专利名称：动物运动状态的监测方法
技术领域：
本发明属于运动状态监测技术领域，具体涉及一种动物运动状态的监测方法。
背景技术：
动物运动状态是动物肌骨运动系统和神经控制系统等多方面综合运动功能的宏观反映。现有动物运动状态的获取方法主要为人工直接观察法，该人工直接观察法存在的主要缺陷为(一)效率低，尤其对于大面积饲养猪、牛或羊等牲畜时，很难准确观察到每一只动物的运动情况；(二)观察结果只是对动物运动情况的定性认识，无法定量，因此，无法
准确记录每一只动物在一天内的运动分布情况。

发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种动物运动状态的监测方法，能够比较准确的实时获取每一只动物的运动状态，通过获取到的运动状态，针对动物自身的特点，指导人们采取对应的措施，从而促进畜牧业的健康发展。本发明所采用的技术方案如下本发明提供一种动物运动状态的监测方法，包括以下步骤SI，向监测区域中每一个指定监测动物的一个以上关键部位分别固定安装加速度传感器；S2，所述加速度传感器按预设频率采集所述指定监测动物的原始运动信息；S3，将采集到的所述原始运动信息发送给远程监控平台；S4，所述远程监控平台对所述原始运动信息进行处理，得到所述指定监测动物的运动状态信息。优选的，SI中，所述指定监测动物包括昆虫类动物、鱼类动物、爬行类动物、鸟类动物和哺乳类动物。优选的,所述昆虫类动物包括蜜蜂、蜻蜓、蝴蝶；所述鱼类动物包括青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼；所述爬行类动物包括蛇、蜥蜴、壁虎；所述鸟类动物包括鸡、鸭、鹅；所述哺乳类动物包括猪、牛、马、羊。优选的，SI中，所述关键部位包括以下部位中的一种或几种颈部、胸部、腹部、背部、足部、翅膀部位。优选的，SI中，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。优选的，S4具体包括以下步骤S41，从所述原始运动信息中提取出Gx、Gy和Gz ;其中，Gx代表所述三轴加速度传感器在X轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量值；Gy代表所述三轴加速度传感器在Y轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量值；Gz代表所述三轴加速度传感器在Z轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量；
S42,根据所述Gx、Gy和Gz判断所述指定监测动物的运动状态。优选的，S42具体为判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gx值分别超过一个以上预设Gx值的第一次数值，并根据所述第一次数值的大小以及与所述第一次数值对应的所述预设Gx值的大小判断所述指定监测动物在所述指定监测时间长度内的运动强度；
判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gy值分别超过一个以上预设Gy值的第二次数值，并根据所述第二次数值的大小判断所述指定监测动物的运动强度以及所述指定监测动物所在的地面条件；判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gz值分别超过一个以上预设Gz值的第三次数值，并根据所述第三次数值的大小判断所述指定监测动物的打滚或躺卧状态，进而推断所述指定监测动物的睡眠情况。优选的，在S41之后，还包括S43，通过以下公式计算G G = (Gx2+Gy2+Gz2)1/2，其中，G代表所述三轴加速度传感器测量得到的所述指定监测动物的总加速度值；S44，绘制G-t关系曲线，其中，t代表所述三轴加速度传感器的采集时间点；S45，通过所述G-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息；S46，根据S45获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所述监测环境的地表面的软硬情况。优选的，在S43之后，还包括S47，对S43得到的G值进行积分，得到速度V ；S48，绘制V-t关系曲线，其中，t代表所述三轴加速度传感器的采集时间点；S49，通过所述V-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息。优选的，S49之后，还包括S50，在所述V-t关系曲线中，当V值低于预设最小阈值的时间长度超过第一预设时间长度时，向所述指定监测动物所处的环境施加刺激信号；当V值高于预设最大阈值的时间长度超过第二预设时间长度时，向所述指定监测动物所处的本地监控终端发出报警信号。优选的，所述刺激信号包括声音、光。优选的，设定所述预设最小阈值和所述预设最大阈值时的参考因素包括以下信息中的一种或几种所述指定监测动物的年龄、体重、进食量、习性、监测时间点。优选的，在S49之后，还包括S51，根据S49获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所处监测环境信息和/或所述指定监测动物的睡眠质量信息和/或所述指定监测动物的进食息。优选的，所述指定监测动物所处监测环境信息包括以下信息中的一种或几种所述监测环境的温度值、所述监测环境的通风情况。本发明的有益效果如下通过使用本发明提供的动物运动状态的监测方法，能够比较准确的实时获取每一只动物的运动状态，通过获取到的运动状态，进一步推测指定监测动物所处监测环境信息、所述指定监测动物的睡眠质量信息和所述指定监测动物的进食信息等各种信息，从而针对动物自身的特点，指导人们采取对应的措施，最终促进畜牧业的健康发展。


图I为本发明实施例提供的动物运动状态的监测方法的流程示意图；图2为图I中S4的一种具体实现方式的流程示意图；图3为本发明实施例提供的通过G-t判断动物运动状态的方法流程示意图；
图4为本发明实施例提供的通过V-t判断动物运动状态的方法流程示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。如图I所示，为本发明实施例提供的动物运动状态的监测方法，包括以下步骤SI，向监测区域中每一个指定监测动物的一个以上关键部位分别固定安装加速度传感器；其中，本发明涉及到的指定监测动物可以为任何一种需要监测其运动状态的动物，包括但不限于昆虫类动物、鱼类动物、爬行类动物、鸟类动物和哺乳类动物。进一步的，昆虫类动物包括但不限于蜜蜂、蜻蜓、蝴蝶；鱼类动物包括但不限于青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼；爬行类动物包括但不限于蛇、蜥蜴、壁虎；鸟类动物包括但不限于鸡、鸭、鹅；哺乳类动物包括但不限于猪、牛、马、羊。在实际应用中，由于猪、牛、马、羊肩、鸭、鹅为我国畜牧业中的主要动物品种，实时监测这几种动物品种的运动状态，可以及时对对应的动物采取一定的措施，从而促进我国畜牧业的发展，所以，本发明提供的动物运动状态的监测方法尤其适用于上述几类动物品种。用于安装加速度传感器的关键部位包括以下部位中的一种或几种颈部、胸部、腹部、背部、足部、翅膀部位。对于一只动物，可以只在某个关键部位安装一个加速度传感器，为提高动物运动状态监测的精度，也可以选取若干个关键部位，并在每一个关键部位分别安装一个加速度传感器。例如对于一只牛，由于其四肢的运动情况可以有效的反映牛的整体运动状态，所以，可以只选择在四肢中的任意一个肢体上安装一个加速度传感器。此外，不同品种的动物，其关键部位是不同的，具体选择方式可以根据有限次试验获取，在此不再赘述。另外，为保证加速度传感器的采集精度，需要将加速度传感器稳固的固定在动物身体的关键部位，避免因动物肢体的活动，导致加速度传感器偏离原始安装位置。具体的安装加速度传感器的方法可以为将加速度传感器通过绳子捆绑在动物身体的关键部位。需要注意的是，对于具有测量方向性的加速度传感器，还需要保证加速度传感器的正确安装方向。另外，为进一步提高加速度传感器的采集精度，从而保证后续能够更全面准确的获取动物的运动状态，加速度传感器优选为三轴加速度传感器。三轴加速度传感器采集动物运动时X、Y、Z三个轴向的加速度，其中，X、Y、Z为三个相互正交的方向。S2，加速度传感器按预设频率采集指定监测动物的原始运动信息；其中，原始运动信息具体为指定监测动物的加速度。S3，将采集到的原始运动信息发送给远程监控平台；
在具体实现上，三轴加速度传感器可以将采集到的原始运动信息经容压变换器、增益放大、滤波器和温度补偿后以电压信号输出给A/D转换器，A/D转换器将该电压信号转换为数字信号后，通过网络发送给远程监控平台。另外，将采集到的原始运动信息发送给远程监控平台可以通过无线技术或RFID技术实验。S4，远程监控平台对原始运动信息进行处理，得到指定监测动物的运动状态信息。如图2所示，S4具体包括以下步骤S41，从原始运动信息中提取出Gx、Gy和Gz ;其中，Gx代表三轴加速度传感器在X轴方向测量得到的指定监测动物的加速度分量值；Gy代表三轴加速度传感器在Y轴方向测量得到的指定监测动物的加速度分量值；Gz代表三轴加速度传感器在Z轴方向测量得到的指定监测动物的加速度分量；S42，根据Gx、Gy和Gz判断指定监测动物的运动状态。·本步骤，可以直接根据计算得到的三轴加速度在三个正交方向上的分量值直接判断指定监测动物的运动状态。具体的判断方法包括(I)判断指定监测动物在指定监测时间长度内Gx值分别超过一个以上预设Gx值的第一次数值，并根据第一次数值的大小以及与第一次数值对应的预设Gx值的大小判断指定监测动物在所述指定监测时间长度内的运动强度；例如在Gx方向上分别设置三个预设Gx值，1G，2G，3G ;正常状态下的动物，在8:00-10:00时间段内，实测Gx值超过IG的次数为10次，超过2G的次数为3次，超过3G的次数为I次。如果一只动物A在某天8:00-10:00时间段内，实测Gx值超过IG的次数为3次，没有超过2G，3G的次数，则可以推测动物A在该时间段内运动强度过低，并进一步通过动物运动强度下降的情况推测外界环境的变化，例如动物A所处的环境温度过高等。(2)判断指定监测动物在指定监测时间长度内Gy值分别超过一个以上预设Gy值的第二次数值，并根据所述第二次数值的大小判断所述指定监测动物的运动强度以及指定监测动物所在的地面条件；由于Gy值可以反映动物的运动强度和动物所在的地面软硬情况，特别对于棚外养殖的动物，可以通过Gy值判断地面是否泥泞等情况。(3)判断指定监测动物在指定监测时间长度内Gz值分别超过一个以上预设Gz值的第三次数值，并根据所述第三次数值的大小判断指定监测动物的打滚或躺卧状态，进而推断所述指定监测动物的睡眠情况。当然，本发明中，也可以对Gx、Gy和Gz进行计算，得到总加速度G，再通过总加速度判断动物的运动状态，具体如图3所示，包括S41-S46，其中，S41、S42不再赘述，S43-S46具体为S43，通过以下公式计算G G = (Gx2+Gy2+Gz2)1/2，其中，G代表所述三轴加速度传感器测量得到的指定监测动物的总加速度值；由于动物的运动在空间任何一个方向均会产生加速度的变化，所以，本发明可以采用三轴向加速度分量的几何均值作为总加速度值，从而通过该总加速度值更好的体现动物运动的变化。S44，绘制G-t关系曲线，其中，t代表所述三轴加速度传感器的采集时间点；S45，通过所述G-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息；S46，根据S45获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所述监测环境的地表面的软硬情况。当在室外放牧多个指定监测动物时，综合分析各个指定监测动物的G-t关系曲线，当各个指定监测动物的G-t关系曲线在同一时间段内 G值均较高时，可以推测各个指定监测动物所行走的地表面较硬；相反，当各个指定监测动物的G-t关系曲线在同一时间段内G值均较低时，可以推测各个指定监测动物所行走的地表面较软。例如当在野外的草地上放牧一群牛时，每一只牛上均固定安装一个加速度传感器，通过综合分析各只牛的G-t关系曲线，从而获取牛群所处草地的软硬情况，当草地较软时，可以进一步推测草地较湿润，此种情况下，该种草地极易被破坏，所以不适宜放牧，从而指导工作人员快速将牛群转移到其他草地放牧。在S43获得G值之后，本发明也可以通过对G值进行积分，得到速度V，并通过V_t推测指定监测动物的各种情况，如图4所示，S4US42在此不再赘述，具体包括以下步骤S47，对S43得到的G值进行积分，得到速度V ；由于通过加速度传感器测量得到的总加速度值在有些情况下，并不能直观的反映出动物的运动状态，例如当动物以5m/s的速度做匀速直线运动时，其加速度为0，所以，本步骤中，对G值进行积分，得到速度V，进而通过V-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息。当然，在有些情况下，G可以很好的反映一些特征量，所以，在步骤S48-S50中，为通过G-t关系曲线获得的所述指定监测动物的运动状态信息。S48，绘制V-t关系曲线，其中，t代表三轴加速度传感器的采集时间点；S49，通过V-t关系曲线得到指定监测动物的运动状态信息。通过V-t关系曲线，可以直观的判断出动物处于静止休息状态或运动状态，从而方便人们直接获取动物的运动状态。在S49之后，还包括S50或S51 :S50，在V-t关系曲线中，当V值低于预设最小阈值的时间长度超过第一预设时间长度时，向指定监测动物所处的环境施加刺激信号；其中，刺激信号包括声音、光。当V值高于预设最大阈值的时间长度超过第二预设时间长度时，向所述指定监测动物所处的本地监控终端发出报警信号。本步骤中，设定预设最小阈值和预设最大阈值时的参考因素包括以下信息中的一种或几种指定监测动物的年龄、体重、进食量、习性、时间点。由于每一个动物自身条件的不同，所以，各个动物的预设最小阈值和预设最大阈值并不相同。例如为保证奶牛的产奶量，可以设定一只重量为500KG、年龄为3岁的奶牛在每天上午9点-10点间应满足以下运动预设最小阈值为lm/s，预设最大阈值为3m/s ;如果监测到一只牛从上午9点开始V值低于lm/s的时间长度达到15分钟时，则表明该只牛缺少必要的运动，所以，可以向牛所处的环境施加刺激信号，例如播放音乐，从而刺激该只牛进行必要的活动。同样的，如果监测到一只牛从上午9点开始V值高于3m/s的时间长度达到15分钟时，则表明该只牛运动过于激烈，可能是由于受到了一定的惊吓所致，所以，此时需要向牛所处的本地监控终端发出报警信号，通知饲养员及时查明情况，避免牛的激烈冲撞而破坏养殖场的财产设备。S51，根据S49获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所处监测环境信息和/或所述指定监测动物的睡眠质量信息和/或所述指定监测动物的进食信息。其中，所述指定监测动物所处监测环境信息包括以下信息中的一种或几种所述监测环境的温度值、所述监测环境的通风情况。例如当指定监测动物处于室内时，如果其运动状态信息显示其运动量较小，则可以推测该动物睡眠质量较差和/或进食较少等。当室内同时监测多个动物的运动状态时，通过综合分析各个动物的运动量，可以推测室内环境情况，例如当室内多个动物的运动量均较小时，可以推测室内温度过度或室内通风情况较差。综上所述，通过使用本发明提供的动物运动状态的监测方法，能够比较准确的实时获取每一只动物的运动状态，通过获取到的运动状态，进一步推测指定监测动物所处监测环境信息、所述指定监测动物的睡眠质量信息和所述指定监测动物的进食信息等各种信息，从而针对动物自身的特点，指导人们采取对应的措施，最终促进畜牧业的健康发展。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
权利要求
1.动物运动状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤 SI，向监测区域中每一个指定监测动物的一个以上关键部位分别固定安装加速度传感器； S2，所述加速度传感器按预设频率采集所述指定监测动物的原始运动信息； S3，将采集到的所述原始运动信息发送给远程监控平台； S4，所述远程监控平台对所述原始运动信息进行处理，得到所述指定监测动物的运动状态信息。
2.根据权利要求I所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，SI中，所述指定监测动物包括以下品种中的一种或几种昆虫类动物、鱼类动物、爬行类动物、鸟类动物和哺乳类动物。
3.根据权利要求2所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，所述昆虫类动物包括以下动物中的一种或几种蜜蜂、蜻蜓、蝴蝶；所述鱼类动物包括以下动物中的一种或几种青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼；所述爬行类动物包括以下动物中的一种或几种蛇、蜥蜴、壁虎；所述鸟类动物包括以下动物中的一种或几种鸡、鸭、鹅；所述哺乳类动物包括以下动物中的一种或几种猪、牛、马、羊。
4.根据权利要求I所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，SI中，所述关键部位包括以下部位中的一种或几种颈部、胸部、腹部、背部、足部、翅膀部位。
5.根据权利要求I所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，SI中，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
6.根据权利要求5所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，S4具体包括以下步骤 S41，从所述原始运动信息中提取出Gx、Gy和Gz ;其中，Gx代表所述三轴加速度传感器在X轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量值；Gy代表所述三轴加速度传感器在Y轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量值；Gz代表所述三轴加速度传感器在Z轴方向测量得到的所述指定监测动物的加速度分量； S42，根据所述Gx、Gy和Gz判断所述指定监测动物的运动状态。
7.根据权利要求6所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，S42具体为 判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gx值分别超过一个以上预设Gx值的第一次数值，并根据所述第一次数值的大小以及与所述第一次数值对应的所述预设Gx值的大小判断所述指定监测动物在所述指定监测时间长度内的运动强度； 判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gy值分别超过一个以上预设Gy值的第二次数值，并根据所述第二次数值的大小判断所述指定监测动物的运动强度以及所述指定监测动物所在的地面条件； 判断所述指定监测动物在指定监测时间长度内Gz值分别超过一个以上预设Gz值的第三次数值，并根据所述第三次数值的大小判断所述指定监测动物的打滚或躺卧状态，进而推断所述指定监测动物的睡眠情况。
8.根据权利要求6所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，在S41之后，还包括 S43，通过以下公式计算G:G = (Gf+GZ+Gz2)1气其中，G代表所述三轴加速度传感器测量得到的所述指定监测动物的总加速度值； S44，绘制G-t关系曲线，其中，t代表所述三轴加速度传感器的采集时间点； S45，通过所述G-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息； S46，根据S45获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所述监测环境的地表面的软硬情况。
9.根据权利要求8所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，在S43之后，还包括 S47，对S43得到的G值进行积分，得到速度V ； S48，绘制V-t关系曲线，其中，t代表所述三轴加速度传感器的采集时间点； S49，通过所述V-t关系曲线得到所述指定监测动物的运动状态信息。
10.根据权利要求9所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，S49之后，还包括 S50,在所述V-t关系曲线中，当V值低于预设最小阈值的时间长度超过第一预设时间长度时，向所述指定监测动物所处的环境施加刺激信号； 当V值高于预设最大阈值的时间长度超过第二预设时间长度时，向所述指定监测动物所处的本地监控终端发出报警信号。
11.根据权利要求10所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，所述刺激信号包括:声音、光。
12.根据权利要求10所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，设定所述预设最小阈值和所述预设最大阈值时的参考因素包括以下信息中的一种或几种所述指定监测动物的年龄、体重、进食量、习性、监测时间点。
13.根据权利要求9所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，在S49之后，还包括 S51，根据S49获得的所述指定监测动物的运动状态信息获取所述指定监测动物所处监测环境信息和/或所述指定监测动物的睡眠质量信息和/或所述指定监测动物的进食信
14.根据权利要求13所述的动物运动状态的监测方法，其特征在于，所述指定监测动物所处监测环境信息包括以下信息中的一种或几种所述监测环境的温度值、所述监测环境的通风情况。
全文摘要
本发明公开了一种动物运动状态的监测方法，包括以下步骤S1，向监测区域中每一个指定监测动物的一个以上关键部位分别固定安装加速度传感器；S2，所述加速度传感器按预设频率采集所述指定监测动物的原始运动信息；S3，将采集到的所述原始运动信息发送给远程监控平台；S4，所述远程监控平台对所述原始运动信息进行处理，得到所述指定监测动物的运动状态信息。因此，本发明能够比较准确的实时获取每一只动物的运动状态，通过获取到的运动状态，针对动物自身的特点，指导人们采取对应的措施，从而促进畜牧业的健康发展。
文档编号G01D21/02GK102954817SQ20121001091
公开日2013年3月6日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者詹姆斯·刘 申请人:北京盈胜泰科技术有限公司