[发明专利]一种对反刍动物进行实时监测的方法

摘要

一种对反刍动物进行实时监测的方法，属动物自动监测技术领域。硬件装置包括反刍动物携带装置和舍外监控装置。压电陶瓷片采集到的反刍信号经一系列处理，再经模数转换将信号数字化，单片机再对数字化的信号进行滤波、脉冲整形处理，然后识别出反刍动物的反刍活动并统计出单位时间反刍持续的时间长度，通过无线将存储的反刍时间数据上传给舍外监控装置，由舍外监控装置处理分析后供养殖管理人员，本发明的有益效果是：可以实现反刍信号的自动识别，在反刍动物的规模化养殖中，能为养殖者提供每个动物完整准确的反刍数据。而且因为算法的优越性，实现了低功耗以及低成本的目的。

主权项

一种对反刍动物进行实时监测的方法，由以下装置来实现，该装置包括反刍动物携带装置和舍外监控装置，其中反刍动物携带装置包括压电陶瓷片、放大滤波电路、模数转换器、触发电路、单片机、433MHz通信模块、433MHz天线、锂亚电池、125KHz天线、触发电路，舍外监控装置包括上位机、触摸屏、125KHz发射模块、433MHz接收模块，反刍动物携带装置中的压电陶瓷片连接到放大滤波电路的输入端，放大滤波电路的输出端和模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与单片机相连；125KHz天线与触发电路相连，触发电路与单片机相连；433MHz天线与433MHz通信模块相连，433MHz通信模块和单片机相连，锂亚电池分别和放大滤波电路、单片机、触发电路及433MHz通信模块相连接以为其供电，整个反刍动物携带装置封装在外壳里，压电陶瓷片固定在外壳里面，反刍动物携带装置连同外壳被固定在挂绳上的侧边，挂绳的下端固定配重；舍外监控装置中的上位机分别与125KHz发射模块、433MHz接收模块、触摸屏相连，触摸屏上设置有反刍动物反刍信息的检测、统计、分析、查询界面；反刍动物携带装置和舍外监控装置通过无线信号进行联系，该实时监测方法如下：压电陶瓷片采集到的信号经过放大滤波电路放大滤波并进行检波处理，得到频率较低的脉冲信号，然后经过模数转换器将信号数字化，数字化后的信号进入单片机，单片机将数字化后的信号先经过数字滤波使信号更加平滑，再经过有动态阈值的脉冲整形程序使脉冲信号变成一个个的方波信号，然后利用单片机识别出反刍脉冲，统计出每两小时内反刍持续的时间长度并存储，在有外部无线触发信号时，将存储的反刍时间数据通过433MHz通信模块上传给舍外监控装置，舍外监控装置中的上位机将反刍信息进行处理分析之后提供给养殖管理人员，单片机的工作方法包括信号预处理、动态阈值产生、脉冲整形、脉冲识别及反刍数据记录，其中信号预处理的方法，步骤如下：1）开始；2）初始化一个计数变量i=1，累加和值ADC_sum=0,i的计数个数N=10；3）读入模数转换器输出端的数据ADC_data；4）将上述模数转换器输出端的数据加到ADC_sum,即ADC_sum=ADC_sum+ADC_data；5）判断i是否小于N，若小于N则i=i+1、跳转到步骤3），否则跳转到步骤6）；6）将ADC_sum除以N输出到动态阈值产生和脉冲整形的输入端；7）使ADC_sum=0，i=1，跳转到步骤3）；动态阈值产生的方法，步骤如下：①开始；②初始化长度为M的数组Filter_data[M]={0}，设M=10；③初始化计数变量index=1；④输入一个数据到Filter_data[index]；⑤输出Filter_out=sum(Filter_data)/M，即将Filter_data数组中的所有数据求和后除以M作为动态阈值产生的输出Filter_out，送到脉冲整形的输入端；⑥判断index是否小于M，若小于M则index=index+1、跳转到步骤④，否则index=1、跳转到步骤④；脉冲整形的方法，步骤如下：a.开始；b.初始化状态变量zhuangtai=0；c.设回差取值为5，输入回差；d.输入动态阈值信号以及经预处理的反刍信号；e.判断经预处理的反刍信号是否大于动态阈值信号+回差，且zhuangtai等于0，若是则zhuangtai=1、跳转到步骤d，否则跳转到步骤f；f.判断经预处理的反刍信号是否小于动态阈值信号‑回差，且zhuangtai等于1，若是则zhuangtai=0、跳转到步骤d，否则直接跳转到步骤d；脉冲识别及反刍数据记录的方法，步骤如下：（1）开始；（2）初始化反刍脉冲数RumSum=0，两小时内反刍分钟数TimeSum=0，一分钟定时开始，两小时定时开始；（3）读入经过脉冲整形的脉冲信号；（4）统计相邻两个脉冲上升沿之间的时间；（5）判断统计到的时间是否满足大于0.6秒且小于1.2秒，若满足则RumSum=RumSum+1、跳转到步骤（6），否则直接跳转到步骤（6）；（6）判断是否一分钟定时时间到，若到了则判断RumSum是否大于25，若是则判定在这一分钟的时间里反刍动物在进行反刍、两小时内反刍分钟数TimeSum=TimeSum+1、反刍脉冲数RumSum=0、一分钟定时重新开始、跳转到步骤（7），否则直接跳转到步骤（7）；（7）判断是否两小时定时时间到，若到了则存储TimeSum、使TimeSum=0、两小时定时重新开始、跳转到步骤（3），否则直接跳转到步骤（3）。