專利名稱：基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及母豬福利養(yǎng)殖、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)群養(yǎng)母豬飲水行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。目前，母豬的飲水是最值得關(guān)注的動(dòng)物行為之一，水是母豬需求量最大的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，飲水行為是母豬健康與否的重要判斷依據(jù)。我國(guó)目前的母豬養(yǎng)殖主要采用限喂欄，這種喂養(yǎng)方式嚴(yán)重限制了母豬自由活動(dòng)的空間，不符合動(dòng)物福利要求，歐盟已經(jīng)決定于2013年禁止使用限喂欄，對(duì)妊娠期母豬采用群養(yǎng)方式飼養(yǎng)，有必要針對(duì)這種飼養(yǎng)模式下的母豬飲水行為設(shè)計(jì)一套智能化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前無(wú)線通信、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到應(yīng)用，但是母豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中的自動(dòng)化設(shè)備并不多見(jiàn)，特別是利用現(xiàn)代電子、通信技術(shù)精確監(jiān)測(cè)、分析群養(yǎng)母豬個(gè)體飲水行則更是空白。健康母豬飲水行為有規(guī)律可循，母豬個(gè)體飲水行為是否正常可以作為判斷動(dòng)物健康狀況的重要指標(biāo)，養(yǎng)殖人員每天僅需重點(diǎn)關(guān)注飲水行為異常的母豬個(gè)體，及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)健康問(wèn)題的母豬，大大降低疾病帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也減少人工消耗的時(shí)間和精力。因此，對(duì)于群養(yǎng)母豬個(gè)體飲水行為的自動(dòng)化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)寬帶傳輸是亟待的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)母豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中的自動(dòng)化設(shè)備缺少的問(wèn)題，提出一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括多個(gè)飲水點(diǎn)設(shè)備、 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及中心服務(wù)器，在各待監(jiān)測(cè)豬舍中的飲水點(diǎn)均設(shè)有一飲水點(diǎn)設(shè)備，各飲水點(diǎn)設(shè)備均包括飲水器、圖像傳感器、處理器、紅外感應(yīng)模塊、流量計(jì)和飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee協(xié)調(diào)器，所述的紅外感應(yīng)模塊安裝在飲水器的上方，用于感應(yīng)母豬貼近飲水器，各紅外感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)處理器的感應(yīng)信號(hào)端相連，各處理器的圖像信號(hào)控制端、流量信號(hào)控制端分別與對(duì)應(yīng)的圖像傳感器、流量計(jì)的信號(hào)端雙向連接，各處理器的通訊信號(hào)端通過(guò)對(duì)應(yīng)的ZigBee協(xié)調(diào)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的ZigBee協(xié)調(diào)器無(wú)線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器無(wú)線連接。本發(fā)明的飲水器的兩側(cè)均設(shè)有第一擋板，兩第一擋板的上方安裝第二擋板，在該第二擋板上安裝紅外感應(yīng)模塊。。本發(fā)明的第一擋板為水泥擋板，第二擋板為亞克力擋板。本發(fā)明的第一擋板高1. 5m、寬0. 6m，兩第一擋板的間距為0. 6m。這個(gè)系統(tǒng)中兩第一擋板的作用是保證一次只有一只豬接近飲水器，由于兩第一擋板間距設(shè)定為0. 6m,因此豬的體型最好比較大，母豬符合這一要求。本發(fā)明的處理器采用ARM處理器，圖像傳感器采用CMOS圖像傳感器，該圖像傳感器通過(guò)ARM處理器的CMOS攝像頭接口與ARM處理器連接。一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括以下步驟
(a)、在各待監(jiān)測(cè)豬舍中，對(duì)待檢測(cè)母豬進(jìn)行編號(hào)標(biāo)記于豬背上，紅外感應(yīng)模塊對(duì)進(jìn)入飲水點(diǎn)的母豬進(jìn)行探測(cè)，一旦探測(cè)到有母豬進(jìn)入飲水點(diǎn)，紅外感應(yīng)模塊輸出的電平信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖接|發(fā)處理器記錄開(kāi)始時(shí)間，處理器驅(qū)動(dòng)圖像傳感器拍攝圖像并存儲(chǔ)，同時(shí)讀取流量計(jì)的數(shù)值；
(b)、當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測(cè)到有母豬離開(kāi)飲水點(diǎn)時(shí)，紅外感應(yīng)模塊的輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖皆俅斡|發(fā)處理器記錄結(jié)束時(shí)間(處理器通過(guò)檢測(cè)電平上升沿判斷有豬進(jìn)入飲水點(diǎn))，檢測(cè)下降沿判斷豬離開(kāi)，同時(shí)處理器讀取流量計(jì)的數(shù)值；
(C)、處理器通過(guò)數(shù)字識(shí)別方法對(duì)步驟(a)中拍攝的圖像進(jìn)行識(shí)別讀取豬背上的編號(hào)， 記錄該母豬的編號(hào)；
(d)、處理器將兩次流量計(jì)讀數(shù)相減得到對(duì)應(yīng)母豬的飲水量，隨后處理器將飲水點(diǎn)ID 號(hào)、此次飲水的母豬編號(hào)、開(kāi)始飲水、結(jié)束飲水的時(shí)間和飲水量通過(guò)串口發(fā)送給飲水點(diǎn)設(shè)備 ZigBee模塊，飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到中心服務(wù)器。本發(fā)明的紅外感應(yīng)模塊的感應(yīng)距離為0. 8-1. ail。本發(fā)明的步驟(a)中，圖像傳感器拍攝至少一幀圖像。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法還包括查詢步驟中心服務(wù)器工作人員輸入想要查詢的飲水點(diǎn)的ID號(hào)，中心服務(wù)器將該ID號(hào)通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到其管理的所有飲水點(diǎn)處理器中，收到ID號(hào)的處理器比較該ID與其自身ID，若匹配則對(duì)應(yīng)處理器將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)到的母豬飲水信息通過(guò)飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊發(fā)送到網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心服務(wù)器；若ID號(hào)匹配不成功，則該飲水點(diǎn)的處理器丟棄從網(wǎng)關(guān)收到飲水點(diǎn)查詢ID信息。本發(fā)明的中心服務(wù)器根據(jù)專家決策系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行判斷，若母豬個(gè)體飲水次數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值上限或低于閾值下限，則報(bào)警并將結(jié)果通過(guò)短信人員。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的系統(tǒng)采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)自動(dòng)識(shí)別飲水母豬編號(hào)，采用水流量計(jì)采集母豬單次飲水量，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確記錄母豬個(gè)體日飲水頻率及日消耗水量，避免了人為觀察飲水行為過(guò)程中的主觀性強(qiáng)、精確度、穩(wěn)定性不夠的缺點(diǎn)。本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)采用3G撥號(hào)和以太網(wǎng)兩種方式與服務(wù)器連接，有效解決了豬舍地處偏僻而無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控的問(wèn)題，而采用3G網(wǎng)絡(luò)比GPRS網(wǎng)絡(luò)在速度上有了很大的提高，因此，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)效率更高、優(yōu)越性更明顯；還簡(jiǎn)化了網(wǎng)關(guān)與中心服務(wù)器之間的通信。本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)采用ZigBee無(wú)線通信協(xié)議與飲水點(diǎn)ARM通信，這種無(wú)線通信方式避免了傳統(tǒng)布線帶來(lái)的成本和穩(wěn)定性上的不足，高度的魯棒性能夠保證本系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。此外，ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有高度的實(shí)時(shí)性，方便數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，保證系統(tǒng)的工作效率。飲水行為是母豬健康與否的重要判斷依據(jù)，本系統(tǒng)利用自動(dòng)化技術(shù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)母豬日飲水頻率及水資源的日消耗總量，系統(tǒng)能夠?qū)⑺牧慨惓５哪肛i個(gè)體編號(hào)自動(dòng)發(fā)送給養(yǎng)殖人員，使得這個(gè)母豬能夠得到及時(shí)的關(guān)注，從而降低疾病對(duì)母豬的生長(zhǎng)、生產(chǎn)影響，有效提升了母豬養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的飲水點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法的實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括多個(gè)飲水點(diǎn)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及中心服務(wù)器，在各待監(jiān)測(cè)豬舍中的飲水點(diǎn)均設(shè)有一飲水點(diǎn)設(shè)備，各飲水點(diǎn)設(shè)備均包括飲水器、圖像傳感器、處理器、紅外感應(yīng)模塊、流量計(jì)和飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee協(xié)調(diào)器，所述的紅外感應(yīng)模塊安裝在飲水器的上方，用于感應(yīng)母豬貼近飲水器， 各紅外感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)處理器的感應(yīng)信號(hào)端相連，各處理器的圖像信號(hào)控制端、流量信號(hào)控制端分別與對(duì)應(yīng)的圖像傳感器、流量計(jì)的信號(hào)端雙向連接，各處理器的通訊信號(hào)端通過(guò)對(duì)應(yīng)的ZigBee協(xié)調(diào)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的ZigBee協(xié)調(diào)器無(wú)線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器無(wú)線連接。本發(fā)明的飲水器的兩側(cè)均設(shè)有第一擋板，兩第一擋板的上方安裝第二擋板，在該第二擋板上安裝紅外感應(yīng)模塊。。本發(fā)明的第一擋板為水泥擋板，第二擋板為亞克力擋板。本發(fā)明的第一擋板高1. 5m、寬0. 6m，兩第一擋板的間距為0. 6m。這個(gè)系統(tǒng)中兩第一擋板的作用是保證一次只有一只豬接近飲水器，由于兩第一擋板間距設(shè)定為0. 6m,因此豬的體型最好比較大，母豬符合這一要求。本發(fā)明的處理器采用ARM處理器，圖像傳感器采用CMOS圖像傳感器，該圖像傳感器通過(guò)ARM處理器的CMOS攝像頭接口與ARM處理器連接。如圖3所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括以下步驟
(a)、在各待監(jiān)測(cè)豬舍中，對(duì)待檢測(cè)母豬進(jìn)行編號(hào)標(biāo)記于豬背上，紅外感應(yīng)模塊對(duì)進(jìn)入飲水點(diǎn)的母豬進(jìn)行探測(cè)，一旦探測(cè)到有母豬進(jìn)入飲水點(diǎn)，紅外感應(yīng)模塊輸出的電平信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖接|發(fā)處理器記錄開(kāi)始時(shí)間，處理器驅(qū)動(dòng)圖像傳感器拍攝圖像并存儲(chǔ)，同時(shí)讀取流量計(jì)的數(shù)值；
(b)、當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測(cè)到有母豬離開(kāi)飲水點(diǎn)時(shí)，紅外感應(yīng)模塊的輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖皆俅斡|發(fā)處理器記錄結(jié)束時(shí)間，處理器通過(guò)檢測(cè)電平上升沿判斷有豬進(jìn)入飲水點(diǎn)，檢測(cè)下降沿判斷豬離開(kāi)，同時(shí)處理器讀取流量計(jì)的數(shù)值；
(C)、處理器通過(guò)數(shù)字識(shí)別方法對(duì)步驟(a)中拍攝的圖像進(jìn)行識(shí)別讀取豬背上的編號(hào)， 記錄該母豬的編號(hào)；
(d)、處理器將兩次流量計(jì)讀數(shù)相減得到對(duì)應(yīng)母豬的飲水量，隨后處理器將飲水點(diǎn)ID 號(hào)、此次飲水的母豬編號(hào)、開(kāi)始飲水、結(jié)束飲水的時(shí)間和飲水量通過(guò)串口發(fā)送給飲水點(diǎn)設(shè)備 ZigBee模塊，飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到中心服務(wù)器。本發(fā)明的紅外感應(yīng)模塊的感應(yīng)距離為0. 8-1. an。本發(fā)明的步驟(a)中，圖像傳感器拍攝至少一幀圖像。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法還包括查詢步驟中心服務(wù)器工作人員輸入想要查詢的飲水點(diǎn)的ID號(hào)，中心服務(wù)器將該ID號(hào)通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到其管理的所有飲水點(diǎn)處理器中，收到ID號(hào)的處理器比較該ID與其自身ID，若匹配則對(duì)應(yīng)處理器將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)到的母豬飲水信息通過(guò)飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊發(fā)送到網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心服務(wù)器；若ID號(hào)匹配不成功，則該飲水點(diǎn)的處理器丟棄從網(wǎng)關(guān)收到飲水點(diǎn)查詢ID信息。本發(fā)明的中心服務(wù)器根據(jù)專家決策系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行判斷，若母豬個(gè)體飲水次數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值上限或低于閾值下限，則報(bào)警并將結(jié)果通過(guò)短信人員。具體實(shí)施時(shí) (1)飲水點(diǎn)設(shè)備
如圖2所示，飲水監(jiān)測(cè)點(diǎn)是飲水行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成單元，需要具備水流量采集、 母豬編號(hào)識(shí)別、數(shù)據(jù)處理、無(wú)線通信等功能。結(jié)合母豬飲水行為監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，飲水監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)飲水器兩側(cè)的水泥擋板確保每次僅有一頭母豬接近飲水器，在上方的擋板上安置CMOS圖像傳感器0V7620，該傳感器通過(guò)ARM S3C2440開(kāi)發(fā)板上的CMOS攝像頭接口與ARM處理器連接，24h監(jiān)測(cè)母豬飲水行為。在上方擋板上安裝紅外感應(yīng)模塊，調(diào)節(jié)感應(yīng)距離為lm，當(dāng)有母豬接近飲水器時(shí)會(huì)觸發(fā)紅外感應(yīng)模塊，將感應(yīng)輸出高電平連接到開(kāi)發(fā)板上的I/O 口，ARM處理器不斷檢測(cè)該I/O 口電平，若有高電平信號(hào)則驅(qū)動(dòng)0V7620拍攝一幅圖片并將該圖片存入存儲(chǔ)器，通過(guò)號(hào)碼識(shí)別算法識(shí)別其編號(hào)。為了降低光線變化對(duì)圖像采集的影響，使用兩個(gè)環(huán)形白色光源為監(jiān)測(cè)點(diǎn)提供均勻光照。水流量計(jì)選用LZDH型金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，供水管通徑15mm的情況下該流量計(jì)能測(cè)到的流量范圍為10-100升/h，符合豬用飲水器流速要求。金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量信號(hào)以 4-20mA模擬電流量輸出，經(jīng)過(guò)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)化為輸出電壓，將輸出電壓信號(hào)通過(guò)GPIO 口連接到ARM處理器，ARM處理器通過(guò)電壓與流量關(guān)系確定母豬個(gè)體單次飲水量。飲水點(diǎn)工作原理為當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測(cè)到有母豬進(jìn)入飲水點(diǎn)，則觸發(fā)ARM處理器記錄開(kāi)始時(shí)間，并拍攝一幀圖像，同時(shí)讀取流量計(jì)的數(shù)值。當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測(cè)到有母豬離開(kāi)飲水點(diǎn)，則再次觸發(fā)ARM處理器記錄結(jié)束時(shí)間，并讀取流量計(jì)的數(shù)值。ARM處理器通過(guò)數(shù)字識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，記錄該母豬的編號(hào)，將兩次流量計(jì)讀數(shù)相減得到飲水量。隨后ARM處理器將此次的母豬編號(hào)、時(shí)間段(開(kāi)始-結(jié)束)、飲水量通過(guò)串口發(fā)送給ZigBee模塊，ZigBee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊。(2)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)
網(wǎng)關(guān)主要由ZigBee模塊、3G模塊、ARM模塊和電源模塊組成，其中ZigBee模塊和ARM 模塊之間通過(guò)串口相連。其工作原理為網(wǎng)關(guān)開(kāi)始工作，即作為客戶端與中心服務(wù)器端建立socket連接，然后進(jìn)入等待數(shù)據(jù)狀態(tài)，網(wǎng)關(guān)ARM模塊持續(xù)監(jiān)聽(tīng)串口 ZigBee模塊是否有數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)則緩存數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)進(jìn)而檢測(cè)其與中心服務(wù)器的TCP連接是否正常，如果正常則將緩存中的數(shù)據(jù)通過(guò)3G模塊或RJ45網(wǎng)口發(fā)送給中心服務(wù)器，如果TCP連接不正常，則重新建立連接并監(jiān)聽(tīng)串口，等到下一次有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)將緩沖區(qū)中緩存的所有數(shù)據(jù)全部發(fā)往中心服務(wù)器。(3)中心服務(wù)器
中心服務(wù)器通過(guò)socket通信技術(shù)接收網(wǎng)關(guān)發(fā)回的數(shù)據(jù)后，提供對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、存儲(chǔ)等功能。同時(shí)中心服務(wù)器還提供對(duì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，采用B/S架構(gòu)將數(shù)據(jù)以網(wǎng)頁(yè)的形式對(duì)外發(fā)布，用戶可以在hternet中的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)或者PDA上訪問(wèn)服務(wù)器查看數(shù)據(jù)。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是它包括多個(gè)飲水點(diǎn)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及中心服務(wù)器，在各待監(jiān)測(cè)豬舍中的飲水點(diǎn)均設(shè)有一飲水點(diǎn)設(shè)備， 各飲水點(diǎn)設(shè)備均包括飲水器、圖像傳感器、處理器、紅外感應(yīng)模塊、流量計(jì)和飲水點(diǎn)設(shè)備 ZigBee協(xié)調(diào)器，所述的紅外感應(yīng)模塊安裝在飲水器的上方，用于感應(yīng)母豬貼近飲水器，各紅外感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)處理器的感應(yīng)信號(hào)端相連，各處理器的圖像信號(hào)控制端、 流量信號(hào)控制端分別與對(duì)應(yīng)的圖像傳感器、流量計(jì)的信號(hào)端雙向連接，各處理器的通訊信號(hào)端通過(guò)對(duì)應(yīng)的ZigBee協(xié)調(diào)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的ZigBee協(xié)調(diào)器無(wú)線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器無(wú)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的飲水器的兩側(cè)均設(shè)有第一擋板，兩第一擋板的上方安裝第二擋板，在該第二擋板上安裝紅外感應(yīng)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的第一擋板為水泥擋板，第二擋板為亞克力擋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的第一擋板高1. 5m、寬0. 6m，兩第一擋板的間距為0. 6m。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的處理器采用ARM處理器，圖像傳感器采用CMOS圖像傳感器，該圖像傳感器通過(guò) ARM處理器的CMOS攝像頭接口與ARM處理器連接。
6.一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是它包括以下步驟(a)、在各待監(jiān)測(cè)豬舍中，對(duì)待檢測(cè)母豬進(jìn)行編號(hào)標(biāo)記于豬背上，紅外感應(yīng)模塊對(duì)進(jìn)入飲水點(diǎn)的母豬進(jìn)行探測(cè)，一旦探測(cè)到有母豬進(jìn)入飲水點(diǎn)，紅外感應(yīng)模塊輸出的電平信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖接|發(fā)處理器記錄開(kāi)始時(shí)間，處理器驅(qū)動(dòng)圖像傳感器拍攝圖像并存儲(chǔ)，同時(shí)讀取流量計(jì)的數(shù)值；(b)、當(dāng)紅外感應(yīng)模塊探測(cè)到有母豬離開(kāi)飲水點(diǎn)時(shí)，紅外感應(yīng)模塊的輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖皆俅斡|發(fā)處理器記錄結(jié)束時(shí)間，同時(shí)處理器讀取流量計(jì)的數(shù)值；(C)、處理器通過(guò)數(shù)字識(shí)別方法對(duì)步驟(a)中拍攝的圖像進(jìn)行識(shí)別讀取豬背上的編號(hào)， 記錄該母豬的編號(hào)；(d)、處理器將兩次流量計(jì)讀數(shù)相減得到對(duì)應(yīng)母豬的飲水量，隨后處理器將飲水點(diǎn)ID 號(hào)、此次飲水的母豬編號(hào)、開(kāi)始飲水、結(jié)束飲水的時(shí)間和飲水量通過(guò)串口發(fā)送給飲水點(diǎn)設(shè)備 ZigBee模塊，飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到中心服務(wù)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述的紅外感應(yīng)模塊的感應(yīng)距離為0.8-1. ail。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述的步驟(a)中，圖像傳感器拍攝至少一幀圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述的監(jiān)測(cè)方法還包括查詢步驟中心服務(wù)器工作人員輸入想要查詢的飲水點(diǎn)的ID 號(hào)，中心服務(wù)器將該ID號(hào)通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到其管理的所有飲水點(diǎn)處理器中，收到ID號(hào)的處理器比較該ID與其自身ID，若匹配則對(duì)應(yīng)處理器將設(shè)定時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)到的母豬飲水信息通過(guò)飲水點(diǎn)設(shè)備ZigBee模塊發(fā)送到網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心服務(wù)器； 若ID號(hào)匹配不成功，則該飲水點(diǎn)的處理器丟棄從網(wǎng)關(guān)收到飲水點(diǎn)查詢ID信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述的中心服務(wù)器根據(jù)專家決策系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行判斷，若母豬個(gè)體飲水次數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值上限或低于閾值下限，則報(bào)警并將結(jié)果通過(guò)短信人員。
全文摘要
一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的群養(yǎng)母豬飲水行為無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，系統(tǒng)包括多個(gè)飲水點(diǎn)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及中心服務(wù)器，在各待監(jiān)測(cè)豬舍中的飲水點(diǎn)均設(shè)有一飲水點(diǎn)設(shè)備，各飲水點(diǎn)設(shè)備用于感應(yīng)母豬靠近，觸發(fā)各處理器記錄飲水時(shí)間和流量，飲水點(diǎn)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)利用網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器無(wú)線連接。飲水行為是母豬健康與否的重要判斷依據(jù)，本系統(tǒng)利用自動(dòng)化技術(shù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)母豬日飲水頻率及水資源的日消耗總量，系統(tǒng)能夠?qū)⑺牧慨惓５哪肛i個(gè)體編號(hào)自動(dòng)發(fā)送給養(yǎng)殖人員，使得這個(gè)母豬能夠得到及時(shí)的關(guān)注，從而降低疾病對(duì)母豬的生長(zhǎng)、生產(chǎn)影響，有效提升了母豬養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102510401SQ20111035289
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者劉永華, 劉龍申, 周波, 姚文, 孫玉文, 孫欽偉, 曾慶杰, 楊曉靜, 沈明霞, 熊迎軍, 王志國(guó), 趙茹茜, 路順濤, 陸明洲, 陳仕進(jìn), 陳林峰 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)