一种远程牧场可视化管理系统的制作方法

1.本发明涉及畜牧管理技术领域，具体涉及一种远程牧场可视化管理系统。


背景技术：

2.畜牧业是指用放牧、圈养或者二者结合的方式，饲养畜禽以取得动物产品或役畜的生产部门。它包括牲畜饲牧、家禽饲养、经济兽类驯养等。天然放养的方式使得牲畜肉味鲜美，但是天然放养也使得牲畜丢失的情况经常发生，给牧民造成了经济损失。
3.目前，在放牧、圈养二者结合的牧场中，缺乏对牧场内牲畜进行有效管控，大多依靠人力进行驱赶进行放牧，仍处于原始化的人工养殖阶段。对牧场内牲畜和资源未进行合理有效的智能化管控，导致畜牧养殖在占用大量人力物力的同时，畜牧养殖的效率仍较为低下。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为牧场畜牧养殖方式缺乏智能化管理，导致畜牧养殖在占用大量人力物力的同时，畜牧养殖的效率仍较为低下。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种远程牧场可视化管理系统。
6.一种远程智能牧场可视化管理系统，包括：包括现场监控终端、云服务器和智能监控终端，所述现场监控终端、云服务器和智能监控终端依次连接；
7.所述现场监控终端包括智能控制器以及与所述智能控制器连接的传感器模块、视频监控模块、智能调控模块、智能监测项圈；所述传感器模块用于采集牲舍内外的环境信息与饲养设备的运行状态信息；所述智能调控模块用于根据所述智能控制器生成的控制信号控制智能饲养设备工作；所述视频监控模块用于采集牲舍内外的视频信息；所述智能监测项圈佩戴在牲畜的脖颈处，用于记录和监测牲畜的生理信息和位置信息；所述云服务器用于获取所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息，根据所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息进行分析处理；所述现场监控终端用于可视化展示饲养设备的运行状态信息以及牲畜的视频信息、健康状态、位置信息。
8.作为优选地，所述智能监测项圈包括微控制器以及与所述微控制器连接的电池、计步芯片、温度传感器、加速传感器和无线通信模块；所述电池用于提供智能监测项圈正常工作的电源，所述计步芯片用于测量牲畜的运动步数，所述温度传感器用于测量牲畜的体温，所述加速度传感器用于测量牲畜的加速度；所述无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线通信的方式发送给云服务器。
9.作为优选地，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、电流传感器、电压传感器中的一种或者多种；所述智能饲养设备包括智能大门、智能喂料机、风机、卷帘、微燃机、水泵中的一种或者多种。
10.作为优选地，所述水位传感器包括设置在牧场饮水水槽中的第一水位传感器以及设置在牧场水井的第二水位传感器，分别用于探测牧场饮水槽中的水位和牧场水井中的水
位；所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的水位低于预设值时生成加水指令，将所述加水指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制水泵向所述牧场饮水槽中加水。
11.作为优选地，所述温度传感器包括设置在所述牧场饮水水槽中的温度传感器，用于探测牧场饮水水槽的水温，所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的温度低于预设值时生成调温指令，将所述调温指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制调温设备对所述牧场饮水槽的温度进行调节。
12.作为优选地，所述云服务器包括第一健康管理模块，所述第一健康管理模块包括第一数据获取模块、第一数据处理模块、第一特征识别模块；
13.所述第一数据获取模块用于获取牲畜的生理信息、饲养设备的运行状态信息以及视频信息，根据所述运行状态信息以及所述视频信息获取牲畜在目标时间段的进食信息，所述生理信息包括牲畜在目标时间段的加速度信息；所述第一数据处理模块用于对所述加速度信息进行降噪处理，得到目标时间段内的加速度序列，对所述进食信息进行降噪处理，得到目标时间段内的进食序列；根据所述进食序列确定切分参数，根据切分参数将所述加速度序列切分为若干个加速度子序列，计算若干个加速度子序列的加速度特征值，得到加速度特征序列；所述第一特征识别模块用于将所述加速度特征序列和所述进食序列输入预先构建的牲畜行为识别模型，得到牲畜行为识别结果，所述牲畜行为识别结果包括怀孕和发情。
14.作为优选地，所述云服务器包括第二健康分析模块，所述第二健康分析模块包括第一数据获取模块、第二数据处理模块、第二特征识别模块、健康状态评估模块；
15.所述第二数据获取模块用于获取牲畜的生理信息；所述第二数据处理模块用于对所述生理信息进行预处理，从预处理后的生理信息中提取对应的生理特征；所述第二特征分析模块用于将所述生理特征输入对应的生理特征识别模型，得到生理状态量，所述健康状态评估模块用于将所述生理状态量输入健康评估模型，得到健康状态等级以及对应的不健康类别。
16.作为优选地，所述位置管理模块包括虚拟电子围栏配置模块；所述虚拟电子围栏配置模块用于在目标区域均匀选取若干点，根据所述若干点确定多个安全级别的虚拟电子围栏以及所述虚拟电子围栏对应的位置信息。
17.作为优选地，所述位置管理模块还包括牲畜位置确定模块；所述牲畜位置确定模块用于获取牲畜的位置信息，确定所述牲畜的位置信息与所述虚拟电子围栏之间的位置关系，根据所述位置关系确定所述牲畜所在位置的安全级别。
18.作为优选地，所述可视化管理模块包括视频可视化模块、健康可视化模块和位置可视化模块；所述视频可视化模块用于展示视频监控设备信息以及对应的视频数据，所述视频监控设备信息包括设备编号、所在位置；所述健康可视化模块用于通过图表展示牲畜的怀孕情况、发情情况以及其他异常情况；所述位置可视化模块用于通过图表展示所述位置关系和所述安全级别，在所述安全级别低于预设值时进行异常报警。
19.本发明的有益效果体现在：
20.1)通过视频监控模块实现了牧场牲畜的视频监控以及智能饲养设备的视频监控；
21.2)通过传感器模块、智能调控模块和智能饲养设备的配合，实现了智能环境信息以及饲养设备运行状态的远程感知与调控；
22.3)通过智能监测项圈实现了牲畜的位置信息以及生理信息的实时采集，实现了牲畜的远程监控；
23.4)通过云服务器实现了视频信息、环境信息、设备运行状态信息、定位信息以及生理状态信息的智能分析处理；
24.5)通过远程监控终端实现了智能分析结果的可视化展示与多级异常报警。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
26.图1为本发明实施例提供的一种远程智能牧场可视化管理系统的结构示意图；
27.图2为本发明实施例提供的云服务器的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
30.如图1所示，一种远程智能牧场可视化管理系统，包括：包括现场监控终端、云服务器和智能监控终端，所述现场监控终端、云服务器和智能监控终端依次连接；所述现场监控终端包括智能控制器以及与所述智能控制器连接的传感器模块、视频监控模块、智能调控模块、智能监测项圈；所述传感器模块用于采集牲舍内外的环境信息与饲养设备的运行状态信息；所述智能调控模块用于根据所述智能控制器生成的控制信号控制智能饲养设备工作；所述视频监控模块用于采集牲舍内外的视频信息；所述智能监测项圈佩戴在牲畜的脖颈处，用于记录和监测牲畜的生理信息和位置信息；所述云服务器用于获取所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息，根据所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息进行分析处理；所述现场监控终端用于可视化展示饲养设备的运行状态信息以及牲畜的视频信息、健康状态、位置信息。
31.综上，本发明实施例提供了的一种远程智能牧场可视化管理系统通过视频监控模块、传感器模块、智能调控模块、智能饲养设备、智能监测项圈、云服务器以及远程监控终端，能够获取牧场的视频信息、环境信息、设备运行状态信息以及牲畜的定位信息以及生理状态信息，并对这些数据进行智能分析处理，根据分析结果进行远程调控和可视化展示，使得牧场管理数字化、更准确，并且减少人力投入，解放劳动力，提高了牧场管理效率。
32.在本发明实施例中，所述智能监测项圈包括微控制器以及与所述微控制器连接的电池、计步芯片、温度传感器、加速传感器和无线通信模块；所述电池用于提供智能监测项圈正常工作的电源，所述计步芯片用于测量牲畜的运动步数，所述温度传感器用于测量牲畜的体温，所述加速度传感器用于测量牲畜的加速度；所述无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线通信的方式发送给云服务器。
33.其中，所述电池为可充电电池；所述无线通信模块为多模通信模块，所述多模通信模块包括lora无线通信模块。具体的，获取牲畜的位置信息和生理信息常使用耳标+皮下植入射频技术(radio frequency identification，rfid)标签，但是由于耳标容易脱落、植入牲畜身上的rfid标签影响肉质，所以本发明实施例选用智能监测项圈作为定位设备以及生理信息采集设备。
34.在本发明实施例中，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、电流传感器、电压传感器中的一种或者多种；所述智能饲养设备包括智能大门、智能喂料机、风机、卷帘、微燃机、水泵中的一种或者多种。
35.在本发明实施例中，所述水位传感器包括设置在牧场饮水水槽中的第一水位传感器以及设置在牧场水井的第二水位传感器，分别用于探测牧场饮水槽中的水位和牧场水井中的水位；所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的水位低于预设值时生成加水指令，将所述加水指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制水泵向所述牧场饮水槽中加水。
36.在本发明实施例中，所述温度传感器包括设置在所述牧场饮水水槽中的温度传感器，用于探测牧场饮水水槽的水温，所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的温度低于预设值时生成调温指令，将所述调温指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制调温设备对所述牧场饮水槽的温度进行调节。
37.通过传感器模块、智能调控模块以及智能饲养设备，可实现智能饲养设备运行状态的远程感知与调控，提高牧场的智能化程度。
38.如图2所示，在本发明实施例中，所述云服务器包括第一健康管理模块，所述第一健康管理模块包括第一数据获取模块、第一数据处理模块、第一特征识别模块；所述第一数据获取模块用于获取牲畜的生理信息、饲养设备的运行状态信息以及视频信息，根据所述运行状态信息以及所述视频信息获取牲畜在目标时间段的进食信息，所述生理信息包括牲畜在目标时间段的加速度信息；所述第一数据处理模块用于对所述加速度信息进行降噪处理，得到目标时间段内的加速度序列，对所述进食信息进行降噪处理，得到目标时间段内的进食序列；根据所述进食序列确定切分参数，根据切分参数将所述加速度序列切分为若干个加速度子序列，计算若干个加速度子序列的加速度特征值，得到加速度特征序列；所述第一特征识别模块用于将所述加速度特征序列和所述进食序列输入预先构建的牲畜行为识别模型，得到牲畜行为识别结果，所述牲畜行为识别结果包括怀孕和发情。
39.为了提高数据的精确度，需对加速度数据和进食数据进行降噪处理，在本发明实施例，对这些进行降噪处理主要采用小波去噪的平滑处理方法。具体的，对加速度数据和进食数据进行小波变换，得到小波分级的系数，对小波分级的高频系数做阈值处理，得到高频系数的估计系数，对估计系数和低频系数进行信号重构，得到去噪后的信号值，从而达到降噪的目的。
40.为了更好地关联进食数据和加速度数据，本发明实施例以进食数据为基础对加速度数据进行了切分，以构建每个序列子块的特征数据。
41.在本发明实施例中，所述云服务器包括第二健康分析模块，所述第二健康分析模块包括第一数据获取模块、第二数据处理模块、第二特征识别模块、健康状态评估模块；所述第二数据获取模块用于获取牲畜的生理信息；所述第二数据处理模块用于对所述生理信
息进行预处理，从预处理后的生理信息中提取对应的生理特征；所述第二特征分析模块用于将所述生理特征输入对应的生理特征识别模型，得到生理状态量，所述健康状态评估模块用于将所述生理状态量输入健康评估模型，得到健康状态等级以及对应的不健康类别。
42.为了提高数据的精确度，需要对生理信息进行降噪处理，在本发明实施例中降噪处理的方法包括但不限于小波降噪。
43.本发明实施例的数据库中存储有大量的模型，包括但不限于生理特征识别模型以及健康评估模型，其中，所述生理特征识别模型包括但不限于温度特征识别模型、运动行为特征识别模型，所述健康评估模型包括但不限于温度健康评估模型、运动行为健康评估模型。
44.示例性地，所述运动行为特征识别模型用于实现牲畜的行为特征，所述行为特征包括趴卧行为、站立行为、行走行为、跑步行为等以及各个行为对应的时长信息、速度信息等。所述运动行为健康评估模型用于获取各个行为以及行为对应的特征信息，根据各个行为的特征信息判定各个行为是否正常，根据各个行为的判定结果判定牲畜是否健康。
45.在本发明实施例中，所述位置管理模块包括虚拟电子围栏配置模块；所述虚拟电子围栏配置模块用于在目标区域均匀选取若干点，根据所述若干点确定多个安全级别的虚拟电子围栏以及所述虚拟电子围栏对应的位置信息。
46.在本发明实施例中，所述位置管理模块还包括牲畜位置确定模块；所述牲畜位置确定模块用于获取牲畜的位置信息，确定所述牲畜的位置信息与所述虚拟电子围栏之间的位置关系，根据所述位置关系确定所述牲畜所在位置的安全级别。
47.传统的电子围栏还需要在牧场上安装实体电子围栏，不仅提高了使用成本，还会对触网的牲畜造成生理或者心理上的伤害，因此，本发明实施例采用虚拟电子围栏对牲畜进行位置监控，虚拟电子围栏摒弃了传统电子围栏的不足，通过地理坐标勾画形成虚拟电子围栏，将牲畜坐标化，通过预设的牲畜在栏判断算法以判断牲畜是否在牧场范围内，当牲畜活动范围超出牧场范围时，虚拟电子围栏将进行预警，提醒牧户及时准确锁定牲畜实时定位并驱赶牲畜返回牧场内，从而实现了牲畜位置的有效监控与管理。
48.具体的，所述牲畜在栏判断算法包括叉乘判别法、面积判别法、角度和判别法、水平交叉点数判别法和垂直交叉点数判别法等。
49.为了进一步提高牲畜在栏判定算法的精确，需要提高获取的牲畜定位信息的精度，传统的牲畜定位信息是通过gps获取的，采用gps精度较低，因此，本发明实施例采用lora技术获取牲畜的定位信息，通过在智能监测项圈上配置lora模块以及在多个指定点设置lora网关，以计算各个网关与牲畜位置的距离，根据该距离为半径画圆，得到多个交点，利用高斯迭代算法从这些交底中确定出目标牲畜位置，以目标牲畜位置作为基础进行在栏判断。
50.根据在栏判断的结果来识别牲畜的位置异常情况，例如，若牲畜的位置持续2h不变，则判断智能监测项圈丢失，若牲畜的地理坐标在牧场范围外，则判断牲畜已经超出牧场安全范围，且可根据超出安全范围进行多级异常报警。
51.在本发明实施例中，可视化管理模块包括视频可视化模块、健康可视化模块和位置可视化模块；所述视频可视化模块用于展示视频监控设备信息以及对应的视频数据，所述视频监控设备信息包括设备编号、所在位置；所述健康可视化模块用于通过图表展示牲
畜的怀孕情况、发情情况以及其他异常情况；所述位置可视化模块用于通过图表展示所述位置关系和所述安全级别，在所述安全级别低于预设值时进行异常报警。通过设置可视化模块，实现了牧场的可视化管理。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，包括现场监控终端、云服务器和智能监控终端，所述现场监控终端、云服务器和远程监控终端依次连接；所述现场监控终端包括智能控制器以及与所述智能控制器连接的传感器模块、视频监控模块、智能调控模块、智能监测项圈；所述传感器模块用于采集牲舍内外的环境信息与饲养设备的运行状态信息；所述智能调控模块用于根据所述智能控制器生成的控制信号控制智能饲养设备工作；所述视频监控模块用于采集牲舍内外的视频信息；所述智能监测项圈佩戴在牲畜的脖颈处，用于记录和监测牲畜的生理信息和位置信息；所述云服务器用于获取所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息，根据所述环境信息、运行状态信息、视频信息以及所述位置信息进行分析处理；所述现场监控终端用于可视化展示饲养设备的运行状态信息以及牲畜的视频信息、健康状态、位置信息。2.根据权利要求1所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述智能监测项圈包括微控制器以及与所述微控制器连接的电池、计步芯片、温度传感器、加速传感器和无线通信模块；所述电池用于提供智能监测项圈正常工作的电源，所述计步芯片用于测量牲畜的运动步数，所述温度传感器用于测量牲畜的体温，所述加速度传感器用于测量牲畜的加速度；所述无线通信模块将体温数据和运动步数数据通过无线通信的方式发送给云服务器。3.根据权利要求1所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、电流传感器、电压传感器中的一种或者多种；所述智能饲养设备包括喂料机、风机、卷帘、微燃机、水泵中的一种或者多种。4.根据权利要求3所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述水位传感器包括设置在牧场饮水水槽中的第一水位传感器以及设置在牧场水井的第二水位传感器，分别用于探测牧场饮水槽中的水位和牧场水井中的水位；所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的水位低于预设值时生成加水指令，将所述加水指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制水泵向所述牧场饮水槽中加水。5.根据权利要求1所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述温度传感器包括设置在所述牧场饮水水槽中的温度传感器，用于探测牧场饮水水槽的水温，所述智能控制器用于在所述牧场饮水槽的温度低于预设值时生成调温指令，将所述调温指令发送给智能调控模块，通过智能调控模块控制调温设备对所述牧场饮水槽的温度进行调节。6.根据权利要求1所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述云服务器包括第一健康管理模块，所述第一健康管理模块包括第一数据获取模块、第一数据处理模块、第一特征识别模块；所述第一数据获取模块用于获取牲畜的生理信息、饲养设备的运行状态信息以及视频信息，根据所述运行状态信息以及所述视频信息获取牲畜在目标时间段的进食信息，所述生理信息包括牲畜在目标时间段的加速度信息；所述第一数据处理模块用于对所述加速度信息进行降噪处理，得到目标时间段内的加速度序列，对所述进食信息进行降噪处理，得到目标时间段内的进食序列；根据所述进食序列确定切分参数，根据切分参数将所述加速度序列切分为若干个加速度子序列，计算若干个加速度子序列的加速度特征值，得到加速度特征序列；所述第一特征识别模块用于将所述加速度特征序列和所述进食序列输入预先构建的牲畜行为识别模型，得到牲畜行为识别结果，所述牲畜行为识别结果包括怀孕和发情。
7.根据权利要求1所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述云服务器包括第二健康分析模块，所述第二健康分析模块包括第一数据获取模块、第二数据处理模块、第二特征识别模块、健康状态评估模块；所述第二数据获取模块用于获取牲畜的生理信息；所述第二数据处理模块用于对所述生理信息进行预处理，从预处理后的生理信息中提取对应的生理特征；所述第二特征分析模块用于将所述生理特征输入对应的生理特征识别模型，得到生理状态量，所述健康状态评估模块用于将所述生理状态量输入健康评估模型，得到健康状态等级以及对应的不健康类别。8.根据权利要求8所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述位置管理模块包括虚拟电子围栏配置模块；所述虚拟电子围栏配置模块用于在目标区域均匀选取若干点，根据所述若干点确定多个安全级别的虚拟电子围栏以及所述虚拟电子围栏对应的位置信息。9.根据权利要求8所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述位置管理模块还包括牲畜位置确定模块；所述牲畜位置确定模块用于获取牲畜的位置信息，确定所述牲畜的位置信息与所述虚拟电子围栏之间的位置关系，根据所述位置关系确定所述牲畜所在位置的安全级别。10.根据权利要求9所述的一种远程智能牧场可视化管理系统，其特征在于，所述可视化管理模块包括视频可视化模块、健康可视化模块和位置可视化模块；所述视频可视化模块用于展示视频监控设备信息以及对应的视频数据，所述视频监控设备信息包括设备编号、所在位置；所述健康可视化模块用于通过图表展示牲畜的怀孕情况、发情情况以及其他异常情况；所述位置可视化模块用于通过图表展示所述位置关系和所述安全级别，在所述安全级别低于预设值时进行异常报警。

技术总结
本发明公开了一种远程智能牧场可视化管理系统，涉及牧场管理技术领域，所述系统包括视频监控模块、传感器模块、智能调控模块、智能监测项圈、云服务器以及远程监控终端。本发明通过视频监控模块、传感器模块、智能调控模块、智能饲养设备、智能监测项圈、云服务器以及远程监控终端，能够获取牧场的视频信息、环境信息、设备运行状态信息以及牲畜的定位信息以及生理状态信息，并对这些数据进行智能分析处理，根据分析结果进行远程调控和可视化展示，使得牧场管理数字化、更准确，并且减少人力投入，解放劳动力，提高了牧场管理效率。提高了牧场管理效率。提高了牧场管理效率。


技术研发人员：赵锐 赵春旺 陈昊彦 赵奕然
受保护的技术使用者：内蒙古晟兴商贸有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/7