一种奶牛健康预警系统和预警方法

1.本发明涉及智慧畜牧业信息技术领域，具体地，涉及一种奶牛健康预警系统和预警方法。


背景技术：

2.为提高奶牛养殖的经济效应，在大规模养殖过程中，早发现早治疗非健康奶牛意义重大。目前常见的途径主要有两种：一、养殖人员凭借经验实时观察，筛出行为存在异常的奶牛，采取预防和治疗措施；二、通过专业人员或利用实验室技术定期对奶牛进行健康排查，精准诊断出存在病理特征的奶牛。两种方法均耗时耗力，前者对养殖人员要求高且容易错漏，后者容易错失最佳诊疗时期，导致治疗效果难以保证。
3.互联网、物联网及智能终端等相关技术的成熟为及时准确地预警奶牛健康情况提供了可能性，但目前的预警系统在数据采集、读取、分析与呈现的设计上仍有较大改进空间。在数据采集方面，现有系统大多仅考虑如牛的下颌咬合角度、奶牛饮水行为等单一参数或行为，缺少多维度数据的采集和对奶牛健康状况的进一步考量；在数据读取方面，现有系统大多基于诸如rfid技术的电子标识形式，无法实现奶牛健康数据的自动读取与实时传输，不利于紧急状态下的健康管理；在数据分析和呈现方面，虽然部分系统采集了多维度的奶牛数据，但多集中于对各维度数据的单独分析与呈现，未能考虑联合分析多种数据计算奶牛综合健康状态，且缺乏奶牛个体信息、历史健康记录与实时健康记录的关联功能。
4.为突破上述有关数据采集单一、数据读取滞后、数据分析与呈现未能综合显示奶牛实时与历史健康状态的困境，目前非常需要一套奶牛健康多维度数据的采集、分析和综合健康预警的系统及方法，以解决上述问题中的至少之一，从而提升奶牛场规模化监管、实时监测、健康状况追踪、异常状态警报的准确性与效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种奶牛健康预警系统和预警方法。
6.根据本发明的一个方面，提供一种奶牛健康预警系统，该系统包括：
7.数据采集模块，包括穿戴于奶牛身体预定部位的传感器单元，用于获取与奶牛健康状况相关的传感器原始参量；
8.识别分析模块，用于根据所述传感器原始参量，生成奶牛实时状况数据；
9.评分预警模块，用于基于所述奶牛实时状况数据对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息。
10.进一步地，所述传感器单元包括：
11.温度传感器，用于采集与体温相关的第一原始参量；
12.生物电传感器，用于采集与体征状态相关的第二原始参量；
13.加速度传感器，用于采集奶牛在行为状态和进食状态下的第三原始参量。
14.进一步地，所述数据采集模块还包括：
15.数据存储单元，用于存储所述传感器原始参量；
16.无线传输单元，用于以无线传输的方式向所述识别分析模块发送所述传感器原始参量。
17.进一步地，所述识别分析模块包括：
18.无线接收单元，用于无线接收所述传感器原始参量；
19.数据处理单元，用于对所述传感器原始参量进行综合处理，生成与奶牛体征、行为和进食状态相关的数据矩阵；
20.数据分析单元，用于联合分析所述数据矩阵，得到有关奶牛体征、行为和进食状态的实时状况数据。
21.进一步地，所述数据处理单元包括：
22.清洗校验子单元，所述清洗校验子单元用于对所述传感器原始参量进行清洗和质量校验，得到具有统一数据格式、去噪声后的传感器参量；
23.体征识别子单元，所述体征识别子单元基于所述传感器参量，识别与奶牛体征相关的参量，生成奶牛体征状态的数据矩阵；
24.行为识别子单元，所述行为识别子单元基于所述传感器参量，识别与奶牛行为相关的参量，生成奶牛行为状态的数据矩阵；
25.进食识别子单元，所述进食识别子单元基于所述传感器参量，识别与奶牛进食相关的参量，生成奶牛进食状态的数据矩阵。
26.进一步地，所述评分预警模块包括：
27.健康评分单元，用于对奶牛实时状况数据进行分析计算，生成奶牛实时健康评分；
28.评分管理单元，用于存储所述奶牛实时健康评分，并将所述奶牛实时健康评分与对应奶牛的历史评分进行对比，识别奶牛健康评分变化异常的情况；
29.健康预警单元，用于根据所述奶牛健康评分变化异常的情况，生成奶牛健康异常警报信息，并将所述奶牛健康异常警报信息发送至终端用户。
30.进一步地，所述评分管理单元包括：
31.评分存储子单元，所述评分存储子单元将所述奶牛实时健康评分与个体奶牛的身份信息相关联，并更新奶牛健康评分数据库；
32.评分追踪子单元，所述评分追踪子单元基于更新后的奶牛健康评分数据库，追踪个体奶牛的健康评分历史，生成个体奶牛健康评分的时间序列；
33.评分对比子单元，所述评分对比子单元对同一时间序列中不同时间间隔的健康评分进行差异对比，生成个体奶牛健康评分变化信息；
34.异常识别子单元，所述异常识别子单元根据个体奶牛健康评分变化信息，识别个体奶牛健康评分变化中的异常情况。
35.进一步地，所述奶牛健康异常警报信息包括：健康异常奶牛的身份信息以及对应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分。
36.根据本发明的另一方面，提供一种奶牛健康预警方法，该方法包括：
37.获取穿戴于奶牛身体预定部位的传感器的数据，得到与奶牛健康相关的传感器原始参量；
38.根据所述传感器原始参量，生成奶牛实时状况数据；
39.基于所述奶牛实时状况数据，对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息。
40.进一步地，基于所述奶牛实时状况数据，对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息，包括：
41.以日为单位，对当日接收到的奶牛体征、行为和进食状况数据进行分析计算，生成当日的奶牛健康评分；
42.将当日的奶牛健康评分与个体奶牛的身份信息相关联，形成奶牛健康评分数字矩阵，更新奶牛健康评分数据库；
43.基于更新后的奶牛健康评分数据库，追踪个体奶牛的健康评分历史，生成个体奶牛健康评分的时间序列；
44.在单一时间序列中，比较历史时间内的奶牛健康评分，得到不同时间间隔时的健康评分差异，生成个体奶牛健康评分变化信息；
45.将个体奶牛健康评分变化信息汇总，计算奶牛群体的平均健康评分变化信息；
46.将个体奶牛健康评分变化信息与奶牛群体的平均健康评分变化信息进行差异比较，识别变化数值异常的奶牛身份信息；
47.基于所识别的奶牛身份信息，从奶牛健康评分数据库中提取相应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分；
48.将健康异常奶牛的身份信息以及对应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分发送至终端用户。
49.与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
50.本发明通过穿戴于奶牛预定部位的传感器单元，实现了数据的多维度采集与自动读取功能，得到奶牛的实时状况数据，实现了实时获取奶牛状况信息的功能；并且通过对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，实现综合分析奶牛健康状况、呈现奶牛历史健康记录的功能。一方面，本发明可以对奶牛健康状况进行更加全面的连续的实时监测、评估与呈现，极大地减少人力的投入成本；另一方面，实现了提前及时预警重要疫病，从而可以避免传统检测技术滞后的风险，赢得干预防治的时间，同时还有利于养殖人员更为方便、综合地获取奶牛健康异常情况的数据。
附图说明
51.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
52.图1为本发明一实施例的奶牛健康预警的结构示意图；
53.图2为本发明一实施例的传感器单元的结构示意图；
54.图3为本发明一实施例的数据处理单元的结构示意图；
55.图4为本发明一实施例的评分管理单元的结构示意图；
56.图5为本发明一实施例的奶牛健康预警方法的流程示意图；
57.图6为图5中步骤s3对应的流程示意图。
具体实施方式
58.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
59.本发明实施例提供一种奶牛健康预警系统，参照图1，该系统包括数据采集模块、识别分析模块和评分预警模块，其中：数据采集模块包括穿戴于奶牛身体预定部位的传感器单元，用于获取与奶牛健康状况相关的传感器原始参量，通过穿戴于奶牛预定部位的传感器单元，实现了数据的多维度采集与自动读取功能，实现了连续、全面实时获取奶牛状况信息的功能；识别分析模块用于根据传感器原始参量，生成奶牛实时状况数据；评分预警模块用于基于奶牛实时状况数据对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息。
60.在一些实施方式中，参照图2，传感器单元采集诸如姿势角、加速度、体温、电势等与奶牛健康状况相关的传感器原始参量，包括温度传感器、生物电传感器和加速度传感器，其中：温度传感器用于采集与体温相关的第一原始参量，第一原始参量包括与奶牛的脖子、耳朵、乳房、小腿等体温部位的体温相关的原始参量；生物电传感器用于采集与体征状态相关的第二原始参量，第二原始参量包括与奶牛脉搏、心率、呼吸等体征状态相关的电势等原始参量；加速度传感器用于采集奶牛在行为状态和进食状态下的第三原始参量，第三原始参量包括奶牛在站立、卧倒、行走、咀嚼、反刍、吞咽等行为状态下的姿势角、加速度等原始参量。通过上述传感器的设置，能够全面地获取奶牛的实时状况数据，为健康预警提供更加全面准确的信息。
61.数据采集模块向识别分析模块以无线传输方式发送传感器原始参量，在一些实施方式中，数据采集模块还包括数据存储单元和无线传输单元，数据存储单元用于存储传感器原始参量；其中，数据存储单元的存储量与采集频率、采集时长有关，优选地，采集频率1hz，存储量满足数据采集时长大于一周、获取数据量大于1g的要求；无线传输单元用于以无线传输的方式向识别分析模块发送传感器原始参量；优选地，无线传输方式为蓝牙、nfc、zigbee、wifi、4g、5g中的任意一种。当然，在其他一些实施方式中，还可以采用其他类型的无线传输方式，只要能够实现上述相同的功能即可。
62.识别分析模块通过对传感器原始参量进行综合分析，得到的奶牛实时状况数据包括奶牛体征、行为与进食信息；在一些实施方式中，识别分析模块包括无线接收单元、数据处理单元和数据分析单元，其中：无线接收单元用于无线接收传感器原始参量；数据处理单元，用于对传感器原始参量进行综合处理，生成与奶牛体征、行为和进食状态相关的数据矩阵；数据分析单元，用于联合分析上述数据矩阵，得到有关奶牛体征、行为和进食状态的实时状况数据。
63.在一些实施方式中，参照图3，数据处理单元包括清洗校验子单元、体征识别子单元、行为识别子单元和进食识别子单元，其中：清洗校验子单元用于对传感器原始参量进行清洗和质量校验，得到具有统一数据格式、去噪声后的传感器参量；体征识别子单元基于传感器参量，识别与奶牛部位体温、脉搏、心率、呼吸等体征相关的参量，生成奶牛体征状态的数据矩阵；行为识别子单元基于传感器参量，识别与奶牛站立、卧倒、行走等行为相关的参
量，生成奶牛行为状态的数据矩阵；进食识别子单元基于传感器参量，识别与奶牛咀嚼、反刍、吞咽等进食相关的参量，生成奶牛进食状态的数据矩阵。
64.在一些实施方式中，评分预警模块包括健康评分单元、评分管理单元和健康预警单元，其中：健康评分单元用于对奶牛实时状况数据进行分析计算，生成奶牛实时健康评分；评分管理单元用于存储奶牛实时健康评分，并将奶牛实时健康评分与对应奶牛的历史评分进行对比，识别奶牛健康评分变化异常的情况；健康预警单元用于根据奶牛健康评分变化异常的情况，生成奶牛健康异常警报信息，并将奶牛健康异常警报信息发送至终端用户。
65.在一些实施方式中，参照图4，评分管理单元包括评分存储子单元、评分追踪子单元、评分对比子单元和异常识别子单元，其中：评分存储子单元将奶牛实时健康评分与个体奶牛的身份信息相关联，并更新奶牛健康评分数据库；评分追踪子单元基于更新后的奶牛健康评分数据库，追踪个体奶牛的健康评分历史，生成个体奶牛健康评分的时间序列，该序列表示个体奶牛在不同时间点的健康评分；评分对比子单元对同一时间序列中不同时间间隔即同一时间序列中不同时间点的健康评分进行差异对比，生成个体奶牛健康评分变化信息；异常识别子单元根据个体奶牛健康评分变化信息，识别个体奶牛健康评分变化中的异常情况。
66.上述实施例中，评分预警模块配置健康评分单元对奶牛的实时状况数据对进行计算，生成实时健康评分；配置评分管理单元对实时健康评分进行存储分析，识别健康状况异常的奶牛；配置健康预警单元提取相应的健康异常警报信息，并汇总奶牛健康异常警报信息并发送给终端用户，健康异常警报信息包括非健康奶牛的身份信息、实时健康数据与评分、历史健康数据与评分。奶牛健康异常警报信息包括：健康异常奶牛的身份信息以及对应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分，从而实现综合分析奶牛健康状况、呈现奶牛历史健康记录的功能，可以对奶牛健康状况进行更加全面的连续的实时监测、评估与呈现，实现提前及时预警重要疫病，有利于养殖人员更为方便、综合地获取奶牛健康异常情况的数据。
67.基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供一种奶牛健康预警方法，该方法基于上述的奶牛健康预警系统实现，参照他5，该方法包括：
68.s1、获取穿戴于奶牛身体预定部位的传感器的数据，得到与奶牛健康相关的传感器原始参量；优选地，选择腿部、脖子等特定部位；优选地，传感器原始参量包括加速度、温度、心电图等参量；
69.s2、根据传感器原始参量，生成奶牛实时状况数据；具体地，传感器原始参量通过无线传输方式传输，经对传感器原始参量联合处理后，生成目标奶牛的体征、行为和进食状态信息；
70.s3、基于奶牛实时状况数据，对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息。
71.在一些实施方式中，参照图6，基于奶牛实时状况数据，对奶牛进行健康评分，即进行数据评分、存储与分析，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，向终端用户发送奶牛健康异常警报信息，包括：
72.s31、以日为单位，对当日接收到的奶牛体征、行为和进食状况数据进行分析计算，
生成当日的奶牛健康评分；
73.s32、将当日的奶牛健康评分与个体奶牛的身份信息相关联，形成奶牛健康评分数字矩阵，更新奶牛健康评分数据库；
74.s33、基于更新后的奶牛健康评分数据库，追踪个体奶牛的健康评分历史，生成个体奶牛健康评分的时间序列；
75.s34、在单一时间序列中，比较历史时间内的奶牛健康评分，例如，可比较今日、昨日、5天前和10天前的奶牛健康评分，得到不同时间间隔时的健康评分差异，生成个体奶牛健康评分变化信息；
76.s35、将个体奶牛健康评分变化信息汇总，计算奶牛群体的平均健康评分变化信息；
77.s36、将个体奶牛健康评分变化信息与奶牛群体的平均健康评分变化信息进行差异比较，具体地，当变化差异超出某一特定阈值时，例如，奶牛群体的平均健康评分变化值为5，而个体奶牛的评分变化值为15，则说明个体奶牛变化数值异常，识别变化数值异常的奶牛身份信息；
78.s37、基于所识别的奶牛身份信息，从奶牛健康评分数据库中提取相应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分；
79.s38、将健康异常奶牛的身份信息以及对应的实时健康数据与评分、历史健康数据与评分发送至终端用户，具体地，汇总奶牛身份信息、对应的实时与历史健康数据与评分等奶牛健康异常警报信息，并将其发送给终端用户。
80.上述实施例中奶牛健康预警方法中各步骤的具体实现方式可以采用上述奶牛健康预警系统中各模块对应的技术特征，此处不再赘述。
81.本发明上述实施例中的奶牛健康预警系统和预警方法，通过穿戴于奶牛预定部位的传感器单元，实现了数据的多维度采集与自动读取功能，得到奶牛的实时状况数据，实现了实时获取奶牛状况信息的功能；并且通过对奶牛进行健康评分，并根据健康评分结果识别健康状况异常的奶牛，实现综合分析奶牛健康状况、呈现奶牛历史健康记录的功能。一方面，本发明可以对奶牛健康状况进行更加全面的连续的实时监测、评估与呈现，极大地减少人力的投入成本；另一方面，实现了提前及时预警重要疫病，从而可以避免传统检测技术滞后的风险，赢得干预防治的时间，同时还有利于养殖人员更为方便、综合地获取奶牛健康异常情况的数据。
82.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。