017-12-11 | 2018-07-17 | 李采霞 | 一种动物专用体征监测装置 |
| CN108507611A (zh) * | 2018-03-04 | 2018-09-07 | 天津众阳科技有限公司 | 基于实时生理参数的生猪健康及存亡状态监测系统及方法 |
| CN108376561A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-08-07 | 北京维康恒科技有限公司 | 基于实时体征数据提供康复建议的方法及系统 |
| CN108444537A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-08-24 | 池州市池越农业科技有限公司 | 一种基于物联网的生猪健康状态远程监测系统 |
| CN108606783A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-02 | 池州市池越农业科技有限公司 | 一种生猪健康状态远程监测系统 |
| CN109044323A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 天津惊帆科技有限公司 | 基于深度学习的心率和血氧饱和度测量设备 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘赫;王磊;: "基于微型摄像头的容积血流脉搏波成像关键技术", 科研信息化技术与应用 * |
| 赵彦涛;付美玲;王斌;张旭光;李小俚;: "基于主成分分析和重叠直方图统计的视频信号心率测量", 中国生物医学工程学报 * |
| 陈桂鹏;秦文婧;丁建;万明春;郭雷风;王文生;: "基于物联网技术的生猪存亡远程监测系统设计与验证", 中国农业科学 * |
| 陈莉;钱同惠;张仕臻;章光旭;: "基于无线传感器网络的生猪体征和养殖环境监测系统设计", 自动化技术与应用 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112762922A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 四川长虹网络科技有限责任公司 | 防止宠物狗随意小便的装置及方法 |
| CN114431170A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-06 | 湖南旭沐智慧科技有限公司 | 一种猪场疫病预警系统与方法 |
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