一种智慧养猪多传感器监测及预警系统的制作方法

本发明涉及电子数字数据处理，具体涉及一种智慧养猪多传感器监测及预警系统。

背景技术：

1、目前智慧养猪系统利用多种传感器收集养猪场内的数据，并通过数据处理和分析技术进行实时监测和预警功能，以帮助养殖户改善养猪管理和提高养猪效益。

2、目前在通过传感器获取到养猪场内的家猪体表的温度数据后，由于所采集的数据受到电磁噪声影响，导致数据内存在一定的缺失或噪声数据，因此需要对所采集的数据进行数据清洗，并在数据清洗的过程中判断家猪的运动状态，结合家猪的运动状态保证清洗后的数据准确反映家猪的体表温度，而由于家猪处于运动状态时，易造成温度数据出现偏差，导致温度检测结果不准确。

技术实现思路

1、本发明提供一种智慧养猪多传感器监测及预警系统，以解决现有的问题。

2、本发明的一种智慧养猪多传感器监测及预警系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种智慧养猪多传感器监测及预警系统，该系统包括以下模块：

4、数据采集模块，用于获取养殖场中任意家猪的体表温度数据和移动距离数据；

5、时间段模块，用于根据体表温度数据中相邻数据点的差异获得数据点的异常程度，将体表温度数据划分为多个时间段，根据相邻时间段中数据点的差异获得相邻时间段之间的同一可能性，根据同一可能性的大小将时间段进行合并获得若干个新上升时间段；

6、影响参数模块，用于根据体表温度数据中新上升时间段的时间点与移动距离数据中时间点形成的区间记为响应区间，根据响应区间内数据点的数量获得响应区间的响应系数，根据响应系数的大小获得体表温度数据对于移动距离数据的响应时间，结合响应时间根据同一可能性以及移动距离数据获得体表温度数据中数据点的影响参数；

7、体温预警模块，用于利用影响参数对异常程度进行调节获得数据点的异常特征，根据异常特征的大小进行家猪体温预警。

8、进一步的，所述获取养殖场中任意家猪的体表温度数据和移动距离数据，包括的具体方法为：

9、首先，在室内养殖场安装红外热成像传感器获取连续的红外成像数据；

10、然后，利用yolov3算法对红外成像数据进行目标检测，获取红外成像数据中的家猪以及任意时间段内家猪的体表温度数据，并利用光流法对家猪进行运动追踪，获取家猪每个时间点对应的移动距离，将家猪在任意时间段内移动距离形成的数据记为移动距离数据。

11、进一步的，所述根据体表温度数据中相邻数据点的差异获得数据点的异常程度，包括的具体方法为：

12、将体表温度数据的第个时间点的体表温度与预设的标准体表温度的差值绝对值记为第一数值，将体表温度数据的第个时间点的体表温度与体表温度数据的第个时间点的体表温度的差值绝对值记为第二数值；

13、将第一数值和第二数值的融合结果记为数据点的异常程度。

14、进一步的，所述将第一数值和第二数值的融合结果记为数据点的异常程度，包括的具体方法为：

15、将第一数值和第二数值的乘积记为第三数值，获取所有第三数值的最小值记为第四数值，将任意第三数值和第四数值的差值记为第五数值，将线性归一化后的第五数值与第三数值相乘获得数据点的异常程度。

16、进一步的，所述将体表温度数据划分为多个时间段，根据相邻时间段中数据点的差异获得相邻时间段之间的同一可能性，包括的具体方法为：

17、首先，获取任意体表温度数据对应的一阶差分序列，记为温度差分数据，获取温度差分数据中所有数值大于0时对应数据点的时间点记为上升时间点；将任意由连续的上升时间点形成的时间段记为上升时间段，获得若干个上升时间段，将相邻两个上升时间段之间的时间点记为间隔时间点；

18、然后，获取任意相邻的两个上升时间段之间的间隔时间点的数量，获取任意相邻两个上升时间段的同一可能性，具体计算方法为：

19、

20、其中，表示第个上升时间段和第个上升时间段之间的同一可能性；表示第个上升时间段中上升时间点的数量；表示第个上升时间段中上升时间点的数量；表示第个上升时间段和第个上升时间段之间间隔时间点的数量；表示以自然常数为底数的指数函数；表示上升时间段中第个数据点对应的体表温度；表示上升时间段中第个数据点对应的体表温度；表示上升时间段中第个数据点对应的体表温度。

21、进一步的，所述根据同一可能性的大小将时间段进行合并获得若干个新上升时间段，包括的具体方法为：

22、利用线性归一化将所有相邻的两个上升时间段的同一可能性进行归一化处理，将归一化后的同一可能性记为归一同一性，预设同一性阈值，当归一同一性大于同一性阈值时，将对应的相邻两个上升时间段以及两个上升时间段时间的间隔时间点共同形成的时间段进行合并，将最终没有合并的上升时间段和合并后得到的时间段均记为新上升时间段，获得若干个新上升时间段。

23、进一步的，所述根据体表温度数据中新上升时间段的时间点与移动距离数据中时间点形成的区间记为响应区间，包括的具体方法为：

24、获取移动距离数据中所有数据点的斜率，将斜率大于0的数据点记为斜率点，当斜率点的上一个数据点的斜率为0时，将斜率点对应的时间点记为移动变化点，获得若干个移动变化点；获取任意新上升时间段的最左侧的时间点记为左时间点，将小于左时间点的移动变化点记为小移动变化点，获得任意左时间点的若干个小移动变化点；将左时间点与任意小移动变化点相减记为左时间点与小移动变化点之间的偏移长度，将左时间点与任意小移动变化点所形成的区间记为响应区间。

25、进一步的，所述根据响应区间内数据点的数量获得响应区间的响应系数，根据响应系数的大小获得体表温度数据对于移动距离数据的响应时间，包括的具体方法为：

26、首先，获取左时间点与任意小移动变化点对应响应区间的响应系数，具体计算方法为：

27、

28、其中，表示左时间点与小移动变化点对应响应区间的响应系数；表示新上升时间段的数量；表示第个新上升时间段的左时间点与小移动变化点对应响应区间中斜率点的数量；表示第个新上升时间段的左时间点与小移动变化点对应响应区间中斜率点的数量；表示第个新上升时间段的左时间点与小移动变化点之间的偏移长度；表示第个新上升时间段的左时间点与小移动变化点之间的偏移长度；

29、然后，获取当所有左时间点与所有对应的小移动变化点对应响应区间的响应系数最大时，将所有响应区间对应偏移长度的均值记为体表温度数据对于移动距离数据的响应时间。

30、进一步的，所述结合响应时间根据同一可能性以及移动距离数据获得体表温度数据中数据点的影响参数，包括的具体方法为：

31、获取影响参数，具体计算方法为：

32、

33、其中，表示第个新上升时间段中第t个数据点的影响参数；表示第个新上升时间段和第个新上升时间段之间的归一同一性；表示移动距离数据中第个时间点对应的移动距离；表示移动距离数据中第个时间点对应的移动距离。

34、进一步的，所述利用影响参数对异常程度进行调节获得数据点的异常特征，根据异常特征的大小进行家猪体温预警，包括的具体方法为：

35、首先，根据数据点的影响参数和异常程度获得数据点的异常特征，具体计算方法为：

36、

37、其中，表示第个新上升时间段中第个数据点的；表示第个新上升时间段中第个数据点的影响参数；表示第个新上升时间段中第个时间点对应数据点的异常程度；表示自然常数；

38、然后，将所有数据点的异常特征进行线性归一化，得到归一异常特征，预设异常阈值，将归一异常特征大于异常阈值的数据点记为异常点，将所有异常点进行删除，完成对体表温度数据的数据清洗，将数据清洗后的体表温度数据记为新体表温度数据；

39、最后，当家猪的新体表温度数据中体表温度大于预设的标准体表温度t0时，利用显示器在对应时刻下的红外成像数据中将对应的家猪进行标注和预警显示。

40、本发明的技术方案的有益效果是：通过结合体表温度数据中相邻数据点的变化情况，对体表温度数据进行分段分析，将可能属于同一上升时间段的分段进行合并获得新上升时间段，并结合新上升时间段中各时间点与移动距离数据点各数据点对应时间点形成的区间，通过分析区间内数据点的数量变化情况，准确得到了家猪在活动过程中体表温度数据相对于移动距离数据的响应时间，即家猪在活动后体表温度开始上升所对应的时间，结合响应时间获得影响参数，反映了家猪在活动时的移动距离对体表温度的影响程度，利用影响参数对异常程度进行调节准确获得数据点的异常特征，根据异常特征的大小进一步准确得到体表温度数据中的异常点，大大提高了数据清洗的准确性以及家猪体表温度监测结果的准确性。