[发明专利]一种项圈式可穿戴的奶牛呼吸频率实时监测装置

说明书

本发明公开了一种项圈式可穿戴的奶牛呼吸频率监测装置，它包括弹性项圈；所述弹性项圈上设有微型红外热成像传感器、声音传感器、光电式脉搏传感器、电源、单片机、数据存储器和蓝牙传输设备；所述微型红外热成像传感器、声音传感器、光电式脉搏传感器、单片机、数据存储器和蓝牙传输设备均与电源电连接；所述微型红外热成像传感器、声音传感器、光电式脉搏传感器、蓝牙传输设备均与数据存储器电连接；所述数据存储器与单片机电连接。

技术领域

本发明属于智慧养殖技术领域，具体涉及一种项圈式可穿戴的奶牛呼吸频率实时监测装置。

背景技术

随着奶牛养殖的规模化和现代信息传感技术与计算机科学的发展，奶牛养殖的信息化、自动化、智能化已成为规模化奶牛养殖的重要发展方向。规模化养殖中奶牛群体普遍都存在生理状态和生产性能差异的问题，所以针对每头奶牛的健康状态信息制定特定养殖方案，实现精准饲养是奶牛养殖业持续健康发展所必要的。

呼吸是奶牛最基本的生理活动之一，能够反映奶牛的生理健康信息，是热应激及其他呼吸疾病诊断的重要指标。传统的奶牛呼吸行为检测多为人工检测，存在检测精度低、劳动强度大、人力成本高、准确率低和实时性差等问题。针对这些问题，部分研究开始针对奶牛呼吸监测的自动化和智能化进行研究，主要分为基于接触式传感器与非接触式传感器两种，但成本过高、数据准确性没有保障等问题导致目前市面上还没有相对成熟的产品，离牧场实际应用还有相当距离。因此，设计一个可穿戴、成本较低、适应于奶牛多体态下的呼吸监测且使用寿命较长的奶牛呼吸频率监测装置对促进奶牛养殖业和精准养殖的快速健康发展具有重要意义。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种项圈式可穿戴的实现奶牛呼吸频率的实时监测装置。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述项圈式可穿戴的奶牛呼吸频率监测装置包括弹性项圈带（1），弹性项圈带（1）通过项圈带锁扣（11）收尾连接；所述弹性项圈带（1）上设有微型红外热成像传感器（2）、声音传感器（3）、光电式脉搏传感器（4）、电源（5）、单片机（6）、数据存储器（7）和蓝牙传输设备（8）；所述微型红外热成像传感器（2）、声音传感器（3）、光电式脉搏传感器（4）、单片机（6）、数据存储器（7）和蓝牙传输设备（8）均与电源（5）电连接；所述微型红外热成像传感器（2）、声音传感器（3）、光电式脉搏传感器（4）、蓝牙传输设备（8）均与数据存储器（7）电连接；所述数据存储器（7）与单片机（6）电连接。

优选地，所述弹性项圈带（1）包括项圈带本体（9）和设于项圈带本体（9）外侧设有防水层（10）。

优选地，所述电源（5）包括纽扣锂电池（12）和稳压器（13）。

下面对本发明作进一步说明：

本发明中，所述微型红外热成像传感器位于正中间且微型红外热成像摄像头对准奶牛的鼻孔区域，并能依据设计好的鼻孔区域跟踪提取功能追踪鼻孔区域，捕捉呼吸时鼻孔区域的温度变化情况，经过图像预处理提高图像对比度及信噪比后提取得到呼吸信号A。声音传感器位于气管附近，根据呼吸时气流在气管内产生的声音变化和声音多普勒效应，经过信号的放大及处理后得到呼吸信号B。光电式脉搏传感器位于牛颈静脉附近，检测出奶牛的脉搏波信号，光电容积脉搏波信号中包含心跳、呼吸、压力反射、体温等多种信息，且两者存在一定的相关性，因此即可根据脉搏波信号与呼吸频率之间的关系提取得到奶牛的呼吸频率信号C。考虑到项圈式可穿戴的奶牛呼吸频率监测装置的低运行功耗，电源选用纽扣锂电池即可满足各个设备的正常运行所需，并配备稳压器来保证输出电压持续稳定，同时配备了单片机和数据存储器，满足设备的正常运作并充分保证了整个设备数据的安全性，大大降低数据丢失的可能性。综合考虑蓝牙无线传输方法、WIFI无线传输方案和USB数据传输方法的优缺点后，选择便携和能耗较低的蓝牙无线传输方式作为本发明的数据传输方法。