CN110786856A

CN110786856A - 一种畜牧呼吸频率检测装置

Info

Publication number: CN110786856A
Application number: CN201911066587.5A
Authority: CN
Inventors: 施正香; 王�琦; 王月瑶; 杨镇辉; 张政
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2020-02-14

Abstract

本发明实施例提供一种畜牧呼吸频率检测装置，该装置包括：呼吸传感器与数据处理模块，其中：呼吸传感器用于根据目标压力的大小调整输出电阻的大小，并将预设时间段内每一电阻发送给数据处理模块，目标压力由目标物体呼吸时对呼吸传感器施加产生；数据处理模块用于接收所述预设时间段内每一电阻，根据每一电阻的大小，确定每一电阻对应的电压信号，根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率，本发明实施例提供一种畜牧呼吸频率检测装置，能够实时连续测量目标物体的呼吸频率，具有准确性高、自动化、成本低的优点。

Description

一种畜牧呼吸频率检测装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种畜牧呼吸频率检测装置。

背景技术

目前我国奶牛养殖集中化、规模化程度不断加深，然而国内大部分地区夏季高温天气频发，规模化奶牛养殖场中较广泛使用的开放式牛舍无法实施有效的环境调控，而且规模化养殖场中奶牛数量大，不便于对奶牛进行独立监控，不能及时发现处于热应激的奶牛，最终对奶牛的生产造成不利影响。

能反映奶牛热应激状况的生理指标包括直肠温度、脉搏和呼吸速率。其中直肠温度需要饲养人员到现场并将温度计塞入奶牛的肛门直肠内测量，这样的测量方法在奶牛数量较大时操作不易，同时也容易对奶牛造成伤害。奶牛在中度热应激期的呼吸频率和直肠温度显著高于轻微热应激期，但脉搏差异不显著。这说明呼吸频率是能有效反映奶牛热应激状况的直观指标，但是目前国内外对于呼吸频率的测量主要依靠人工计数的方式，这种方式人力成本高、劳动效率低下不适合规模化牛场。

国内外奶牛场使用的可穿戴设备大多用于检测奶牛的发情、脉搏、体温等奶牛生理参数，呼吸频率的测量几乎没有涉及，因此，亟需一种畜牧呼吸频率检测装置。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供一种畜牧呼吸频率检测装置。

本发明实施例提供一种畜牧呼吸频率检测装置，包括：

呼吸传感器和数据处理模块，所述呼吸传感器与所述数据处理模块通信连接，其中：

所述呼吸传感器用于根据目标压力的大小调整输出电阻的大小，并将预设时间段内每一电阻发送给所述数据处理模块，所述目标压力由目标物体呼吸时对所述呼吸传感器施加产生；

所述数据处理模块用于接收所述预设时间段内每一电阻，根据每一电阻的大小，确定每一电阻对应的电压信号，根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率。

优选地，还包括：所述根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率，具体包括：

对于每一电压信号构成的电压波形，将所述电压波形中一次单调递增和一次单调递减记为一次呼吸，获取所述预设时间段内的总呼吸次数；

根据所述总呼吸次数和所述预设时间段，计算出所述目标物体的呼吸频率。

优选地，获取所述电压波形中满足预设条件的次数，所述预设条件表示所述电压波形中相邻两个极值点之间的差值小于预设阈值；

根据所述次数对所述总呼吸次数进行优化，获取优化后的呼吸频率；

将优化后的呼吸频率重新作为所述目标物体的呼吸频率。

优选地，还包括：显示屏，所述显示屏与所述数据处理模块连接，用于显示所述目标物体的呼吸频率。

优选地，还包括无线传输模块和数据接收显示模块，所述无线传输模块与所述数据处理模块连接，所述无线传输模块与所述数据接收显示模块通信连接，其中：

所述数据处理模块用于将所述目标物体的预设编号和所述呼吸频率发送给所述无线传输模块；

所述无线传输模块用于接收所述目标物体的预设编号和所述呼吸频率，并发送给所述数据接收显示模块；

所述数据接收显示模块用于接收所述目标物体的预设编号和所述呼吸频率，并显示出来。

优选地，还包括：腰带和可充气气囊，所述可充气气囊安装在所述呼吸传感器外侧，所述呼吸传感器安装在所述腰带上，所述腰带用于捆绑在所述目标物体腹部，并使得所述呼吸传感器紧贴所述目标物体侧腹部。

优选地，所述预设阈值为0.1V。

优选地，还包括：电源模块，所述电源模块为所述数据处理模块、所述无线传输模块和所述数据接收显示模块供电。

优选地，所述数据处理模块包括柔性力敏电阻，所述柔性力敏电阻根据所述目标压力的大小调整输出电阻的大小。

本发明实施例提供一种畜牧呼吸频率检测装置，能够实时连续测量目标物体的呼吸频率，具有准确性高、自动化、成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种畜牧呼吸频率检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种畜牧呼吸频率检测装置中数据处理模块、无线处理模块和显示屏的安装示意图；

图3为本发明实施例中一种畜牧呼吸频率检测装置中呼吸传感器的安装示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种畜牧呼吸频率检测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：呼吸传感器101和数据处理模块102，所述呼吸传感器与所述数据处理模块通信连接，其中：

所述数据处理模块用于接收所述预设时间段内每一电阻，根据每一电阻的大小，确定所述任一电阻对应的电压信号，根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率。

具体地，本发明实施例中提供的畜牧呼吸频率检测装置，该装置由呼吸传感器和数据处理模块组成，呼吸处理器和数据处理模块之间可以进行通信，此处的通信包括无线通信和有线通信。本发明实施例中的目标动物可以是奶牛、猪等需要进行呼吸检测的动物，本发明实施例中以奶牛为例进行说明。

呼吸传感器放置在紧贴目标奶牛腹腔的地方，随着目标奶牛的一呼一吸，其腹腔也一张一缩，奶牛腹腔对呼吸传感器施加的压力也会发生变化，呼吸传感器中具有能够感受压力变化的敏感元件，可以将该压力转变为相应电阻，随着压力的变化，呼吸传感器输出的电阻大小也会发生相应的变化，因此，呼吸传感器将阻值发生变化的每个电阻都发送给数据处理模块。

数据处理模块接收预设时间段内的每个电阻，利用分压电路根据每个电阻的阻值大小输出相应的电压大小，数据处理电路根据在预设时间段内的每个电压，以及每个电压的变化情况，计算出目标奶牛的呼吸频率。

需要说明的是，预设时间段可以是提前设立的一段时间，也可以是在数据处理模块按照内部时钟确定的一段时间。

预设编号是针对奶牛预设设定好的编号，当需要对许多头奶牛都进行呼吸频率检测时，为了避免混淆，对每头奶牛都预先编好号。

在上述实施例的基础上，优选地，所述根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率，具体包括：

具体地，本发明实施例中，根据预设时间段内每个电压的变化情况，计算出目标奶牛的呼吸频率，具体计算方法为：

将预设时间段内所有电压构成的电压波形，在整段电压波形中，将一次单调递增和一次单调递减记为一次呼吸，按照该方法，计算出整个电压波形中呼吸总次数，然后结合预设时间段，计算出目标奶牛的呼吸频率。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：

获取所述电压波形中满足预设条件的次数，所述预设条件表示所述电压波形中相邻两个极值点之间的差值小于预设阈值；

将优化后的呼吸频率重新作为所述目标物体的呼吸频率。

为了消除抖动误差，还需要对数据处理增加防抖功能，本发明实施例中采取的方法为：

在整段电压波形中，将相邻两个极值点之间的差值进行比较，这里的两个极值点，是指一个极大值和一个极小值，如果差值小于预设阈值，说明此处电压的变化是由于抖动引起的，而不是因为呼吸引起的，因此，前面得到的总呼吸数减去1，按照该方法，计算出整段电压波形中不计为呼吸情况的次数，根据总呼吸数，计算出有效呼吸次数，再结合预设时间段，重新计算出目标奶牛的呼吸频率。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：显示屏103，所述显示屏与所述数据处理模块连接，用于显示所述目标物体的呼吸频率。

图2为本发明实施例中一种畜牧呼吸频率检测装置中数据处理模块、无线处理模块和显示屏的安装示意图，如图2所示，本发明实施例中的数据处理模块为MSP430单片机，显示屏与MSP430单片机连接，将目标奶牛的呼吸频率在显示屏上显示出来。MSP430通过发射端将目标奶牛的发射频率发送给无线处理模块(也就是图中的无线传输模块)，然后无线处理模块再将目标奶牛的发射频率发送给数据接收显示模块。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：腰带和可充气气囊，所述呼吸传感器安装在所述腰带上，所述腰带用于捆绑在所述目标物体腹部，并使得所述呼吸传感器紧贴所述目标物体侧腹部。

图3为本发明实施例中一种畜牧呼吸频率检测装置中呼吸传感器的安装示意图，如图3所示，该畜牧呼吸频率检测装置还包括腰带和可充气气囊，呼吸传感器安装在腰带上，可充气气囊也安装在腰带上，并且设置在呼吸传感器的上面，在使用该装置对目标奶牛进行检测时，将该腰带捆绑在奶牛的腹部，并使呼吸传感器紧贴奶牛的侧腹部，如果无法紧贴，可以通过对可充气气囊进行充气，使得呼吸传感器紧贴奶牛的侧腹部。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：电源模块104，所述电源模块为所述数据处理模块、所述无线传输模块和所述数据接收显示模块供电。

具体地，本发明实施例中还包括电源模块，通过该电源模块可以为数据处理模块、无线传输模块和数据接收显示模块供电。本发明实施例中电源模块为3.6V锂电池。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括无线传输模块105和数据接收显示模块106，所述无线传输模块与所述数据处理模块连接，所述无线传输模块与所述数据接收显示模块通信连接，其中：

具体地，该畜牧呼吸频率检测装置还包括无线传输模块和数据接收显示模块，无线传输模块与数据处理模块连接，数据处理模块将目标奶牛的预设编号和计算出来的呼吸频率发送给无线传输模块，无线传输模块接收到预设编号和呼吸频率后，以点对点数据透明传输模式发送给数据接收显示模块，本发明实施例中，数据接收显示模块为PC，PC接收到目标奶牛的预设编号和呼吸频率后，将其显示出来。

具体地，当需要对多个奶牛进行的呼吸频率进行检测时，可以分别为每个奶牛都分配一个呼吸传感器、一个数据处理模块和一个无线处理模块，数据处理模块将目标奶牛的编号和呼吸频率发送给无线处理模块，每个无线处理模块将接收到的编号和呼吸频率发送给PC，PC接收每个无线处理模块的数据，并将所有奶牛的编号和对应的呼吸频率显示出来。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，包括：呼吸传感器和数据处理模块，所述呼吸传感器与所述数据处理模块通信连接，其中：

2.根据权利要求1所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，所述根据所述预设时间段内每一电压信号的变化情况，获取所述目标物体的呼吸频率，具体包括：

3.根据权利要求2所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，还包括：

将优化后的呼吸频率重新作为所述目标物体的呼吸频率。

4.根据权利要求1所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，还包括：显示屏，所述显示屏与所述数据处理模块连接，用于显示所述目标物体的呼吸频率。

5.根据权利要求1所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，还包括无线传输模块和数据接收显示模块，所述无线传输模块与所述数据处理模块连接，所述无线传输模块与所述数据接收显示模块通信连接，其中：

6.根据权利要求1所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，还包括：腰带和可充气气囊，所述呼吸传感器安装在所述腰带上，所述可充气气囊安装在所述呼吸传感器外侧，所述腰带用于捆绑在所述目标物体腹部，并使得所述呼吸传感器紧贴所述目标物体侧腹部。

7.根据权利要求3所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，所述预设阈值为0.1V。

8.根据权利要求4所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块为所述数据处理模块和所述显示屏供电。

9.根据权利要求1所述畜牧呼吸频率检测装置，其特征在于，所述数据处理模块包括柔性力敏电阻，所述柔性力敏电阻根据所述目标压力的大小调整输出电阻的大小。