CN112986188A - 一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置及其方法，所述装置包括控制箱和检测头；检测头通过传输线与控制箱连接，控制箱内部设有电路板，电路板上安装有供电模块、AD转换模块、中央控制器模块和蓝牙模块，所述中央控制器模块包括中央控制器和数据处理模块，控制箱的外部还设有数据库；控制箱的后端面上设有电源开关和充电接口，控制箱的前端面左下方设有工作指示灯，工作指示灯与控制箱内部的中央控制器连接，所述检测头上设有控制按键和显示屏，所述检测头的前端设有外罩，外罩上设有若干安装孔，若干安装孔内依次安装有发光二极管Ⅰ、光电接收二极管Ⅰ、光电接收二极管Ⅱ和发光二极管Ⅱ。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体为一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置及其方法，尤其适用于检测受精后的母兔是否成功怀孕的母兔早期孕征检测。
背景技术
我国是肉兔养殖大国，兔肉产量占世界总产量50％以上。兔肉是典型的“三高、三低”食品(即高蛋白质、高赖氨酸和高消化率；低脂肪、低胆固醇和低热量)，其蛋白质含量高达21％，随着人们对饮食以及健康的重视程度的提高，具有低脂肪、低热量、以及高蛋白质特点的兔肉制品具有广阔的发展前景，我国兔产业发展空间巨大。但与猪、牛、羊相比，肉兔体型小且经济价值低，肉兔养殖产业仍存在养殖装备自动化、智能化水平方较低等问题，严重制约肉兔养殖产业的发展。
循环生产系统和人工授精已经成为肉兔育种的常规做法，而早期妊娠诊断是肉兔以及其他家畜生理管理中不可缺少的重要环节。对受精后未怀孕的母兔进行早期鉴定，可以更早的进行再受精，提高母兔利用率，缩短产仔间隔。常用的家畜妊娠诊断方法如直肠触诊、超声波诊断、孕激素诊断、雌二醇诊断等方法不适用于肉兔妊娠诊断，当前最普遍的做法是摸胎法，但以上方法主要存在以下几个问题：
(1)激素测定法：程序复杂，消耗时间长，成本高，对操作人员技术水平和操作环境要求较高。
(2)超声波检测：需要在母兔腹部涂抹大量耦合剂，耗时严重。
(3)摸胎法：对人员经验要求较高，对胎盘损伤较大，且不能进行早期诊断。
综上所述，提出一种具备简单、经济、应激小、准确率高等特点的肉兔妊娠诊断方法成为关键。
为了解决上述问题，本发明采用基于漫射光谱的诊断方法，利用组织对光吸收和散射的特异性原理，检测母兔腹内是否存在胎盘，进而判断母兔是否成功怀孕。该方法具备操作简单、耗时短、准确率高、对人员技术经验水平要求较低的优点，能够更好的对母兔进行早期孕征检测。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置及其方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，包括：控制箱5和检测头2；所述检测头2通过传输线1与控制箱5连接，
所述控制箱5内部设有电路板，电路板上安装有供电模块、AD转换模块、中央控制器模块和蓝牙模块，所述中央控制器模块包括中央控制器和数据处理模块，所述控制箱5的外部还设有数据库；
所述控制箱5的后端面上设有电源开关12和充电接口13，所述控制箱5的前端面左下方设有工作指示灯4，工作指示灯4与中央控制器连接，所述检测头2上设有控制按键11和显示屏3，所述检测头2的前端设有外罩10，外罩10上设有若干安装孔，若干安装孔内依次安装有发光二极管Ⅰ6、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8和发光二极管Ⅱ9；
所述供电模块分别与发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、控制按键11、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8、显示屏3、中央控制器模块和蓝牙模块连接，用于为发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、控制按键11、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8、显示屏3、中央控制器模块和蓝牙模块提供电源；
所述控制按键11与中央控制器连接，所述中央控制器分别与发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、显示屏3、数据处理模块和蓝牙模块连接，所述光电接收二极管Ⅰ7和光电接收二极管Ⅱ8均与AD转换模块连接，所述蓝牙模块与数据库连接；
所述控制按键11用于控制检测装置的工作状态，
所述中央控制器用于接收控制按键11的信号，并向发光二极管Ⅰ6发出控制信号，发光二极管Ⅰ6收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅰ7用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅰ7产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器接收到数字信号后用于向发光二极管Ⅱ9发出控制信号，发光二极管Ⅱ9收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅱ8用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅱ8产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器用于将接收到的数字信号传给数据处理模块，
所述数据处理模块用于接收数字信号，对数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央控制器，
所述中央控制器用于将结果传给显示屏3，同时将结果传给蓝牙模块，
所述显示屏3用于显示检测结果信息，
所述蓝牙模块用于通过无线传输模式将收到的结果发送到数据库，所述数据库用于对收到的数据进行保存，
所述蓝牙模块还用于接收外部信号，并传给中央控制器，实现外部控制。
在上述方案的基础上，所述发光二极管Ⅰ6发出700nm～760nm波长的可见光。
在上述方案的基础上，所述发光二极管Ⅱ9发出760nm～900nm波长的近红外光。
在上述方案的基础上，所述光电接收二极管Ⅰ7和光电接收二极管Ⅱ8为光电转换传感器。
在上述方案的基础上，所述电源开关12和充电接口13均与供电模块连接。
在上述方案的基础上，所述发光二极管Ⅰ6、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8和发光二极管Ⅱ9之间的距离可调，发光二极管和光电接收二极管的数量根据实际情况进行调整，布置方式根据实际情况进行布置。
在上述方案的基础上，所述供电模块为可重复式充电锂电池；所述AD转换模块包括模-数转换芯片及外围电路，所述中央控制器为ARM系列单片机，所述蓝牙模块包括蓝牙无线传输芯片及外围电路，所述数据库为PC数据库。
一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测方法，应用上述检测装置，具体步骤为：
使用时，首先将检测装置的电源开关12打开，将外罩10的端面紧贴母兔腹部外侧，按下控制按键11，检测装置开始工作；
中央控制器接收到控制按键11的信号，并向发光二极管Ⅰ6发出控制信号，发光二极管Ⅰ6收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅰ7从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅰ7产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器接收到数字信号后向发光二极管Ⅱ9发出控制信号，发光二极管Ⅱ9收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅱ8从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅱ8产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器将接收到的数字信号传给数据处理模块，数据处理模块对接收到的数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央控制器；
中央处理器将结果传给显示屏3，并在显示屏3上显示检测结果，同时，中央处理器还将结果传给蓝牙模块，蓝牙模块利用无线传输模式将结果发送到数据库，对结果进行保存，蓝牙模块还能够接收外部信号，并传给中央控制器，以实现外部控制。
本发明的有益效果
(1)本发明提出一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测方法，该方法具有简单、无损、无侵入、快速检测的优势，同时开发的检测装置本身体积小，便于携带。
(2)本发明操作简单，只需按下按键，结果就显示到显示屏上，大量工作都由中央处理器完成，操作简单，对工作人员的技术水平和经验能力要求较低，便于在养殖场中应用。
(3)本发明采用两种波长的发光二极管作为光源，不但成本得到极大的降低，而且发光二极管寿命长、耗能低、发热小、光源稳定，能够集成到便携式检测装置中。
(4)本发明所提到的漫射光谱检测方法可扩展性强，方便向其他检测方向移植。
附图说明
本发明有如下附图：
图1母兔早期孕征检测装置整体图。
图2检测装置前视图。
图3检测装置后视图。
图4母兔早期孕征检测结构示意图。
图中：1-传输线；2-检测头；3-显示屏；4-工作指示灯；5-控制箱；6-发光二极管Ⅰ；7-光电接收二极管Ⅰ；8-光电接收二极管Ⅱ；9-发光二极管Ⅱ；10-外罩；11-控制按键；12-电源开关；13-充电接口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
为实现无损、无侵入、快速对母兔进行早期孕征检测，本发明采用漫射光谱对母兔进行检测，其结构图如图1、图2、图3所示，
1)整体结构
本发明所述装置主要由检测头2和控制箱5组成，检测头2与控制箱5通过传输线1连接。
所述控制箱5内部设有电路板，电路板上安装有供电模块、AD转换模块、中央控制器模块和蓝牙模块，所述中央控制器模块包括中央控制器和数据处理模块，所述控制箱5的外部还设有数据库。
控制箱5的长、宽、高分别为170mm，115mm、50mm，且尺寸可变。工作指示灯4固定在控制箱5内部的电路板上与中央控制器连接，工作指示灯4外露。控制箱5的后端面上设有电源开关12和充电接口13，并供电模块连接。
所述检测头2上设有控制按键11和显示屏3，所述检测头2的前端设有外罩10，外罩10上设有若干安装孔，若干安装孔内依次安装有发光二极管Ⅰ6、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8和发光二极管Ⅱ9；
所述供电模块分别与发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、控制按键11、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8、显示屏3、中央控制器模块和蓝牙模块连接，用于为发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、控制按键11、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8、显示屏3、中央控制器模块和蓝牙模块提供电源；
所述控制按键11与中央控制器连接，所述中央控制器分别与发光二极管Ⅰ6、发光二极管Ⅱ9、AD转换模块、显示屏3、数据处理模块和蓝牙模块连接，所述光电接收二极管Ⅰ7和光电接收二极管Ⅱ8均与AD转换模块连接，所述蓝牙模块与数据库连接；
控制按键11控制检测装置工作状态。
所述中央控制器用于接收控制按键11的信号，并向发光二极管Ⅰ6发出控制信号，发光二极管Ⅰ6收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅰ7用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅰ7产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器接收到数字信号后用于向发光二极管Ⅱ9发出控制信号，发光二极管Ⅱ9收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅱ8用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅱ8产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器用于将接收到的数字信号传给数据处理模块，
所述数据处理模块用于接收数字信号，对数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央控制器，
所述中央控制器用于将结果传给显示屏3，同时将结果传给蓝牙模块，
所述显示屏3用于显示检测结果信息，
所述蓝牙模块用于通过无线传输模式将收到的结果发送到数据库，所述数据库用于对收到的数据进行保存，
所述蓝牙模块还用于接收外部信号，并传给中央控制器，实现外部控制。
发光二极管Ⅰ6发出700nm～760nm波长的可见光，发光二极管Ⅱ9发出760nm～900nm波长的近红外光。为防止漏光，发光二极管陷入安装孔中。
光电接收二极管Ⅰ7和光电接收二极管Ⅱ8为光电转换传感器，不限于光电二极管，为防止漏光，光电二极管陷入安装孔中。且发光二极管Ⅰ6、光电接收二极管Ⅰ7、光电接收二极管Ⅱ8和发光二极管Ⅱ9之间的距离可调，数量可变，不限于固定值，布置方式不限于直线布置。
图4为检测装置结构示意图，具体工作过程如下所述：
使用时，首先将装置电源开关12打开，将检测头2的外罩10端面紧贴母兔腹部外侧(胚胎位置)，按下控制按键11，检测装置开始工作。
当按下控制按键11时，中央控制器收到控制按键11的信号，并向发光二极管Ⅰ6发出控制信号，发光二极管Ⅰ6收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅰ7从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅰ7产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器接收到数字信号后向发光二极管Ⅱ9发出控制信号，发光二极管Ⅱ9收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅱ8从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅱ8产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器将接收到的数字信号传给数据处理模块，数据处理模块对接收到的数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央处理器。中央处理器将结果传给显示屏3，并在显示屏3上显示。同时，中央处理器还将数据传给蓝牙模块，由蓝牙模块利用无线传输模式，发送到数据库，对数据进行保存。蓝牙模块也可以接收外部信号，并传给中央控制器，以实现外部控制。
其中供电模块为可重复式充电锂电池，并包括稳压、调压等外围电路。AD转换模块为模-数转换芯片及外围电路，主要有8位、16位、24位等。中央控制器模块为ARM系列单片机等其他控制芯片，集控制、数据处理于一体，主要有8位、16位和32位。蓝牙模块为蓝牙无线传输芯片及外围电路。数据库为PC数据库，能够储存检测装置上传的数据。数据处理模块为数据处理程序，包括各种信号处理的算法，包括降噪处理、滤波处理、变换处理、分类处理等。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，包括：控制箱(5)和检测头(2)；所述检测头(2)通过传输线(1)与控制箱(5)连接，
所述控制箱(5)内部设有电路板，电路板上安装有供电模块、AD转换模块、中央控制器模块和蓝牙模块，所述中央控制器模块包括中央控制器和数据处理模块，所述控制箱(5)的外部还设有数据库；
所述控制箱(5)的后端面上设有电源开关(12)和充电接口(13)，所述控制箱(5)的前端面左下方设有工作指示灯(4)，工作指示灯(4)与中央控制器连接，所述检测头(2)上设有控制按键(11)和显示屏(3)，所述检测头(2)的前端设有外罩(10)，外罩(10)上设有若干安装孔，若干安装孔内依次安装有发光二极管Ⅰ(6)、光电接收二极管Ⅰ(7)、光电接收二极管Ⅱ(8)和发光二极管Ⅱ(9)；
所述供电模块分别与发光二极管Ⅰ(6)、发光二极管Ⅱ(9)、AD转换模块、控制按键(11)、光电接收二极管Ⅰ(7)、光电接收二极管Ⅱ(8)、显示屏(3)、中央控制器模块和蓝牙模块连接，用于为发光二极管Ⅰ(6)、发光二极管Ⅱ(9)、AD转换模块、控制按键(11)、光电接收二极管Ⅰ(7)、光电接收二极管Ⅱ(8)、显示屏(3)、中央控制器模块和蓝牙模块提供电源；
所述控制按键(11)与中央控制器连接，所述中央控制器分别与发光二极管Ⅰ(6)、发光二极管Ⅱ(9)、AD转换模块、显示屏(3)、数据处理模块和蓝牙模块连接，所述光电接收二极管Ⅰ(7)和光电接收二极管Ⅱ(8)均与AD转换模块连接，所述蓝牙模块与数据库连接；
所述控制按键(11)用于控制检测装置的工作状态，
所述中央控制器用于接收控制按键(11)的信号，并向发光二极管Ⅰ(6)发出控制信号，发光二极管Ⅰ(6)收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅰ(7)用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅰ(7)产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器接收到数字信号后用于向发光二极管Ⅱ(9)发出控制信号，发光二极管Ⅱ(9)收到控制信号后发光，
所述光电接收二极管Ⅱ(8)用于从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，
所述AD转换模块用于将光电接收二极管Ⅱ(8)产生的电压转换为数字信号，并传给中央控制器，
所述中央控制器用于将接收到的数字信号传给数据处理模块，
所述数据处理模块用于接收数字信号，对数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央控制器，
所述中央控制器用于将结果传给显示屏(3)，同时将结果传给蓝牙模块，
所述显示屏(3)用于显示检测结果信息，
所述蓝牙模块用于通过无线传输模式将收到的结果发送到数据库，所述数据库用于对收到的数据进行保存，
所述蓝牙模块还用于接收外部信号，并传给中央控制器，实现外部控制。
2.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述发光二极管Ⅰ(6)发出700nm～760nm波长的可见光。
3.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述发光二极管Ⅱ(9)发出760nm～900nm波长的近红外光。
4.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述光电接收二极管Ⅰ(7)和光电接收二极管Ⅱ(8)为光电转换传感器。
5.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述电源开关(12)和充电接口(13)均与供电模块连接。
6.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述发光二极管Ⅰ(6)、光电接收二极管Ⅰ(7)、光电接收二极管Ⅱ(8)和发光二极管Ⅱ(9)之间的距离可调，发光二极管和光电接收二极管的数量根据实际情况进行调整，布置方式根据实际情况进行布置。
7.如权利要求1所述的基于漫射光谱的母兔早期孕征检测装置，其特征在于，所述供电模块为可重复式充电锂电池；所述AD转换模块包括模-数转换芯片及外围电路，所述中央控制器为ARM系列单片机，所述蓝牙模块包括蓝牙无线传输芯片及外围电路，所述数据库为PC数据库。
8.一种基于漫射光谱的母兔早期孕征检测方法，应用上述权利要求1-7任一权利要求所述的检测装置，其特征在于，具体步骤为：
使用时，首先将检测装置的电源开关(12)打开，将外罩(10)的端面紧贴母兔腹部外侧，按下控制按键(11)，检测装置开始工作；
中央控制器接收到控制按键(11)的信号，并向发光二极管Ⅰ(6)发出控制信号，发光二极管Ⅰ(6)收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅰ(7)从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅰ(7)产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器接收到数字信号后向发光二极管Ⅱ(9)发出控制信号，发光二极管Ⅱ(9)收到控制信号后发光，此时，光电接收二极管Ⅱ(8)从母兔腹部表面接收到漫射光，产生电压，中央控制器控制AD转换模块将光电接收二极管Ⅱ(8)产生的模拟电压转换为数字信号，并传给中央控制器；
中央控制器将接收到的数字信号传给数据处理模块，数据处理模块对接收到的数字信号进行处理，并利用处理之后的信号对所检测的母兔进行分类，判断是否为成功怀孕母兔，并将结果传给中央控制器；
中央处理器将结果传给显示屏(3)，并在显示屏(3)上显示检测结果，同时，中央处理器还将结果传给蓝牙模块，蓝牙模块利用无线传输模式将结果发送到数据库，对结果进行保存，蓝牙模块还能够接收外部信号，并传给中央控制器，以实现外部控制。
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