CN111713427B - 一种乳猪卫生健康状况监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种乳猪卫生健康状况的监控系统。上述系统包括数据采集设备，信息处理系统、传输层、云服务器、监控设备。通过监测乳猪的饮食、饮水状况、活动状况、精神状态和体温状况等数据，在信息处理系统上进行比对处理，将处理后的信息上传到云服务器，之后在监控设备上查看卫生健康状况。

Description

一种乳猪卫生健康状况监控系统
技术领域
本发明涉及畜牧技术领域，特别涉及一种乳猪卫生健康状况监控系统。
背景技术
现如今我国猪肉生产占全球一半，虽然我国是一个养猪大国，但是我国养猪生产效益并不高，相较于发达国家还有一定距离。随着人们生活水平的提高，对肉制品的需求也逐渐增大，且对肉制品质量要求越来越高，对猪类饲养的要求也越来越高，越来越多的人开始将对猪肉的兴趣转为乳猪。
乳猪想要走进人们的餐桌，需要对卫生健康状况很注意，通过人力对健康数据进行监控是及其费时费力的，因此，一个能自动检测乳猪卫生健康状况的系统的非常有必要的。
发明内容
本发明提供一种乳猪卫生健康状况的监测系统，用以解决人力对健康数据进行监控是费时费力的问题。
一种乳猪卫生健康状况的监控系统，包括数据采集设备、本地处理设备、传输层、云服务器、监控设备，其中：
所述数据采集设备，用于采集乳猪卫生健康监测数据，所述乳猪卫生健康监测数据包括乳猪的饮食数据、饮水状况、活动状况、精神状态和体温状况等数据，将乳猪卫生健康监测数据传输到本地处理设备；
所述本地处理设备，用于对接受到的乳猪卫生健康监测数据进行处理以得到其中的异常数据，对异常数据进行标记，获得标记后的乳猪卫生健康监测数据；所述异常数据包括卫生状况异常数据和/或健康状况异常数据；
所述传输层，用于使用通信技术将标记后的乳猪卫生健康监测数据传输给云服务器；
所述云服务器，用于云端存储收集到的标记后的乳猪卫生健康监测数据，对标记后的乳猪卫生健康监测数据进行分析处理；
所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康。
在一个实施例中，所述数据采集设备，包括智能食槽、智能水槽、体温与体重测量装置和摄像头；
所述智能食槽，用于记录乳猪食量，食槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪吃完后记录食量；
所述智能水槽，用于记录乳猪饮水量，水槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪离开后记录饮水量；
所述体温与体重测量装置，用于监测乳猪的体温和体重，乳猪进食时对乳猪的体温和体重进行测量；
所述摄像头，用于监测乳猪精神状态和活动状态。
在一个实施例中，所述食槽上的识别装置，利用图像采集技术以及图像对比技术以及误差分析进行识别，其具体步骤包括：
步骤A1：利用公式(1)得到当食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的识别图像矩阵At；
Figure GDA0003201440490000021
其中At表示食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵；
Figure GDA0003201440490000031
表示食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中第i行第j列的图像元素；m表示食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中的列总数；n表示食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中的行总数；
步骤A2：利用公式(2)得到对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵A；
Figure GDA0003201440490000032
其中A表示对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵；
Figure GDA0003201440490000033
表示At的逆矩阵；
Figure GDA0003201440490000034
表示At的转置矩阵；s表示食槽上的识别装置检测到特征点后采集到识别图像的图像矩阵的总数；
步骤A3：将公式(2)求得的优化后的识别图像矩阵代入公式(3)得到乳猪身份匹配值P；
Figure GDA0003201440490000035
其中P表示乳猪身份匹配值，sum()表示对括号内矩阵的元素全部求和；AT表示A的转置矩阵；A-1表示A的逆矩阵；
通过乳猪身份匹配值与乳猪身份的预设标定值进行比较，当发现乳猪身份匹配值等于某一乳猪身份的预设标定值时，表示该乳猪的身份信息已经识别完成，进而针对该乳猪进行乳猪精神状态和活动状态的监测。
上述技术方案的有益效果是：利用步骤A1中的公式(1)得到当食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的识别图像矩阵，目的是为了通过公式将采集到的乳猪信息转变成计算机可以识别并且运算的矩阵，与没有该步骤相比可以避免了用人工去匹配乳猪，更加自动化；利用步骤A2中的公式(2)对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵，目的是为了通过多次采集乳猪的信息从而进行误差分析和大数据整合最终得到关于检测乳猪的准确信息，并且与没有该步骤和公式相比可以更加准确的体现出乳猪的身份信息，再利用步骤A3中的公式(3)得到乳猪身份匹配值，从而可以根据匹配值精确的获取到乳猪的身份信息，从而确定到底是哪一头乳猪，使得整个过程更加自动化，并且识别乳猪身份的准确性更高。
在一个实施例中，所述本地处理设备，用于将接收到的乳猪卫生健康监测数据与健康乳猪的数据进行比对，对异常数据进行标记，其中具体步骤包括如下S1-S4：
步骤S1，对所述接收到的乳猪卫生健康监测数据进行数据之间相关度的计算，根据如下公式(1)进行计算：
Figure GDA0003201440490000041
其中，l为所述接收到的乳猪卫生健康监测数据的数据在两个不同时期之间的相关程度的计算次数变量，l＝1,2,3,……K3；K1为预设的监控数据点的中间值，P(l)为第l个所述乳猪卫生健康监测数据在两个不同时期之间的相关程度的计算，γ、δ为预设的权重系数，γ、δ的取值均为大于0并且小于或等于1；γ与δ相加为1。g0为预设的计算频带宽度，gs为预设的采样频率；n表示所述乳猪卫生健康监测数据的个数变量，n＝1,2,3,……,K2,K2小于等于1000；m表示第m个乳猪卫生健康监测数据，m＝1,2,3,……,m。
步骤S2，对接收到的乳猪卫生健康监测数据加权计算，所述加权后的乳猪卫生健康监测数据计算公式(2)如下：
Figure GDA0003201440490000042
其中，gq(n)为第n个乳猪卫生健康监测数据进行加权后的结果，gq(n-m)为第n-m个乳猪卫生健康监测数据进行加权后的结果；
步骤S3，所述加权后的结果与所述本地处理设备预设数据进行比较，采用以下公式(3)进行匹配：
Figure GDA0003201440490000051
其中，r为所述预先采集的乳猪卫生健康数据的对应的序号，其包括乳猪健康时的数据和乳猪健康异常时的数据，并根据计算逐步丰富；
当r＝0时，Sq(n)为所述乳猪卫生健康时监控数据，当S(gq(n),Tr(n))大于等于预设阈值Z时，gq(n)对应乳猪很健康；
当S(gq(n),Tr(n))小于预设阈值Z时时，gq(n)对应乳猪健康异常；
步骤S4，当所述乳猪健康时，继续监测，当所述乳猪卫生健康异常时，标记异常数据，并进行继续监测。
在一个实施例中，所述云服务器，用于接收存储乳猪卫生健康监测数据，并区分存储异常数据，同一只乳猪异常超过三次，向监控设备发出提示。
在一个实施例中，所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康，为移动终端。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种乳猪卫生健康状况的监测系统原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种乳猪卫生健康状况的监控系统，包括数据采集设备、本地处理设备、传输层、云服务器、监控设备，其中：
所述数据采集设备，用于采集乳猪卫生健康监测数据，所述乳猪卫生健康监测数据包括乳猪的饮食数据、饮水状况、活动状况、精神状态和体温状况等数据，将乳猪卫生健康监测数据传输到本地处理设备；
所述本地处理设备，用于对接受到的乳猪卫生健康监测数据进行处理以得到其中的异常数据，对异常数据进行标记，获得标记后的乳猪卫生健康监测数据；所述异常数据包括卫生状况异常数据和/或健康状况异常数据；
所述传输层，用于使用通信技术将标记后的乳猪卫生健康监测数据传输给云服务器；
所述云服务器，用于云端存储收集到的标记后的乳猪卫生健康监测数据，对标记后的乳猪卫生健康监测数据进行分析处理；
所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康。
所述乳猪卫生健康监控系统能够实时监测乳猪卫生健康，对异常数据进行标记，当异常情况超过三次时，向监控设备发送提醒，避免因为人检查费时费力的问题，避免人力进行检查，实时性较差的问题。
在一个实施例中，所述数据采集设备，包括智能食槽、智能水槽、体温与体重测量装置和摄像头
所述智能食槽，用于记录乳猪食量。智能食槽上带有识别装置，根据乳猪耳标识别乳猪身份。同时，智能食槽上还带有称重计，用于监测智能食槽重量变化，从而得出乳猪食量。智能食槽连接饲料桶，用于特定时间进行饲料定时定量投喂。
所述智能水槽，用于记录乳猪饮水量。智能食槽上带有识别装置，根据乳猪耳标识别乳猪身份，同时，水槽上带有液体感应器，用于在乳猪离开后记录饮水量。智能水槽连接存水桶，在特定时间向智能水槽充水。
所述体温与体重测量装置，用于监测乳猪的体温和体重，该装置位于智能食槽旁，该温体重测量装置带有温度传感器体和重量传感器，用于在乳猪进食时对乳猪体温、体重进行测量。
所述摄像头，用于监测乳猪精神状态和活动状态，采集乳猪视频信息所述数据采集设备，包括智能食槽、智能水槽、体温与体重测量装置和摄像头；
所述智能食槽，用于记录乳猪食量，智能食槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪吃完后记录食量；
所述智能水槽，用于记录乳猪饮水量，水槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪离开后记录饮水量；
所述体温与体重测量装置，用于监测乳猪的体温和体重，乳猪进食时对乳猪的体温和体重进行测量；
所述摄像头，用于监测乳猪精神状态和活动状态。
所述数据采集设备，智能采集乳猪卫生健康数据，实时对所有乳猪进行监控，同步记录，防止巡逻记录会出现的漏掉记录或者记录不及时等问题，省时省力。
在一个实施例中，所述智能食槽上的识别装置，利用图像采集技术以及图像对比技术以及误差分析进行识别，其具体步骤包括：
步骤A1：利用公式(1)得到当智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的识别图像矩阵At；
Figure GDA0003201440490000081
其中At表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵；
Figure GDA0003201440490000082
表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中第i行第j列的图像元素；m表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中的列总数；n表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第t个识别图像的图像矩阵中的行总数；
步骤A2：利用公式(2)得到对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵A；
Figure GDA0003201440490000083
其中A表示对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵；
Figure GDA0003201440490000084
表示At的逆矩阵；
Figure GDA0003201440490000085
表示At的转置矩阵；s表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到识别图像的图像矩阵的总数；
步骤A3：将公式(2)求得的优化后的识别图像矩阵代入公式(3)得到乳猪身份匹配值P；
Figure GDA0003201440490000086
其中P表示乳猪身份匹配值，sum()表示对括号内矩阵的元素全部求和；AT表示A的转置矩阵；A-1表示A的逆矩阵；
通过乳猪身份匹配值与乳猪身份的预设标定值进行比较，当发现乳猪身份匹配值等于某一乳猪身份的预设标定值时，表示该乳猪的身份信息已经识别完成，进而针对该乳猪进行乳猪精神状态和活动状态的监测。
上述技术方案的有益效果是：利用步骤A1中的公式(1)得到当智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的识别图像矩阵，目的是为了通过公式将采集到的乳猪信息转变成计算机可以识别并且运算的矩阵，与没有该步骤相比可以避免了用人工去匹配乳猪，更加自动化；利用步骤A2中的公式(2)对公式(1)采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化后的识别图像矩阵，目的是为了通过多次采集乳猪的信息从而进行误差分析和大数据整合最终得到关于检测乳猪的准确信息，并且与没有该步骤和公式相比可以更加准确的体现出乳猪的身份信息，再利用步骤A3中的公式(3)得到乳猪身份匹配值，从而可以根据匹配值精确的获取到乳猪的身份信息，从而确定到底是哪一头乳猪，使得整个过程更加自动化，并且识别乳猪身份的准确性更高。
在一个实施例中，所述本地处理设备，用于将接收到的乳猪卫生健康监测数据与健康乳猪的数据进行比对，对异常数据进行标记，其中具体步骤包括如下S1-S4：
步骤S1，对所述接收到的乳猪卫生健康监测数据进行数据之间相关度的计算，根据如下公式(1)进行计算：
Figure GDA0003201440490000091
其中，l为所述接收到的乳猪卫生健康监测数据的数据在两个不同时期之间的相关程度的计算次数变量，l＝1,2,3,……K3；K1为预设的监控数据点的中间值，P(l)为第l个所述乳猪卫生健康监测数据在两个不同时期之间的相关程度的计算，γ、δ为预设的权重系数，γ、δ的取值均为大于0并且小于或等于1；γ与δ相加为1。g0为预设的计算频带宽度，gs为预设的采样频率；n表示所述乳猪卫生健康监测数据的个数变量，n＝1,2,3,……,K2,K2小于等于1000；m表示第m个乳猪卫生健康监测数据，m＝1,2,3,……,m。
步骤S2，对接收到的乳猪卫生健康监测数据加权计算，所述加权后的乳猪卫生健康监测数据计算公式(2)如下：
Figure GDA0003201440490000101
其中，gq(n)为第n个乳猪卫生健康监测数据进行加权后的结果，gq(n-m)为第n-m个乳猪卫生健康监测数据进行加权后的结果；
步骤S3，所述加权后的结果与所述本地处理设备预设数据进行比较，采用以下公式(3)进行匹配：
Figure GDA0003201440490000102
其中，r为所述预先采集的乳猪卫生健康数据的对应的序号，其包括乳猪健康时的数据和乳猪健康异常时的数据，并根据计算逐步丰富；
当r＝0时，Sq(n)为所述乳猪卫生健康时监控数据，当S(gq(n),Tr(n))大于等于预设阈值Z时，gq(n)对应乳猪很健康；
当S(gq(n),Tr(n))小于预设阈值Z时时，gq(n)对应乳猪健康异常；
步骤S4，当所述乳猪健康时，继续监测，当所述乳猪卫生健康异常时，标记异常数据，并进行继续监测。
上述技术方案的有益效果为：对输入的监控数据进行实时自动化分析处理，并且可以设置定时定点进行分析，及时确定乳猪的卫生健康状况；进一步地，对监控数据的处理还可以自动分析出乳猪健康异常状态，并对异常健康状况进行标记，便于管理，只需要查看健康状况异常的乳猪就可，不需要每一个都去查看，节省了人工成本。
在一个实施例中，所述传输层，用于使用通信技术将处理过的数据传输给云服务器。
所述通信技术包括4G、5G、wifi技术等，数据传输不受空间限制。
在一个实施例中，所述云服务器，用于接收存储乳猪卫生健康监测数据，并区分存储异常数据，同一只乳猪异常超过三次，向监控设备发出提示。
在一个实施例中，所述云服务器，对接收到的异常数据进行分析，将不同状况进行分类存储，并初步给出建议操作。
上述技术通过各类通信技术传输数据，数据传输不受空间限制，解放人工，当接收到异常提醒时去查看异常乳猪情况，也可以给出建议操作，可以根据建议操作进行状况处理。
所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康，为移动终端。
所述移动终端，可以随时随地调取乳猪卫生健康状况，使监控时间和空间不收限制。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种乳猪卫生健康状况的监控系统，其特征在于，包括数据采集设备、本地处理设备、传输层、云服务器、监控设备，其中：
所述数据采集设备，用于采集乳猪卫生健康监测数据，所述乳猪卫生健康监测数据包括乳猪的饮食数据、饮水状况、活动状况、精神状态和体温状况中的任一种或多种数据，将乳猪卫生健康监测数据传输到本地处理设备；
所述本地处理设备，用于对接受到的乳猪卫生健康监测数据进行处理以得到其中的异常数据，对异常数据进行标记，获得标记后的乳猪卫生健康监测数据；所述异常数据包括卫生状况异常数据和/或健康状况异常数据；
所述传输层，用于使用通信技术将标记后的乳猪卫生健康监测数据传输给云服务器；
所述云服务器，用于云端存储收集到的标记后的乳猪卫生健康监测数据，对标记后的乳猪卫生健康监测数据进行分析处理；
所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康；
其中，所述数据采集设备，包括智能食槽、智能水槽、体温与体重测量装置和摄像头；
所述智能食槽，用于记录乳猪食量，智能食槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪吃完后记录食量；
所述智能水槽，用于记录乳猪饮水量，智能水槽上带有用于识别乳猪身份的识别装置，乳猪离开后记录饮水量；
所述体温与体重测量装置，用于监测乳猪的体温和体重，乳猪进食时对乳猪的体温和体重进行测量；
所述摄像头，用于监测乳猪精神状态和活动状态；
其中，所述智能食槽上的识别装置，利用图像采集技术以及图像对比技术以及误差分析进行识别，其具体步骤包括：
步骤A1：利用公式（1）得到当智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的识别图 像矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 240872DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第
Figure 17067DEST_PATH_IMAGE004
个识别图像的图像矩 阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第
Figure 203328DEST_PATH_IMAGE006
个识别图像的图像矩阵中 第
Figure DEST_PATH_IMAGE007
行第
Figure 755795DEST_PATH_IMAGE008
列的图像元素；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第
Figure 225959DEST_PATH_IMAGE010
个识 别图像的图像矩阵中的列总数；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示智能食槽上的识别装置检测到特征点后采集到的第
Figure 205679DEST_PATH_IMAGE012
个识别图像的图像矩阵中的行总数；
步骤A2：利用公式（2）得到对公式（1）采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合 优化得到优化后的识别图像矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
（2）
其中
Figure 313242DEST_PATH_IMAGE016
表示对公式（1）采集到的图像矩阵进行大数据误差分析以及整合优化得到优化 后的识别图像矩阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示
Figure 918667DEST_PATH_IMAGE018
的逆矩阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示
Figure 446601DEST_PATH_IMAGE020
的转置矩阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示智能食槽上的识 别装置检测到特征点后采集到识别图像的图像矩阵的总数；
步骤A3：将公式（2）求得的优化后的识别图像矩阵代入公式（3）得到乳猪身份匹配值
Figure 862801DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure DEST_PATH_IMAGE023
（3）
其中
Figure 272922DEST_PATH_IMAGE024
表示乳猪身份匹配值，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示对括号内矩阵的元素全部求和；
Figure 167191DEST_PATH_IMAGE026
表示
Figure DEST_PATH_IMAGE027
的 转置矩阵；
Figure 97101DEST_PATH_IMAGE028
表示
Figure DEST_PATH_IMAGE029
的逆矩阵；
通过乳猪身份匹配值与乳猪身份的预设标定值进行比较，当发现乳猪身份匹配值等于某一乳猪身份的预设标定值时，表示该乳猪的身份信息已经识别完成，进而针对该乳猪进行乳猪精神状态和活动状态的监测。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云服务器，用于接收存储乳猪卫生健康监测数据，并区分存储异常数据，同一只乳猪异常超过三次，向监控设备发出提示。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控设备，用于远程访问云服务器中的标记后的乳猪卫生健康监测数据，以监测乳猪的卫生健康，为移动终端。
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