母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，解決小規(guī)模圈養(yǎng)母豬發(fā)情的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集單元、路由節(jié)點(diǎn)單元、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)處理單元和終端展示單元。所述數(shù)據(jù)采集單元安裝固定于豬舍中，數(shù)據(jù)采集單元與就近的路由節(jié)點(diǎn)單元相連，所有的路由節(jié)點(diǎn)單元與一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元相連，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與安裝在上位機(jī)中的數(shù)據(jù)處理單元相連，數(shù)據(jù)處理單元對(duì)接收的多組檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)情分析并將結(jié)果發(fā)送給終端展示單元，安裝在智能手機(jī)上的終端展示單元對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。本發(fā)明利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)多個(gè)豬舍的母豬發(fā)情情況，并能將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋到用戶的隨身移動(dòng)設(shè)備上，因此更高效、便捷、節(jié)省人員成本。
【專利說(shuō)明】母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)和方法，尤其是一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]母豬能否正常繁殖，主要取決于準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)其發(fā)情并且及時(shí)配種。適期配種是提高母豬受胎率的關(guān)鍵，也是種豬場(chǎng)管理母豬的重要環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)母豬發(fā)情的檢測(cè)方法主要是通過(guò)外部觀察，根據(jù)母豬的精神狀態(tài)，外部的變化和陰戶流出的粘性狀等判斷，這些方法主要有外部觀察法、爬跨鑒定法、人工試情法和壓背鑒定法等。這些檢測(cè)方法耗時(shí)耗力，誤判率高，生產(chǎn)效率底下，已經(jīng)不適合現(xiàn)代大規(guī)模的種豬養(yǎng)殖場(chǎng)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公布了一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。主要解決小規(guī)模圈養(yǎng)母豬發(fā)情的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)采集單元、路由節(jié)點(diǎn)單元、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)處理單元和終端展示單元。
[0005]數(shù)據(jù)采集單元包括:處理器模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理；電源管理模塊，用于為數(shù)據(jù)采集單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位；活動(dòng)量傳感器，用于采集母豬的活動(dòng)量；體溫傳感器，用于采集母豬的體溫；溫濕度傳感器，用于采集豬舍內(nèi)部環(huán)境的溫濕度；即10標(biāo)簽，設(shè)置于每一個(gè)母豬個(gè)體上，用于對(duì)母豬進(jìn)行標(biāo)識(shí)及存儲(chǔ)母豬信息；以及即10讀寫模塊，用于讀取即10標(biāo)簽來(lái)識(shí)別母豬個(gè)體洱3232接口電路，用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓；
[0006]數(shù)據(jù)采集單元中，處理器采用邛5148模塊，體溫傳感器、溫濕度傳感器和即10讀寫模塊通過(guò)數(shù)字輸入輸出口(010)和邛5148相連，而活動(dòng)量傳感器經(jīng)過(guò)該模塊的信號(hào)放大和穩(wěn)壓調(diào)理電路后與邛5148處理器模塊的010 口相連。3？3232芯片與見(jiàn)5148連接組成串口??！1邏輯電平轉(zhuǎn)83232邏輯電平電路，用于燒寫程序和邛5148與串口之間的信息交互。電源管理模塊通過(guò)電源適配器將2207的交流電壓轉(zhuǎn)化成電路和傳感器所需要的不同大小值的直流電壓。
[0007]數(shù)據(jù)采集單元安裝固定于豬舍中，負(fù)責(zé)采集和發(fā)送母豬的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)給就近的路由節(jié)點(diǎn)單元；
[0008]路由節(jié)點(diǎn)單元包括:處理器模塊，用于對(duì)路由節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理，接收和匯總數(shù)據(jù)采集單元傳送的數(shù)據(jù)；電源管理模塊，用于為路由節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位#3232串口轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓；
[0009]路由節(jié)點(diǎn)單元中，處理器采用邛5148模塊，8？3232芯片與邛5148連接組成串口XXI邏輯電平轉(zhuǎn)83232邏輯電平電路，電源管理模塊通過(guò)電源適配器將2207的交流電壓轉(zhuǎn)化成電路所需的直流電壓。
[0010]路由節(jié)點(diǎn)單元主要是利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)就近收集多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將這些數(shù)據(jù)集中發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元。路由節(jié)點(diǎn)單元參與路由發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集單元與協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元之間的通信距離。通過(guò)增加或減少路由節(jié)點(diǎn)單元的數(shù)量，能夠相應(yīng)地增加或減少了整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋范圍。
[0011]協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元包括:處理器模塊，用于對(duì)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理，匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元傳送的數(shù)據(jù)；電源管理模塊，用于為協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位洱3232串口轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓；
[0012]協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元中，處理器采用邛5148模塊，8？3232芯片與邛5148連接組成串口XXI邏輯電平轉(zhuǎn)83232邏輯電平電路，電源管理模塊通過(guò)電源適配器將2207的交流電壓轉(zhuǎn)化成電路所需的直流電壓。
[0013]協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將所有的數(shù)據(jù)通過(guò)串口集中發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)發(fā)起建立新的網(wǎng)絡(luò)，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，接收來(lái)數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)串口的方式發(fā)送到機(jī)端的數(shù)據(jù)處理單元。
[0014]數(shù)據(jù)處理單元安裝在上位機(jī)中，接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、發(fā)情分析和生成監(jiān)測(cè)結(jié)果。然后將結(jié)果通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端展示單元。
[0015]終端展示單元用來(lái)接收和展示數(shù)據(jù)處理單元發(fā)來(lái)的監(jiān)測(cè)結(jié)果信息。
[0016]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集單元、路由節(jié)點(diǎn)單元和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信與數(shù)據(jù)傳輸。在豬場(chǎng)中，系統(tǒng)的多個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)單元與一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元共同構(gòu)建了一個(gè)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)λ胸i舍的母豬發(fā)情情況進(jìn)行采集、傳輸。
[0017]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)豬舍的發(fā)情情況，并進(jìn)行集中展示。系統(tǒng)終端展示單元為遠(yuǎn)程的可移動(dòng)設(shè)備，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0018]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集單元和路由節(jié)點(diǎn)單元帶有存儲(chǔ)功能，當(dāng)達(dá)到存儲(chǔ)閾值時(shí)集中發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元，這一改進(jìn)能夠防止網(wǎng)絡(luò)堵塞。
[0019]一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，包括:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出。
[0020]數(shù)據(jù)采集，將一天劃分為6個(gè)時(shí)間區(qū)段，利用數(shù)據(jù)采集單元采集相關(guān)信息:活動(dòng)量傳感器采集母豬的活動(dòng)量；體溫傳感器采集母豬的體溫信息；溫濕度傳感器采集豬舍內(nèi)部環(huán)境的溫濕度；即10讀寫模塊識(shí)別母豬個(gè)體。數(shù)據(jù)采集單元每隔十分鐘上傳一次采集到的數(shù)據(jù)給就近的路由節(jié)點(diǎn)單元。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元上傳的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。
[0021]數(shù)據(jù)預(yù)處理，在上位機(jī)中數(shù)據(jù)處理單元首先對(duì)每個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取出有用的數(shù)據(jù)。計(jì)算出母豬的活動(dòng)量變化的差值、相對(duì)偏離程度、體溫平均值、環(huán)境溫度平均值等。
[0022]數(shù)據(jù)分析，在上位機(jī)中數(shù)據(jù)處理單元以預(yù)處理后得到的數(shù)據(jù)作為影響因素，通過(guò)模型分析判斷母豬是否發(fā)情。分別使用線性最小二乘估計(jì)和logistic回歸分析方法建立兩個(gè)不同的發(fā)情判斷模型進(jìn)行分析、判斷。
[0023]采用線性最小二乘估計(jì)的預(yù)測(cè)模型模型分析。令z表示第η天母豬的發(fā)情狀況，“0”表示未發(fā)情，“1”表示發(fā)情。ζ結(jié)果的產(chǎn)生分別受到6個(gè)時(shí)段中的5個(gè)指標(biāo)的影響，這五個(gè)指標(biāo)分別為:母豬同一時(shí)段前后兩天的活動(dòng)量變化之差，同一時(shí)段前后兩天母豬活動(dòng)量的相對(duì)偏離程度，母豬的活動(dòng)增加量的大小，母豬體溫平均值和環(huán)境平均值。根據(jù)最小二乘估計(jì)原理，可構(gòu)建線性觀測(cè)方程，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)代入上述模型公式中，會(huì)得到一個(gè)ζ值，通過(guò)比較ζ值與0和1的靠近程度來(lái)判斷母豬是否發(fā)情。當(dāng)ζ值較靠近0時(shí)，表示模型判斷結(jié)果為對(duì)應(yīng)豬圈沒(méi)有發(fā)情母豬；若2值較靠近1，則表示模型判斷對(duì)應(yīng)豬圈有發(fā)情母豬。
[0024]采用二值Logistic回歸模型分析。對(duì)于母豬是否發(fā)情的判斷結(jié)果只有發(fā)情和未發(fā)情兩種，影響因素為6個(gè)時(shí)段的5項(xiàng)指標(biāo):母豬同一時(shí)段前后兩天的活動(dòng)量變化之差，同一時(shí)段前后兩天母豬活動(dòng)量的相對(duì)偏離程度，母豬的活動(dòng)增加量的大小，母豬體溫平均值和環(huán)境平均值。對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二值Logistic回歸分析，回歸方法為強(qiáng)迫引入法。設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)模型檢測(cè)的結(jié)果大于這個(gè)閾值時(shí)判斷又發(fā)情母豬，反之則沒(méi)有。
[0025]結(jié)果輸出，在上位機(jī)中的數(shù)據(jù)處理單元將分析和判斷的結(jié)果發(fā)送給終端展示單元，安裝在遠(yuǎn)程便攜設(shè)備中的終端展示單元對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行展示，使得用戶通過(guò)便攜設(shè)備能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)整個(gè)豬場(chǎng)的發(fā)情情況。
[0026]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集獲取多組原始的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的計(jì)算與處理；數(shù)據(jù)分析通過(guò)構(gòu)建模型對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷并生成相應(yīng)的結(jié)果；結(jié)果輸出將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果展示給用戶。
[0027]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，利用母豬活動(dòng)量，輔助母豬近身體溫度和環(huán)境溫濕度信息來(lái)實(shí)現(xiàn)母豬發(fā)情的判斷識(shí)別。通過(guò)采集和分析母豬的活動(dòng)量、體溫?cái)?shù)據(jù)，總結(jié)發(fā)情母豬的活動(dòng)特征規(guī)律，建立發(fā)情母豬的判斷模型來(lái)鑒定母豬是否發(fā)情。
[0028]所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)系統(tǒng)構(gòu)建的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采集多個(gè)豬舍內(nèi)的發(fā)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。利用遠(yuǎn)程的可移動(dòng)設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一展示。
[0029]本發(fā)明將新興的短距離、底復(fù)雜、低功耗、低速率、低成本的ZigBee無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于種豬養(yǎng)殖場(chǎng)，可以提聞鑒定發(fā)情的準(zhǔn)確率，減少養(yǎng)殖場(chǎng)的人工成本等。
[0030]就相同的發(fā)明創(chuàng)造同時(shí)申請(qǐng)了發(fā)明和實(shí)用新型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為豬舍結(jié)構(gòu)及本發(fā)明專利數(shù)據(jù)采集單元安裝位置。
[0032]圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集單元硬件框圖。
[0033]圖3為本發(fā)明路由節(jié)點(diǎn)單元硬件框圖。
[0034]圖4為本發(fā)明的母豬體溫采集流程。
[0035]圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)操作流程。
[0036]圖6為本發(fā)明的溫濕度采集流程。
[0037]圖7為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳遞流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和溫度、熱釋電紅外傳感器等設(shè)計(jì)基于JN5148微控制器組建的ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用于遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)母豬發(fā)情情況。通過(guò)傳感器測(cè)量母豬活動(dòng)量、體溫等數(shù)據(jù)，建立發(fā)情檢測(cè)模型，判斷和識(shí)別發(fā)情母豬。
[0039]母豬發(fā)情時(shí)的運(yùn)動(dòng)特征與正常時(shí)明顯不同，身體溫度也會(huì)增加，而且環(huán)境溫度的高低也會(huì)對(duì)母豬發(fā)情產(chǎn)生影響。又由于母豬每天的運(yùn)動(dòng)量曲線具有周期性特點(diǎn)。因此將母豬活動(dòng)量的變化、母豬體溫變化和環(huán)境溫度的變化作為影響因素，采用基于線性最小二乘估計(jì)和logistic回歸分析的方法分別建立母豬發(fā)情預(yù)測(cè)模型。
[0040]在豬場(chǎng)進(jìn)行母豬活動(dòng)量、體溫和環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集。每個(gè)豬舍的長(zhǎng)度為50m，寬度為9m，每個(gè)豬舍之間相距100m。豬舍內(nèi)每個(gè)豬圈長(zhǎng)2.7m、寬2m，一般存放1?4頭母豬。以配種豬舍內(nèi)的8個(gè)豬圈為例，每個(gè)豬圈各安裝一臺(tái)母豬發(fā)情監(jiān)測(cè)設(shè)備(終端節(jié)點(diǎn))。將同批次斷奶的母豬分別趕入到8個(gè)豬圈當(dāng)中，每個(gè)豬圈存放1?4頭母豬，并且將以后被飼養(yǎng)員檢測(cè)出發(fā)情的母豬移出豬圈，等到最后清欄時(shí)將所有剩下的未發(fā)情母豬全部帶走，并將下一批次斷奶的母豬趕入8個(gè)實(shí)驗(yàn)豬圈內(nèi)。豬圈內(nèi)床面為水泥地板，母豬可自由飲水，每天07:00和16:00分別喂一次食。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
[0041]安裝固定于豬舍的數(shù)據(jù)采集單元利用傳感器采集母豬的相關(guān)信息:
[0042](1)母豬活動(dòng)量的采集。系統(tǒng)設(shè)置一熱釋電紅外傳感器采集母豬的活動(dòng)量數(shù)據(jù)。該傳感器被配置為在接收到外界輻射時(shí)產(chǎn)生溫度變化，繼而發(fā)出一相應(yīng)的電信號(hào)。將熱釋電紅外傳感器模塊的OUT端與JN5148芯片的D108相連，要獲得活動(dòng)量數(shù)據(jù)只需計(jì)量一段時(shí)間內(nèi)D108 口產(chǎn)生高電平的個(gè)數(shù)?！揪唧w實(shí)施方式】中通過(guò)每十分鐘計(jì)量D108 口上升沿電平的個(gè)數(shù)作為母豬的活動(dòng)量數(shù)據(jù)。
[0043](2)母豬體溫的采集。系統(tǒng)采用紅外溫度傳感器采集母豬的體溫?cái)?shù)據(jù)。其測(cè)量輸出的溫度數(shù)據(jù)是探頭圓形視場(chǎng)內(nèi)物體的平均溫度值，所測(cè)值為代表母豬在所處環(huán)境中體溫的近似值。體溫?cái)?shù)據(jù)采集是通過(guò)在協(xié)議棧的物理層和應(yīng)用層中添加溫度傳感器的驅(qū)動(dòng)代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在協(xié)議棧的應(yīng)用層任務(wù)中包含一個(gè)專門的事件用于溫度傳感器讀取溫度信息并發(fā)送給協(xié)調(diào)器。
[0044](3)豬舍環(huán)境溫濕度的采集。系統(tǒng)采用溫濕度傳感器采集豬舍內(nèi)部環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，它有其固定的協(xié)議。在發(fā)送每一個(gè)命令之前需要有一個(gè)傳輸初始化信號(hào)，即一個(gè)傳輸起始序列:由主機(jī)拉低DATA線，在DATA為低電平期間，SCK線發(fā)送一個(gè)高一低一高的序列。
[0045](4)母豬個(gè)體信息的采集。系統(tǒng)采用RFID讀寫模塊采集豬舍內(nèi)的母豬個(gè)體信息，便于用戶確定發(fā)情豬只的個(gè)體。
[0046]數(shù)據(jù)采集單元每隔一段時(shí)間通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向就近的路由節(jié)點(diǎn)單元發(fā)送一次采集到的數(shù)據(jù)。
[0047]路由節(jié)點(diǎn)單元主要功能是作為中繼來(lái)傳輸和保存網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù):
[0048](1)加入網(wǎng)絡(luò)。路由節(jié)點(diǎn)單元上電或復(fù)位并完成初始化后，會(huì)在指定的信道上發(fā)出請(qǐng)求并根據(jù)得到的回應(yīng)來(lái)確定加入哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所加入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)ID必須與預(yù)設(shè)值完全一致，節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)后，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)自身的情況(路由表是否有空間，該類型子節(jié)點(diǎn)是否達(dá)到上限等)判斷是否允許其加入，成功加入網(wǎng)絡(luò)后協(xié)議棧也會(huì)產(chǎn)生E_JENIE_肥！'1081^1？事件。加入網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)深度為1的路由節(jié)點(diǎn)會(huì)注冊(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，其它節(jié)點(diǎn)通過(guò)請(qǐng)求該服務(wù)即可獲得具有這些服務(wù)的路由節(jié)點(diǎn)的嫩￠:地址。如未加入網(wǎng)絡(luò)則注冊(cè)會(huì)失敗，因此需要在2」別1【肥！'10腿』？事件產(chǎn)生后注冊(cè)服務(wù)。
[0049](2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。為了減少網(wǎng)絡(luò)堵塞的可能，當(dāng)數(shù)據(jù)采集單元采集到的傳感器數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于閾值時(shí)，可以將數(shù)據(jù)暫時(shí)保存在一些路由節(jié)點(diǎn)單元上，并等待協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元來(lái)主動(dòng)獲取這些數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)采集單元釆集到的數(shù)據(jù)接近或超過(guò)閾值時(shí)可將數(shù)據(jù)直接發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元，以免延誤處理險(xiǎn)情的時(shí)機(jī)，網(wǎng)絡(luò)深度為1的路由節(jié)點(diǎn)單元具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
[0050]路由節(jié)點(diǎn)單元將就近收集到的多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)集中發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元。
[0051]協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元的主要作用是建立網(wǎng)絡(luò)，為了防止大量節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)阻塞，數(shù)據(jù)采集單元一般會(huì)將數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡(luò)深度為1的路由節(jié)點(diǎn)單元上，等待協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元來(lái)獲取數(shù)據(jù)。
[0052](1)網(wǎng)絡(luò)建立。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后，首先會(huì)確定一個(gè)信道來(lái)建立網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)確定信道以后協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)會(huì)檢查是否存在網(wǎng)絡(luò)沖突，然后節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)10建立網(wǎng)絡(luò)，然后等待其它節(jié)點(diǎn)加入。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)上電或復(fù)位后協(xié)議棧會(huì)首先運(yùn)行
()，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行配置，然后協(xié)議棧會(huì)調(diào)用061116^? 11111: (13001^，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化，并通過(guò)6了61116；仏代函數(shù)以協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的身份啟動(dòng)協(xié)議棧，如果網(wǎng)絡(luò)建立成功會(huì)產(chǎn)生協(xié)議棧事件肥I冊(cè)1?-即。
[0053](2)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)建立且穩(wěn)定后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元將通過(guò)請(qǐng)求數(shù)據(jù)保存服務(wù)，已注冊(cè)這些服務(wù)的路由節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)請(qǐng)求予以回應(yīng)，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)將回應(yīng)的節(jié)點(diǎn)地址全部保存起來(lái)，此后協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)定期的對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，以獲取保存的數(shù)據(jù)。當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)保存過(guò)多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，路由節(jié)點(diǎn)也會(huì)主動(dòng)的將數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。
[0054](3)串口程序。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)提取完數(shù)據(jù)以后要將其發(fā)送給計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)使用邛5148模塊內(nèi)部的獨(dú)立的串口 0接收數(shù)據(jù)，在使用串口之前要對(duì)串口進(jìn)行初始化配置。設(shè)置之后即可直接通過(guò)串口 0向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。串口收到數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用處理硬件中斷事件的函數(shù)判斷是否中斷，然后利用函數(shù)即可讀取串口收到的數(shù)據(jù)。
[0055]在協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元與上位機(jī)采用串口通信時(shí)均會(huì)采用“消息類型地址+數(shù)據(jù)長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)”這種消息格式進(jìn)行通信，通過(guò)這樣規(guī)定能很方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0056]數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)使用串口接收工具接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)。首先選擇合適的串口和需連接的服務(wù)器，測(cè)試串口是否被正常打開和服務(wù)器是否正常連接，如果都兩者都正常的話，先預(yù)讀接收緩沖區(qū)以清除殘留數(shù)據(jù)，進(jìn)入等待數(shù)據(jù)狀態(tài)；數(shù)據(jù)進(jìn)入接收緩沖區(qū)后，程序依次讀取緩沖區(qū)現(xiàn)有的所有數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化成字符串型數(shù)據(jù)，在字符串?dāng)?shù)據(jù)中尋找第一個(gè)數(shù)據(jù)的開始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志，若不能找到，則返回開始讀取新的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；若能找到，則把該條數(shù)據(jù)內(nèi)容插入到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表單中，然后繼續(xù)查找下一條數(shù)據(jù)，如此循環(huán)往復(fù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的接收。
[0057]數(shù)據(jù)采集，通過(guò)將一天劃分為6個(gè)時(shí)間區(qū)段，分別對(duì)母豬的活動(dòng)量、體溫、環(huán)境溫濕度和即10數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集單元每隔十分鐘上傳一次傳感器采集到的數(shù)據(jù)。
[0058]數(shù)據(jù)預(yù)處理，對(duì)每個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取出有用的數(shù)據(jù)。計(jì)算出母豬的活動(dòng)量變化的差值、相對(duì)偏離程度、體溫平均值、環(huán)境溫度平均值等。
[0059]數(shù)據(jù)分析，以預(yù)處理后得到的數(shù)據(jù)作為影響因素，通過(guò)模型分析判斷母豬是否發(fā)情。分別使用線性最小二乘估計(jì)和logistic回歸分析方法建立兩個(gè)不同的發(fā)情判斷模型進(jìn)行分析、判斷。
[0060]采用線性最小二乘估計(jì)的預(yù)測(cè)模型模型分析。令ζ表示第η天母豬的發(fā)情狀況，“0”表示未發(fā)情，“1”表示發(fā)情。ζ結(jié)果的產(chǎn)生分別受到6個(gè)不同時(shí)段中D(m，η)、R(m, η)、D(m, η) XR(m, η)、S(m, η)和Τ(m, η)的影響，根據(jù)最小二乘估計(jì)原理，可構(gòu)建線性觀測(cè)方程。將單個(gè)豬圈單天采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后的所得到的數(shù)據(jù)作為1組數(shù)據(jù)，該模型的建立使用了系統(tǒng)采集得到的35組樣本數(shù)據(jù)。將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)代入上述模型公式中，會(huì)得到一個(gè)ζ值，通過(guò)比較ζ值與0和1的靠近程度來(lái)判斷母豬是否發(fā)情。當(dāng)ζ值較靠近0時(shí)，表示模型判斷結(jié)果為對(duì)應(yīng)豬圈沒(méi)有發(fā)情母豬；若ζ值較靠近1，則表示模型判斷對(duì)應(yīng)豬圈有發(fā)情母豬。
[0061]采用二值Logistic回歸模型分析。對(duì)于母豬是否發(fā)情的判斷結(jié)果只有發(fā)情和未發(fā)情兩種，影響因素包括6個(gè)時(shí)段的D、R、DXR、S和T。對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二值Logistic回歸分析，回歸方法為強(qiáng)迫引入法(Enter)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次擬合試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)選擇每個(gè)時(shí)段的DXR作為單一自變量得到結(jié)果的準(zhǔn)確率比D、R、DXR、S和T之間的任何一種組合得結(jié)果的準(zhǔn)確率都要高，因此，將I時(shí)段和II時(shí)段的DXR分別作為方程的自變量xl和x2建立回歸方程。設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)模型檢測(cè)的結(jié)果大于這個(gè)閾值時(shí)判斷又發(fā)情母豬，反之則沒(méi)有。
[0062]終端展示單元安裝在用戶的Android系統(tǒng)智能手機(jī)上，主要用來(lái)接收和展示數(shù)據(jù)處理單元發(fā)來(lái)的監(jiān)測(cè)結(jié)果信息。若判斷結(jié)果為豬圈有發(fā)情母豬，會(huì)將豬圈的位置信息和發(fā)情時(shí)間發(fā)送給手機(jī)App，App根據(jù)發(fā)情時(shí)間提示管理人員按照計(jì)劃日期對(duì)發(fā)情母豬進(jìn)行配種。進(jìn)而提醒飼養(yǎng)員掌握配種時(shí)間和及時(shí)對(duì)被檢測(cè)發(fā)情母豬進(jìn)行配種。
[0063]上面所述的實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、路由節(jié)點(diǎn)單元、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)處理單元和終端展示單元； 數(shù)據(jù)采集單元包括:處理器模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理；電源管理模塊，用于為數(shù)據(jù)采集單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位；活動(dòng)量傳感器，用于采集母豬的活動(dòng)量；體溫傳感器，用于采集母豬的體溫；溫濕度傳感器，用于采集豬舍內(nèi)部環(huán)境的溫濕度；RFID標(biāo)簽，設(shè)置于每一個(gè)母豬個(gè)體上，用于對(duì)母豬進(jìn)行標(biāo)識(shí)及存儲(chǔ)母豬信息；以及RFID讀寫模塊，用于讀取RFID標(biāo)簽來(lái)識(shí)別母豬個(gè)體；RS232接口電路，用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓； 數(shù)據(jù)采集單元將所采集的信息發(fā)送給就近的路由節(jié)點(diǎn)單元； 路由節(jié)點(diǎn)單元包括:處理器模塊，用于對(duì)路由節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理，接收和匯總數(shù)據(jù)采集單元傳送的數(shù)據(jù)；電源管理模塊，用于為路由節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位；RS232串口轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓； 路由節(jié)點(diǎn)單元接收附近多個(gè)數(shù)據(jù)采集單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)集中發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元； 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元包括:處理器模塊，用于對(duì)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊進(jìn)行管理，匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元傳送的數(shù)據(jù)；電源管理模塊，用于為協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元的各個(gè)模塊提供電力；復(fù)位電路，用于在系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位；RS232串口轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集單元的通信電壓； 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將所有的數(shù)據(jù)集中發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元； 數(shù)據(jù)處理單元安裝在上位機(jī)中，接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、發(fā)情分析和生成監(jiān)測(cè)結(jié)果。然后將結(jié)果通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端展示單元。 終端展示單元用來(lái)接收和展示數(shù)據(jù)處理單元發(fā)來(lái)的監(jiān)測(cè)結(jié)果信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元、路由節(jié)點(diǎn)單元和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信與數(shù)據(jù)傳輸。在豬場(chǎng)中多個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)單元與一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元共同構(gòu)建了一個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)豬舍的發(fā)情情況，并進(jìn)行集中展示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:終端展示單元為遠(yuǎn)程的可移動(dòng)設(shè)備，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元和路由節(jié)點(diǎn)單元帶有存儲(chǔ)功能，當(dāng)達(dá)到存儲(chǔ)閾值時(shí)集中發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元，這一改進(jìn)能夠防止網(wǎng)絡(luò)堵塞。
6.一種母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出。 數(shù)據(jù)采集，將一天劃分為6個(gè)時(shí)間區(qū)段，利用數(shù)據(jù)采集單元采集相關(guān)信息:活動(dòng)量傳感器采集母豬的活動(dòng)量；體溫傳感器采集母豬的體溫信息；溫濕度傳感器采集豬舍內(nèi)部環(huán)境的溫濕度；RFID讀寫模塊識(shí)別母豬個(gè)體。數(shù)據(jù)采集單元每隔十分鐘上傳一次采集到的數(shù)據(jù)給就近的路由節(jié)點(diǎn)單元。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單元匯總所有路由節(jié)點(diǎn)單元上傳的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。 數(shù)據(jù)預(yù)處理，在上位機(jī)中數(shù)據(jù)處理單元首先對(duì)每個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取出有用的數(shù)據(jù)。計(jì)算出母豬的活動(dòng)量變化的差值、相對(duì)偏離程度、體溫平均值、環(huán)境溫度平均值等。 數(shù)據(jù)分析，在上位機(jī)中數(shù)據(jù)處理單元以預(yù)處理后得到的數(shù)據(jù)作為影響因素，通過(guò)模型分析判斷母豬是否發(fā)情。分別使用線性最小二乘估計(jì)和logistic回歸分析方法建立兩個(gè)不同的發(fā)情判斷模型進(jìn)行分析、判斷。 結(jié)果輸出，在上位機(jī)中的數(shù)據(jù)處理單元將分析和判斷的結(jié)果發(fā)送給終端展示單元，安裝在遠(yuǎn)程便攜設(shè)備中的終端展示單元對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行展示，使得用戶通過(guò)便攜設(shè)備能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)整個(gè)豬場(chǎng)的發(fā)情情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:通過(guò)母豬的活動(dòng)量，輔助以母豬近身體溫度和環(huán)境溫度來(lái)判斷和識(shí)別母豬是否發(fā)情。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:通過(guò)系統(tǒng)構(gòu)建的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采集多個(gè)豬舍內(nèi)的發(fā)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:利用遠(yuǎn)程的可移動(dòng)設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一展示。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述母豬發(fā)情遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:利用線性最小二乘法和基于logistic回歸分析法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析母豬體溫和環(huán)境溫度的平均值，母豬每個(gè)時(shí)段活動(dòng)量的平均值、偏離值和相對(duì)增加量。
【文檔編號(hào)】A01K67/02GK104396865SQ201410594639
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】鄭麗敏, 方雄武, 楊璐, 張 浩 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)