[发明专利]一种基于行为特征谱联动的犊牛状态监测的装置和方法

说明书

技术领域

本专利属于奶牛个体行为状态监测技术领域，尤其涉及一种基于行为特征谱联动的犊牛状态监测的装置和方法，具有异常报警和环境控制功能。

背景技术

规模化奶牛养殖，是提高奶牛生产效率和生产水平，增加农民收入，提升乳制品质量安全水平，提升疫病防控能力，实现畜牧业与环境协调发展的有效途径。规模化养殖对饲养管理方式和方法提出了新的挑战和要求。由于奶牛中个体间存在年龄、胎次、泌乳阶段的差异，同时奶牛产奶量在个体间的差异大于品种间的差异，故奶牛的饲养必需照顾到个体，在采集个体状态信息的基础上，根据个体的不同情况制定不同的饲养方案。

目前已有的奶牛信息采集系统在奶牛颈部安装无线传感器节点，通过各种传感器获取奶牛的体温、加速度等参数，并监测出奶牛静止、慢走、爬跨等行为。以上研究提高了奶牛信息获取的效率及准确性，但是通常一种传感器只能监测单一的信息，系统硬件成本高，且奶牛养殖环境恶劣，传感器易脱落、丢失，更会对奶牛身体造成一定损伤，系统维护困难，难以推广应用到整个牛场；采集的信息多为奶牛外部物理参量，难以监测奶牛高级行为，更难以获知奶牛内在的病理、生理信息；同时现有控制系统只能对开放奶牛场进行粗略地环境调控，控制系统采用开环控制，以固定的阈值作为控制参数，而外部环境参数不稳定，因此系统难以工作在稳定的状态，能效高、控制效果难以保证。

此外，新生犊牛死亡率较高，故6月龄内的犊牛需置于犊牛栏中，以便精细饲养与管理，但针对犊牛的信息采集的自动化系统未见报道。目前奶牛场采取人工定时巡查的方式对犊牛进行看护，不仅浪费人力物力，难以保证犊牛的养殖环境，更难以及时发现犊牛异常病理行为，极易造成犊牛意外夭折。因此，有必要提供一种能够实现犊牛个体基本状态和行为信息采集并对其进行控制和异常报警的方法和装置。

动物外在行为是动物内在生理状态的直接表现，是管理人员做出饲养决策的重要参考依据。使用摄像机可以方便快捷地获取并记录动物外在行为，通过开发行为分析软件系统，即可自动化、智能化获取奶牛高级行为，并推断出生理状态。基于视频的动物行为分析及自动监测系统，是解决精细畜牧特别是犊牛精细照理的重要途径。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于行为特征谱联动的犊牛状态监测的方法及装置，分别在犊牛围栏长轴和短轴方向安装两台数字摄像机，摄像机与计算机通过网线连接，可将犊牛视频图像实时传输到计算机；计算机通过分析犊牛行为视频，得出犊牛活跃度、采食次数、睡觉时长、呼吸率等生理及行为信息，对犊牛个体行为信息进行记录与分析，并使用这些参数进行模糊推理计算得出控制量，进行环境控制及报警，实现犊牛身体状态自动监测和调节。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于行为特征谱联动的犊牛状态监测的装置，包括双目网络摄像机、计算机、外部控制器、SIM通讯装置、风扇及喷淋器；摄像机与计算机采用RJ45网线连接；计算机通过串口连接有外部控制器、SIM通讯装置，外部控制器与外部执行器相连；外部控制器内设有SIM通讯装置和控制板；外部执行器包括风扇、喷淋器、声光报警器。

所述的摄像机采用双目网络摄像机，网络摄像机作为监测系统的信号输入用于犊牛活动图像的采集。

所述的计算机通过对犊牛活动视频进行处理得到犊牛行为信息。

所述的计算机用于视频分析得到奶牛个体状态和行为信息并进行模糊推理得出控制量及报警参数。

所述的外部控制器接收控制参数调节外部执行器的工作参数以改善奶牛养殖环境。

所述的SIM通讯装置用于发送报警短信。

所述的摄像机的数量有两台，一台安装于犊牛围栏短轴方向并与长边平行，一台安装于长轴方向并与短边平行，两台摄像机的镜头视线与围栏中心点的夹角为90度。

本发明的双摄像机对目标进行摄像时，在与摄像机正对的围栏后方和侧方分别放置与地面垂直的红色幕布。

本发明的计算机通过网络交换机与双摄像机相连接，同时获取视频图像并进行分析处理，包括以下3个内容：1）监测犊牛的基本行为：卧倒、走动、跑跳；2）在监测犊牛的基本行为的基础上，当犊牛卧倒时，监测其呼吸状态参数及姿态调整信息；3）在第1）、2）内容的基础上，使用分层行为模型识别奶牛的高级行为。

本发明的计算机进行视频图像分析得出结果，还包括4）犊牛行为信息的利用。