一种牛的动态称重系统及方法

1.本技术属于智能化养殖领域，具体涉及一种牛的动态称重系统及方法。


背景技术：

2.近年来，畜牧养殖行业快速发展，传统的放牧养殖方式逐步向大规模工厂化、集约化的畜牧养殖企业转变。畜牧养殖企业的生产及管理方法也由传统的自由放牧、人工管理的原始方式向以机械化、自动化和数字化技术为手段的现代智能生产管理方式发展，从而使畜牧养殖更加科学、智能、高效。在畜牧养殖的智能化过程中一个重要的环节是动物的体重管理，动物体重可以反映动物个体的生长状况、营养条件、遗传性能等重要信息，为后续养殖和管理提供科学依据。
3.传统的动物称重通过地秤实现，测量精度较高，但测量效率低，易对动物造成应激，难以长期连续进行称重测量。目前采用的自动化称重设备，由于动物运动干扰会降低称重精度，大多对动物进行限位，以获得更精确的静态体重；或延长秤台长度，对连续的动态体重测量值进行滤波或平滑处理，称重精度较静态体重仍存在较大误差。养殖场对动态称重系统测量的速度和精度具有迫切的需求。


技术实现要素：

4.本技术提出了一种牛的动态称重系统及方法，通过以数据处理模块作为核心对象，实现牛行走中动态体重信息的自动测量、自动校准、自动显示和自动记录，提高了牛动态体重测量的精准程度。
5.为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
6.一种牛的动态称重系统，包括：编号识别设备、称重模块、数据处理模块、触摸屏模块、存储器模块、无线通信模块和加速度传感器模块；
7.所述编号识别设备与所述数据处理模块连接，用于采集牛个体标识的编号信息，并将信息发送到所述数据处理模块；
8.所述称重模块与所述数据处理模块连接，用于采集牛行走中的动态重量信息；
9.所述触摸屏模块与所述数据处理模块连接，用于显示牛的编号信息和重量信息；
10.所述存储器模块与所述数据处理模块连接，用于存储各测量模块的测量信息；
11.所述加速度传感器模块穿戴于牛身体上，用于测量牛的三维加速度信息；
12.所述无线通信模块与所述数据处理模块连接，通过无线通信连续获取所述加速度传感器模块测量的牛加速度信息，并发送到所述数据处理模块；
13.所述数据处理模块结合称重模块的体重信息，及牛的三维加速度信息，经过滤波方法和神经网络学习方法，将牛运动产生的载荷冲击和振动干扰从动态体重信息中分离，提高牛体重动态称量的准确性。
14.优选的，所述编号识别设备包括：rfid耳标和rfid读写器。
15.优选的，所述称重模块包括：称重地磅；称重地磅与牛行走通道连接。
16.优选的，所述称重地磅包括：称重传感器，滤波放大电路、a/d转换单元和信号接口。
17.优选的，所述数据处理模块包括：主控单元。
18.优选的，所述主控单元接收所述编号识别模块、所述称重模块、所述无线通信模块的信息。
19.优选的，所述无线通讯模块与所述三维加速度传感器进行无线通信，连续获取牛的三维加速度信息。
20.优选的，所述加速度传感器模块包括：三轴加速度传感器、控制单元和无线通讯单元。
21.优选的，所述加速度传感器模块测量牛加速度信息，通过所述无线通信模块，发送到所述数据处理模块。
22.本技术还提供了一种牛的动态称重方法，包括以下步骤：
23.s1.采集牛的编号信息；
24.s2.采集牛行走中的动态重量信息；
25.s3.采集牛行走中的三维加速度信息；
26.s4.基于牛的体重信息、牛三维加速度信息，经过滤波方法和神经网络学习方法，将牛运动产生的载荷冲击和振动干扰从动态体重测量信号中分离，得到更接近牛真实体重的测量数据；
27.s5.将牛的编号信息和实际重量信息进行显示和存储。
28.本技术的有益效果为：
29.本技术公开了一种牛的动态称重系统及方法，rfid读写器接收到数据处理模块发送的读取指令后，读取到存储在rfid耳标的编号信息，将编号信息发送到数据处理模块；称重模块采集牛在秤上一段时间的瞬时重量信息，同时牛身上的加速度传感器模块测得的加速度信息，通过无线传输到数据处理模块，应用滤波方法和神经网络模型对测得的瞬时重量信息、加速度信息进行处理，得到更接近牛真实体重的测量数据，实现了牛的编号识别、牛的体重的自动测量、体重的自动传输与记录，方便了畜牧养殖企业对牛的信息参数的记录与管理，为畜牧养殖业在牛饲养过程中品种选育、体重管理、饲料配方等提供了科学依据和技术保障，提高畜牧养殖智能化水平。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本技术实施例一的一种牛的动态称重系统的模块示意图；
32.图2为本技术实施例一的一种牛的动态称重系统的硬件结构示意图；
33.图3为本技术实施例一的称重模块测量的动态体重数据的曲线图；
34.图4为本技术实施例一的加速度传感器模块测量的三轴加速度数据的曲线图；
35.图5为本技术实施例一的数据处理模块经过滤波方法后去除牛运动带来的振动后，得到体重数据的曲线图；
36.图6为本技术实施例二的一种牛的动态称重方法流程示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
39.实施例一
40.如图1所示，为本技术一种牛的动态称重系统结构示意图，包括：编号识别设备、称重模块、数据处理模块、触摸屏模块、存储器模块、无线通信模块和加速度传感器模块；编号识别设备包括：rfid耳标和rfid读写器；称重模块包括：称重地磅；数据处理模块包括主控单元；无线通信模块包括：蓝牙通信单元或zigbee通信单元或其他无线通信单元；加速度传感器模块包括三轴加速度传感器、主控单元和与无线通信模块配套使用的无线通信单元。
41.本实施例将上述各设备的整体系统结构划分为三层，分为硬件层、数据处理层以及应用层，应用层、硬件层都与数据处理层进行通讯。
42.如图2所示，为本技术一种牛的动态称重系统的硬件结构示意图，其中，编号识别设备、称重模块、无线通讯模块、加速度传感器模块、触摸屏模块和存储器模块构成称重系统的硬件层，在硬件层中，编号识别设备接收数据处理模块的读取信息的指令后，采集牛的编号信息，并将牛的编号信息发送到数据处理模块；
43.编号识别设备包括rfid耳标和rfid读写器，牛作为检测对象，rfid耳标放置在牛的耳朵上，通过穿戴rfid耳标进行标识，rfid耳标存储着牛的编号信息，当rfid读写器接收到数据处理模块发送的读取指令后，读取存储在rfid耳标的牛的编号信息；并将编号信息发送至数据处理模块。
44.如图3所示，称重模块采集牛在秤上一段时间的动态重量信息。称重地磅用于采集牛在地磅行走一段时间内的动态重量；称重地磅包括：称重传感器，滤波放大电路、a/d转换单元和信号接口，结合牛的编号信息，对每只带有编号信息的牛进行称重，以10hz的采样速度，将牛rfid耳标编号、称重模块测量信息数据连续保存到存储器模块；
45.如图4所示，加速度传感器模块测得牛的加速度信息。加速度传感器穿戴于牛身体上，其中的三轴加速度传感器获取牛的运动状态，并产生中断信号，主控单元被中断信号唤醒后，通过无线通信单元与主机中的无线通信模块进行通信，以10hz的采样频率，将x/y/z三轴加速度信息发送到数据处理模块，数据处理模块将加速度信息连续保存到存储器模块；存储器模块中保存当前称重牛的数据信息，包括编号识别模块采集的rfid编号信息、称重模块采集的动态体重信息，及无线通信模块传输的牛三维加速度信息；
46.如图5所示，数据处理模块经过滤波方法和神经网络学习方法，结合称重模块中的称重传感器的量程、灵敏度、分辨率以及加速度传感器模块测得的x/y/z三轴的加速度值，经过滤波和神经网络等方法将牛运动产生的振动从动态体重信息中分离，得到更加精确的牛体重称量值。
47.牛的称重模块执行程序以及牛的加速度传感器模块测出的加速度值，将两组信息发送至数据处理模块，数据处理模块经过数据处理后获得牛的实际体重，最后将牛的编号信息与牛的体重信息发送到触摸屏模块和存储器模块。
48.所述触摸屏模块用于显示牛的信息；将牛的编号信息和实际重量信息通过串口通讯的方式发送到触摸屏上；
49.所述存储器模块用于存储牛的重量信息；将测量的实际重量信息进行存储。
50.数据处理层与硬件层和应用层进行数据交互，通过串口与硬件层相连，用于实现编号识别设备与数据处理模块的数据传输，通过usb线或其他通讯线与触摸屏模块和存储器模块相连，实现数据的显示和存储。
51.应用层包括硬件、软件、数据库，硬件包括存储牛编号与体重信息的存储器即存储器模块、显示牛编号与体重信息的触摸屏即触摸屏模块，该触摸屏模块可以人机交互，辅助饲养人员进行管理，同时安装用于存放编号信息、重量信息的数据库。
52.实施例二
53.如图6所示，为本技术实施例二的一种牛的动态称重方法流程示意图，包括以下步骤：
54.s1.采集牛的编号信息；编号识别设备将采集到的牛编号信息发送至数据处理模块；编号识别设备包括rfid耳标和rd906m读写器，牛作为检测对象，rfid耳标放置在牛的耳朵上，通过穿戴rfid耳标进行标识，rfid耳标存储着牛的编号信息，当rd906m读写器接收到数据处理模块发送的读取指令后，rd906m读写器读取存储在rfid耳标的牛的编号信息，通过rd906m读写器能够自动获得牛的编号信息；并将编号信息发送至数据处理模块；
55.s2.采集牛行走中的动态重量信息；称重模块用于采集牛的重量信息并发送至数据处理模块；称重模块采集牛在秤上一段时间的瞬时重量信息；大体重电子秤或称重地磅用于采集牛在地磅行走一段时间内的瞬时重量；
56.s3.采集牛行走中的三维加速度信息；加速度传感器模块用于采集加速度信息并发送至数据处理模块；
57.s4.基于牛的体重信息、牛三维加速度信息，经过滤波方法和神经网络学习方法，将牛运动产生的载荷冲击和振动干扰从动态体重测量信号中分离，得到更接近牛真实体重的测量数据；
58.s5.将牛的编号信息和实际重量信息进行显示和存储。
59.以上所述的实施例仅是对本技术优选方式进行的描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本技术的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本技术权利要求书确定的保护范围内。