[发明专利]一种用于奶牛运动异常检测计步器系统及其方法

说明书

本发明公开了一种用于奶牛运动异常检测计步器系统及其方法，包括硬件模块和软件算法，所述硬件模块包括水银开关计步传感器、无线通信模块、电源、网关接收器和服务器，且水银开关计步传感器、无线通信模块、电源、网关接收器和服务器组成计步器检测算法，所述水银开关计步传感器和无线通信模块与电源进行电性连接，所述网关接收器与无线通信模块进行无线连接，所述软件算法包括定位算法和异常检测算法，具体涉及畜牧计步器技术领域。本发明通过设置通过设置计步器检测算法，计步器检测算法当中的水银开关比三维加速度传感器功耗更低，而CC同时集成了CPU和无线射频，既能处理数据又能通过无线通信发送数据，计步器整体设计较传统方法更为低功耗。

技术领域

本发明涉及畜牧计步器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于奶牛运动异常检测计步器系统及其方法。

背景技术

规模化奶牛养殖场中，计步器是一个非常重要的管理工具。它是牧场信息化和精准养殖的基石，具有身份识别、运动步数统计和基于运动量的异常诊断功能。据统计，98％的奶牛异常可以通过计步器揭发，90％的发情和30％的蹄病依赖计步器检测。

现有的计步器如以色列的阿菲金(Afimilk)计步器主要由传感器ADXL362、无线通信模块、主控CPU和锂电池组成。ADXL362是三维加速度传感器，功耗高；其无线通信距离短，仅当奶牛通过特定位置时，读卡器近距离读取奶牛佩戴的计步器数据，即受时空限制，而无法做到实时或定时读取，奶牛分布牛棚中任意位置读取。另一方面，传统计步器将采集的奶牛运动量信息，传输到服务器上后，需要有经验的牧医专家凭借个人经验去观测运动曲线规律和特征，从而发现奶牛个体异常，这种方法效率低下。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种用于奶牛运动异常检测的计步器系统，本发明所要解决的问题是：现有的计步器将采集的奶牛运动量信息，传输到服务器上后，需要有经验的牧医专家凭借个人经验去观测运动曲线规律和特征，从而发现奶牛个体异常，这种方法效率低下。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于奶牛运动异常检测的计步器系统，包括硬件模块和软件算法，所述硬件模块包括水银开关计步传感器、无线通信模块、电源、网关接收器和服务器，且水银开关计步传感器、无线通信模块、电源、网关接收器和服务器组成计步器检测算法，所述水银开关计步传感器和无线通信模块与电源进行电性连接，所述网关接收器与无线通信模块进行无线连接，所述软件算法包括定位算法和异常检测算法。

优选的，所述水银开关计步传感器通过两个水银开关与地面构成35°～45°的倾角，通过奶牛运动的震动使得电流导通，并且导通电路时间持续100Ms～1000Ms，作为计步的检测装置。

优选的，所述电源采用1800mAh的锂亚电池。

优选的，所述计步器检测算法通过CC2530的两个中断过程实现。

优选的，所述定位算法为基于CC2530无线信号强度的定位算法，所述定位算法采用CC2530传输的信号强度衰减，通过在牛棚中部署网格状的接受网关和加权定位算法估计奶牛在牛棚中的位置信息。

优选的，所述异常检测算法包括二维卷积神经网络(2D CNN)和深层神经网络；

优选的，所述计步器检测算法包括以下步骤：1)用两个水银开关与地面构成θ＝(35°～45°)之间的倾角，当任何一个水银开关因感知到震动导通后，启动定时器计数；

2)仅当两个开关同时检测到震动，并导通电路且时间持续T_min＝100Ms以上T_max＝1000Ms以下时，判定为1个步子，水银开关依靠外部中断来触发计步，可以更节约功耗；

3)当计步器计步达到24小时(48个字节)，向服务器发送一次数据包，并清除缓存，也可在服务器的指令下，定时向网关发送监测数据。