一种非接触式的畜牧体征信息采集装置及方法与流程

本发明涉及农业信息技术领域，尤其涉及一种非接触式的畜牧体征信息采集装置及方法。

背景技术：

畜牧业是农业的重要组成部分，关系着国计民生，是引领我国农业实现现代化和可持续发展的战略产业，预计到2030年，畜牧业占农林牧渔业总产值的比重将超过种植业，成为我国农业中的主导产业。

传统的畜牧个体体重、体尺等生长体征的测量一般是由人直接手工进行的。如对体长、体温、体高等体尺参数一般利用皮尺或者测杖、体温计等工具进行测量。直接测量方式一方面由于人为因素，导致一些人为误差，降低测量精度，同时需将畜牧个体放置或驱赶到秤台上，发生接触，对畜牧个体应激较大，降低畜牧个体的福利水平。

目前，市场中缺乏一种非接触、无应激的畜牧个体体征参数采集装置及方法，无法进行长期定位监测畜牧个体的体征信息。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的非接触式的畜牧体征信息采集装置及方法，以实现非接触式采集畜牧个体体长、体高、体重、体温等体征信息和图像信息。

根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式的畜牧体征信息采集装置，包括支撑板、信息处理传输装置、激光测量装置、图像采集装置、红外测温器、RFID读卡器、红外线感应器，电子称以及荧光 灯；

所述支撑板包括顶板、斜板、竖板、底板和固定在所述底板两侧的第一挡板和第二挡板，所述顶板、斜板、竖板和底板顺次连接形成支撑结构；

所述信息处理传输装置，设置在所述竖板外侧，通过数据线分别与所述激光测量装置、图像采集装置、红外测温器、RFID读卡器、红外线感应器以及电子称连接；

所述激光测量装置，包括激光发射器、激光接收器，所述激光发射器设置在所述第一挡板内侧，所述激光接收器设置在所述第二挡板内侧，用于采集畜牧个体的体高和体长信息；

所述图像采集装置，固定于所述顶板内侧，用于采集畜牧个体的图像信息；

所述荧光灯，设置在所述顶板内侧中间区域，用于对采集区域进行照明；

所述红外测温器，固定于所述斜板内侧，用于获取畜牧个体的体温信息；

所述红外线感应器，固定在所述竖板内侧，用于检测采集区域内是否存在畜牧个体；

所述RFID读卡器，固定在所述竖板的内侧中部，用于读取畜牧个体的预设RFID电子耳标中的畜牧个体编码身份信息；

所述电子秤，安装在所述底板下面，用于采集畜牧个体的体重信息。

可选的，所述信息处理传输装置包括保护箱、设置于所述保护箱上的开关装置以及设置于所述保护箱内的信息采集与传输电路板；

所述信息采集与传输电路板包括信息处理器以及与所述信息处理器连接的图像采集卡、RAM内存器、无线传输模块、触发器和多个输入/输出端口；所述触发器通过控制总线与所述多个输入/输出端 口连接，所述图像采集卡通过数据总线与所述多个输入/输出端口连接，所述多个输入/输出端口通过数据线分别与所述激光测量装置、图像采集装置、红外测温器、RFID读卡器、红外线感应器以及电子称连接。

可选的，所述激光测量装置还包括滑动装置和激光测量控制器；

所述滑动装置包括第一滑动器、第二滑动器、分别与所述第一滑动器和第二滑动器对应的固定在所述第一挡板内侧的第一直线滑台和固定在所述第二挡板内侧的第二直线滑台，所述第一直线滑台和第二直线滑台为滚珠丝杆型电动直线滑台，所述激光发射器设置于所述第一直线滑台上，所述激光接收器设置于所述第二直线滑台上；

所述激光测量控制器设置在所述第一挡板或第二挡板上，所述激光测量控制器分别与所述激光发射器和激光接收器连接。

可选的，所述激光测量控制器包括壳体以及设置在壳体内的激光测量控制电路板；

所述激光测量控制电路板包括测量处理器、Flash存储器、计时器、记录器、第一继电器、第二继电器、激光测量信息输入/输出端口、激光接收信息输入端口；所述Flash存储器、记录器、第一继电器、第二继电器以及激光测量信息输入/输出端口分别与所述测量处理器连接，所述第一继电器与激光发射器的控制端连接，所述第二继电器与激光接收器的控制端连接，所述激光接收器的输出端与激光接收信息输入端口连接，所述记录器与激光接收信息输入端口和计时器连接，用于记录时间信息和激光接收器中接收的激光信息；所述测量信息输入/输出端口通过数据线与所述信息处理传输装置的输入/输出端口连接。

可选的，所述支撑板还包括固定在所述底板两侧的第一挡板和第二挡板，以及用于连接所述第一挡板与所述竖板一侧的第一连接 板和用于连接所述第二挡板与所述竖板另一侧的第二连接板。

可选的，所述图像采集装置为红外相机。

可选的，所述装置还包括设置在所述竖板外侧的电源箱，用于为所述装置中的其他部件供电；

所述电源箱包括电源保护箱以及设置于电源保护箱内的蓄电池和与所述蓄电池连接的充电装置。

可选的，所述装置还包括固定在所述底板上与竖板内侧底部连接的条形槽，用于盛装畜牧食用的饲料。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于上述任一非接触式的畜牧体征信息采集装置的畜牧体征信息采集方法，该方法包括：

获取红外线感应器实时采集的畜牧个体的位置信息，根据所述位置信息判断采集区域内是否存在畜牧个体；

当采集区域内存在畜牧个体时，触发信息处理传输装置，获取畜牧个体RFID读卡器读取的编码身份信息、红外测温器采集的体温信息、图像采集装置采集的图像信息、电子称采集的体重信息以及激光测量装置采集的体高和体长信息；

将所述畜牧个体的编码身份信息、体温信息、图像信息、体重信息以及体高和体长信息上传到预设管理服务器。

可选的，所述激光测量装置利用如下公式采集畜牧个体的体高信息，具体公式为：

$H=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{N}_i\×h_1+h_2$

其中，H为畜牧个体的体高，Ni为第i个激光接收器中没有接收到激光的光敏二极管，n为激光接收器中没有接收到激光的光敏二极管数量，h1为光敏二极管之间相隔的距离，h2为激光接收器中最底下第1个光敏二极管距离地面的高度；

所述激光测量装置利用如下公式采集畜牧个体的体长信息，具体公式为：

L＝(T2-T1)×V

其中，L为畜牧个体的体长，T1为激光接收器的光敏二极管存在没有接收到激光时间，T2为激光接收器的光敏二极管全部接收激光时间，V为滑台的平均速度。

本发明的有益效果为：

本发明实施例提出的非接触式的畜牧体征信息采集装置及方法，不仅能够实现非接触式采集畜牧个体体长、体高、体重、体温等体征信息以及图像信息，还通过无线传输方式实时上传采集的信息，实现长期定位监测畜牧个体的体征信息；而且该装置及方法可靠性强、效率高、成本低、易于操作，易于批量生产及推广使用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提出的一种非接触式的畜牧体征信息采集装置的侧视示意图；

图2为本发明实施例提出的一种非接触式的畜牧体征信息采集装置的正视示意图；

图3为本发明实施例中提出的信息采集与传输电路板的结构示意图；

图4为本发明实施例中提出的信息采集与传输电路板的结构示意图；

图5为本发明实施例提出的一种基于非接触式的畜牧体征信息采集装置的畜牧体征信息采集方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提出的一种非接触式的畜牧体征信息采集装置，如图1、图2所示，本发明实施例提出的连续印刷中色标的控制方法包括：支撑板1、信息处理传输装置7、激光测量装置、图像采集装置3、红外测温器4、RFID读卡器16、红外线感应器17，电子称15以及荧光灯2；

所述支撑板1包括顶板、斜板、竖板、底板和固定在所述底板两侧的第一挡板和第二挡板，所述顶板、斜板、竖板和底板顺次连接形成支撑结构，并通过螺丝对相互连接处进行固定；所述信息处理传输装置7，设置在所述竖板外侧中部，通过数据线分别与所述激光测量装置、图像采集装置3、红外测温器4、RFID读卡器16、红外线感应器17以及电子称15连接；所述激光测量装置，包括激光发射器11、激光接收器12，所述激光发射器11设置在所述第一挡板内侧，所述激光接收器12设置在所述第二挡板内侧，用于采集畜 牧个体的体高和体长信息；所述图像采集装置3，固定于所述顶板内侧，用于采集畜牧个体的图像信息；所述荧光灯2，设置在所述顶板内侧中间区域，用于对采集区域进行照明；所述红外测温器4，固定于所述斜板内侧，用于获取畜牧个体的体温信息；所述红外线感应器17，固定在所述竖板内侧，用于检测采集区域内是否存在畜牧个体；所述RFID读卡器16，固定在所述竖板的内侧中部，位于所述红外测温器4上方，用于读取畜牧个体的预设RFID电子耳标中的畜牧个体编码身份信息；所述电子秤15，安装在所述底板下面，用于采集畜牧个体的体重信息。

其中，所述第一挡板和第二挡板的内侧还设有隔离板13。

进一步地，支撑板1还包括固定在所述底板两侧的第一挡板和第二挡板，以及用于连接所述第一挡板与所述竖板一侧的第一连接板和用于连接所述第二挡板与所述竖板另一侧的第二连接板。

本发明实施例中，优选地，所述顶板长×宽×厚为150cm×60cm×1.5cm，所述斜板长×宽×厚为60cm×60cm×1.5cm，所述竖板长×宽×厚为240cm×60cm×3cm，所述底板长×宽×厚为200cm×120cm×3cm；支撑板的第一档板和第二档板的长×宽×厚均为240cm×150cm×2cm，所述第一挡板和第二挡板还通过块长×宽×厚为20cm×10cm×2cm连接板与所述竖板连接，用于保证只有1个畜牧个体在装置内。

本发明实施例中顶板、斜板、竖板、底板、第一挡板、第二挡板以及连接板，可优选为铝合金板，本发明对此不做具体限定。

本发明实施例中，所述信息处理传输装置7包括保护箱、设置于所述保护箱上的开关装置6以及设置于所述保护箱内的信息采集与传输电路板；

所述信息采集与传输电路板，如图3所示，包括信息处理器以及与所述信息处理器连接的图像采集卡、RAM内存器、无线传输模 块、触发器和多个输入/输出端口；所述触发器通过控制总线与所述多个输入/输出端口连接，所述图像采集卡通过数据总线与所述多个输入/输出端口连接，所述多个输入/输出端口通过数据线分别与所述激光测量装置、图像采集装置3、红外测温器4、RFID读卡器16、红外线感应器17以及电子称15连接。

进一步地，所述信息处理传输装置7还包括固定于所述保护箱上无线天线5，为全向型橡皮天线，2.4G双频，与所述无线传输模块连接，用于接收无线通讯信号，确保在信号强度较弱的情况下，发送采集的信息。

具体的，所述无线传输模块包括GPRS模块、GSM模块与TD-SCDMA模块，用于发送采集的畜牧个体体征信息；无线传输模块能根据当地的无线通讯信号自动选择GPRS模块、GSM模块与TD-SCDMA模块中最优方式发送信息；所述触发器优选为JK触发器，用于触发并发送所述输入/输出端口连接的部件启动信号。所述数据线，可优选为RS485数据线，RS485数据线包括2条电源导线和2条数据导线；导线为2*24AWG多股绞合镀锡铜丝，PE绝缘介质，由铝箔/聚酯复合带100％覆盖+镀锡铜丝90％覆盖共二重屏蔽，附有独立接地导线，工业灰色PVC外护套，本发明对数据线的具体选择不做具体限定。

本发明实施例中，所述激光测量装置还包括滑动装置10和激光测量控制器；所述滑动装置包括第一滑动器10、第二滑动器、分别与所述第一滑动器和第二滑动器对应的固定在所述第一挡板内侧的第一直线滑台14和固定在所述第二挡板内侧的第二直线滑台，所述第一直线滑台和第二直线滑台为滚珠丝杆型电动直线滑台，长200cm，平均运动速度为0.2m/s。所述激光发射器设置于所述第一直线滑台上，所述激光接收器设置于所述第二直线滑台上；所述激光测量控制器设置在所述第一挡板或第二挡板上，所述激光测量控制 器分别与所述激光发射器和激光接收器连接。其中，所述激光发射器高为150cm，安装有75个激光二极管，波长为671nm；所述激光接收器为150cm，安装有75个光敏二极管，用于接收激光信息。

进一步地，所述激光测量控制器包括壳体以及设置在壳体内的激光测量控制电路板；所述激光测量控制电路板，如图4所示，包括测量处理器、Flash存储器、计时器、记录器、第一继电器、第二继电器、激光测量信息输入/输出端口、激光接收信息输入端口；所述Flash存储器、记录器、第一继电器、第二继电器以及激光测量信息输入/输出端口分别与所述测量处理器连接，所述第一继电器与激光发射器的控制端连接，所述第二继电器与激光接收器的控制端连接，所述激光接收器的输出端与激光接收信息输入端口连接，所述记录器与激光接收信息输入端口和计时器连接，用于记录时间信息和激光接收器中接收的激光信息；所述测量信息输入/输出端口通过数据线与所述信息处理传输装置的输入/输出端口连接。其中，数据线，可优选为RS485数据线，本发明对此不做具体限定。

本发明实施例中，所述图像采集装置3为红外相机。红外相机的分辨率为1300万像素，垂直固定于所述支撑板的顶板内侧上，与所述信息处理传输装置7通过RS485数据线连接，用于获取畜牧个体的图像信息。

本发明实施例中，红外测温器4与所述信息处理传输装置7通过RS485数据线连接；所述红外测温器4测温范围：-30℃—100℃，测量精度：±0.5℃或±0.5％。

本发明实施例中，电子秤，安装在所述支撑板1底板下，所述电子秤15配备有4个合金钢秤重传感器，电压：12V，电流：4Ah，分辨率:3000e，最大量程为2000千克；所述电子秤15用于获取畜牧个体的体重信息。

本发明实施例中，荧光灯2，由2盏5W功率直管型荧光灯组成， 固定于所述支撑板1的顶板内侧中段。

进一步地，本发明实施例提供的非接触式的畜牧体征信息采集装置还包括设置在所述竖板外侧的电源箱9，用于为所述装置中的其他部件供电；所述电源箱9包括电源保护箱以及设置于电源保护箱内的蓄电池和与所述蓄电池连接的充电装置。所述蓄电池容量45AH，电压12V，与所述信息处理传输装置、滑动装置、激光测量装置、荧光灯、相机、红外测温器、RFID读卡器、红外线感应器、电子秤通过电源线8，提供稳定的电源电压；所述充电装置包括直流变压器、电源线、电源插头，可为蓄电池进行充电。

进一步地，如图2所示，本发明实施例提供的非接触式的畜牧体征信息采集装置还包括固定在所述底板上与竖板内侧底部连接的条形槽18，用于盛装畜牧食用的饲料。

本发明实施例提供的非接触式的畜牧体征信息采集装置，即能非接触式采集畜牧个体体长、体高、体重、体温等体征信息及图像信息，又能通过无线传输方式实时上传采集的信息，可靠性强、效率高、成本低、易于操作，易于批量生产及推广使用。

本发明另一实施例提出的一种基于非接触式的畜牧体征信息采集装置的畜牧体征信息采集方法的流程图，如图5所示，该方法包括：

S11、获取红外线感应器实时采集的畜牧个体的位置信息，根据所述位置信息判断采集区域内是否存在畜牧个体；

S12、当采集区域内存在畜牧个体时，触发信息处理传输装置，获取畜牧个体RFID读卡器读取的编码身份信息、红外测温器采集的体温信息、图像采集装置采集的图像信息、电子称采集的体重信息以及激光测量装置采集的体高和体长信息；

S13、将所述畜牧个体的编码身份信息、体温信息、图像信息、体重信息以及体高和体长信息上传到预设管理服务器。

其中，所述激光测量装置利用如下公式采集畜牧个体的体高信息，具体公式为：

$H=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{N}_i\×h_1+h_2$

其中，H为畜牧个体的体高，Ni为第i个激光接收器中没有接收到激光的光敏二极管，n为激光接收器中没有接收到激光的光敏二极管数量，h1为光敏二极管之间相隔的距离，h2为激光接收器中最底下第1个光敏二极管距离地面的高度；

所述激光测量装置利用如下公式采集畜牧个体的体长信息，具体公式为：

L＝(T2-T1)×V

其中，L为畜牧个体的体长，T1为激光接收器的光敏二极管存在没有接收到激光时间，T2为激光接收器的光敏二极管全部接收激光时间，V为滑台的平均速度。

本发明实施例提出的非接触式的畜牧体征信息采集方法，基于所述非接触式的畜牧体征信息采集装置实现，其具体工作过程如下：

(1)初始化

启动装置后，蓄电池为信息处理传输装置、滑动装置、激光测量装置、荧光灯、相机、红外测温器、RFID读卡器、红外线感应器以及电子秤供电；信息处理传输装置与红外线感应器开始运行；

(2)判断畜牧个体是否在采集范围

当红外线感应器的红外线接收器接收到信号时，表明有畜牧个体进入装置内，在采集的范围，红外线感应器立即发送一个脉冲信号至信息处理传输装置的触发器；

(3)采集畜牧个体体征信息

信息处理传输装置的触发器给RFID读卡器、红外测温器、激光测量装置、电子秤、相机发送触发信息并使其开始工作；RFID读卡器采集畜牧个体的身份信息、红外测温器采集畜牧个体的体温信息、 激光测量装置采集畜牧个体的体高与体长信息、电子秤采集畜牧个体的体重信息、相机采集畜牧个体的图像信息，并将采集的信息发送至信息处理传输装置；

(4)发送畜牧个体体征信息

信息处理传输装置接收到采集的畜牧个体体征信息后，通过无线传输模块发送信息，如果没有无线通讯信号，则将信息临时存储至RAM存储器中。

综上所述，本发明实施例提出的非接触式的畜牧体征信息采集装置及方法，不仅能够实现非接触式采集畜牧个体体长、体高、体重、体温等体征信息以及图像信息，还通过无线传输方式实时上传采集的信息，实现长期定位监测畜牧个体的体征信息；而且该装置及方法可靠性强、效率高、成本低、易于操作，易于批量生产及推广使用。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，并非对本发明的限制。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。