一种基于物联网和计算机视觉的家畜行为智能监控系统技术方案

本发明专利技术首次通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的家畜的行为进行监测分析，首次构建基于无线WiFi技术的视频监控及传感器网络软硬件系统，克服传统电缆安装成本高、耗时长、扩展困难的问题，通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的奶牛的行为进行监测分析，实现对几大类日常行为的监测分析，包括采食、饮水、反刍、排泄、运动、休息、探究等行为，同时监测异常事件的发生，对异常行为进行自动报警。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术首次通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的家畜的行为进行监测分析，首次构建基于无线WiFi技术的视频监控及传感器网络软硬件系统，克服传统电缆安装成本高、耗时长、扩展困难的问题，通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的奶牛的行为进行监测分析，实现对几大类日常行为的监测分析，包括采食、饮水、反刍、排泄、运动、休息、探究等行为，同时监测异常事件的发生，对异常行为进行自动报警。【专利说明】一种基于物联网和计算机视觉的家畜行为智能监控系统
本专利技术涉及智慧农业
，特别涉及一种利用物联网和计算机视觉技术对家畜行为进行监控的系统。
技术介绍
在家畜的生长过程中，采食、饮水、反刍、排泄、探究、应激等行为贯穿整个过程，并可以反映出生长发育过程中的不同阶段和不同生理状态。这些行为又可表现为正常行为和异常行为。其中，正常行为是遗传、本能以及后天对环境适应的反映，是家畜自我维护福利和健康成长的表现；而异常行为通常是在接受不良刺激或者生活在恶劣条件下所表现出的有悖于其生物学习性的行为及事件，如病态行为、应激行为等事件是家畜福利下降的一个重要表现。因此，在饲养家畜的生产活动中及时、主动的诊断各种异常行为及事件，对于提高养殖生产效率，维护家畜的福利、提高奶牛等家畜的牛奶的营养水平都有十分重要的经济意义，这也是当前农业信息化及精准化研究的主要方向。现阶段国内主要采用传统的人工观察方法对家畜的行为进行观察判断，由于人的时间、精力限制，养殖效率不高，且由于奶牛等家畜的养殖对环境的要求较高，工作人员无法频繁的进入养殖区域，因而很容易忽视养殖过程中的一些异常行为及事件，从而造成严重的经济损失。有些养殖场虽然安装有摄像装置，但也只是用于事后查验，未发挥预警监督的作用。随着智能视频分析与自动识别技术的发展，视频感知将成为最重要的感知技术，成为物联网信息感知层最重要的技术之一，视频物联网技术将成为最重要的物联网感知技术，而物联网也将因其智能、灵活、易于扩展和管理等优点而引起视频监控系统的重大变革。通过物联网技术及智能视频分析技术应用于家畜养殖领域，可以自动发现监控场景中的异常情况，及时发出警报并提供有用信息，从而更加有效地协助工作人员处理异常，提高家畜养殖的智能化、自动化水平。
技术实现思路
本专利技术首次通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的家畜的行为进行监测分析，首次构建基于无线WiFi技术的视频监控及传感器网络软硬件系统，克服传统电缆安装成本高、耗时长、扩展困难的问题，通过融合物联网和计算机视觉技术实现对真实养殖场景的奶牛的行为进行监测分析，实现对几大类日常行为的监测分析，包括采食、饮水、反刍、排泄、运动、休息、探究等行为，并在此基础上通过统计模型对上述日常行为进行统计分析，监测异常事件的发生，对异常行为进行自动报警。本专利技术提供了一种家畜行为智能监控系统，包括:家畜数据采集装置、无线传输模块、远程监控中心和信息中心数据库；其中，家畜数据采集装置将采样得到的数据通过无线传输模块传送到远程监控中心，远程监控中心对采样数据进行分析处理，信息中心数据库用于存储采集到的数据。更进一步的，所述无线传输模块为WIFI传输模块；所述家畜数据采集装置包括多台摄像机、多个传感器、多台非接触式红外测温仪和无源RFID标签；所述多台摄像机之间间隔30度角并呈圆周布置，架设于畜舍的顶部，所述每台摄像机配置有WIFI通信单元，从而使多台摄像机之间构成高速无线局域网，所述多台摄像机的WIFI通信单元分别与智能监控系统的WIFI传输模块链接，从而使每台摄像机构成一个WIFI网络节点，并向远程监控中心传输视频数据；所述多个传感器包括布置于家畜身体特定部位的运动传感器、地磁传感器、声音传感器，以及布置于畜舍的温湿度传感器，系统通过运动传感器定时采集家畜的运动数据，通过地磁传感器定时采集家畜站立或爬卧的姿态数据，通过声音传感器检测家畜咳嗽的音频信号以进行感冒症状的报警，通过温湿度传感器采集畜舍的环境数据；所述每个传感器配置有WIFI通信单元，并与智能监控系统的WIFI传输模块链接，从而使每个传感器构成一个WIFI网络节点，传感器之间构成高速无线局域网；所述多台非接触式红外测温仪被分别固定在每台摄像机上，并与摄像机共享WIFI通信，以实现在视频监控的同时检测家畜的体温；所述无源RFID标签位于项圈上并安装于家畜颈部，该无源RFID标签与家畜食槽上的RFID识别终端相对应，RFID识别终端读取标签数据后通过WIFI网络将该家畜的饮食数据信息传送到远程监控中心，提供给工作人员进行判断。更进一步的，当非接触式红外测温仪测量到家畜身体部位体温达到或超过正常值时，非接触式红外测温仪上的报警器自动发出报警信息，远程监控中心接收报警信息并通过所述摄像机保存测温时的当前视频图片，报警信息和视频图片信息由无线WIFI网络传输到信息中心数据库，工作人员可通过视频图片上家畜的身份标识确定具体个体。更进一步的，所述声音传感器采用项圈式声音传感器，其与无源RFID标签设置于同一项圈上。本专利技术还提供了一种对家畜行为进行监控的方法，包括如下步骤:步骤一:通过所述多台摄像机、多个传感器、多台非接触式红外测温仪和无源RFID标签定时采集家畜的运动数据、姿态数据、体温数据、声音数据、环境数据、饮食数据和视频信息，并将上述采集到的数据信息通过WIFI网络传送到远程监控中心；步骤二:远程监控中心对上述采集到的运动数据、姿态数据、体温数据、声音数据、环境数据、饮食数据和视频信息进行数据融合，并建立视频信息和运动数据、姿态数据、体温数据、声音数据、环境数据、饮食数据之间的对应关系，对家畜的静态行为特征和动态行为特征进行识别；步骤三:远程监控中心根据识别出的家畜的静态行为特征和动态行为特征，来确定家畜的日常行为特征；步骤四:远程监控中心在家畜的日常行为特征的基础上，通过提取家畜的某一行为特征的频率和传感器获取的运动数据、姿态数据、体温数据、声音数据、来获得家畜的异常行为特征，并对异常行为特征进行实时的监控，及时发出报警信息，提供给工作人员参考。更进一步的，步骤二还包括:通过对视频中家畜的外形边缘轮廓、个体外部形状、颜色进行匹配判断，识别家畜的静态行为特征；通过提取视频内容中的关键场景对象和提取运动传感器、地磁传感器采集数据中的时域特征、频域特征来识别动态行为特征。【专利附图】【附图说明】:图1是系统硬件架构图；图2监控摄像机及非接触式红外测温仪布置示意图；图3系统传感器不意图；图4是智能监控方法流程图。【具体实施方式】以下具体实施例中的家畜以奶牛为例，但不限于奶牛。智能监控系统主要包括搭建面向真实养殖场景的行为监测系统及开发软件平台。智能分析系统硬件部分如图1所示，具体如下:(I)通过架设在牛舍项部的无线高清摄像机采集实时录制的监控视频资源，获得视觉信息，通过控制高清摄像机的摆放位置，获得最佳的可视效果，每台摄像机上安装高性能无线通信单元，优选为WIFI通信单元，使每台摄像机作为一个WIFI网络节点与系统的WIFI传输模块相连，从而构成高速无线局域监控网，在牛舍中的任何地方都可以建立连接，便于快速安装使用。同时通过无线访问节点与信息中心网络无缝链接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家畜行为智能监控系统，包括：家畜数据采集装置、无线传输模块、远程监控中心和信息中心数据库；其中，家畜数据采集装置将采样得到的数据通过无线传输模块传送到远程监控中心，远程监控中心对采样数据进行分析处理，信息中心数据库用于存储采集到的数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高韬，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：