[0001] 本发明涉及智慧畜牧业技术领域，具体地，涉及一种动物健康智能预警系统和预警方法。

[0002] 为提高养殖的经济效应，在大规模养殖过程中，早发现早治疗非健康动物意义重大。目前常见的途径主要有两种：一、养殖人员凭借经验实时观察，筛出行为存在异常的动物，采取预防和治疗措施；二、通过专业人员或利用实验室技术定期对动物进行健康排查，精准诊断出存在病理特征的动物。两种方法均耗时耗力，前者对养殖人员要求高且容易错漏，后者容易错失最佳诊疗时期，导致治疗效果难以保证。

[0003] 目前的预警系统在数据采集分析流程与预警信号收集上仍有较大改进空间。在数据采集分析方面，现有系统大多将传感器数据读取到云端然后做进一步识别分析，这样对算力需求较高、功耗较大并且不容易高效查询病患动物情况。在预警信号收集方面，目前大多系统都采用人工收集或者实时不间断数据传输，这样效率较低，并且在大型野外放牧，山地、林中等地形不易于实现。仅考虑如牛的下颌咬合角度、奶牛饮水行为等单一参数或行为，缺少多维度数据的采集和对奶牛健康状况的进一步考量；在数据分析和呈现方面，现有系统大多仅将原始数据传输到上位机软件或者服务器进行后续处理与分析，实时性较差；在预警信息收集方面，现有系统大都直接不停将数据分析得到预警信号，对算力和功耗要求较大并且不容易高效查询病牛情况。

[0004] 为突破上述有关数据分析低效、功耗高、浪费算力和在大规模放牧养殖情况下不易实现的困境，目前非常需要一套动物健康多维度数据的采集、分析和综合健康预警的系统及方法，以便提升牧场规模化监管、实时监测、健康状况追踪、异常状态警报的准确性与效率。

[0005] 经检索，申请公开号为CN111182077A的中国发明专利，公开一种牛羊生殖健康预警系统及预警方法，预警系统包括至少一个电子项圈、环境监测器、集中器和大数据平台；电子项圈定时采集牛羊的体温和运动步数；环境监测器实时检测牛羊的养殖环境；集中器将牛羊的体温和运动步数数据、养殖环境数据通过4G方式上传到大数据平台；大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据，预测牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。但是，该专利仍存在数据分析低效、功耗高等缺陷。

[0063] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0064] 本发明实施例提供一种动物健康智能预警系统，参照图1，该系统包括穿戴传感模块、飞行数据收集模块和显示模块，其中：穿戴传感模块用于获取动物当前健康预警信息，并向飞行数据收集模块发送动物当前健康预警信息(即健康预警信号)；飞行数据收集模块以巡航方式飞行至预设位置与穿戴传感模块连接，预设位置为穿戴传感模块的附近可与穿戴传感模块建立连接的位置，飞行数据收集模块用于实时接收动物当前健康预警信息，并向显示模块发送动物当前健康预警信息；显示模块与飞行数据收集模块连接，用于接收动物当前健康预警信息，并根据动物当前健康预警信息显示健康警报信息。

[0065] 本发明实施例通过穿戴传感模块获取动物当前健康预警信息，得到动物的实时状况数据，飞行数据收集模块通过飞行巡航的形式接收预警信息并发送到显示模块，实现了实时可巡查获取动物健康预警信息的功能，从而能够对动物健康状况进行更加全面地连续实时监测预警，极大地减少人力资源的投入成本，降低了算力与功耗需求。

[0066] 上述实施例通过实时可巡查获取动物健康预警信息，还可以减少传统检测技术滞后的风险，实现提前预警重要疫病，从而赢得干预防治的时间，同时还有利于养殖人员更为方便、综合地获取动物健康异常情况的数据。上述实施例提供的系统适用于野外放牧或畜牧型动物，有利于动物的规模化监管、健康状况追踪和异常预警。

[0067] 在一些实施方式中，穿戴传感模块包括传感器单元、数据存储单元、数据处理单元、数据分析单元、健康预警单元和第一无线传输单元，其中：传感器单元用于获取与动物健康状况相关的原始参量，原始参量包括姿势角、加速度、角速度、体温、生物电、电势等；参照图2，传感器单元包括温度传感器、生物电传感器、加速度传感器等，其中：温度传感器用于获取与动物各部位体温相关的原始参量；生物电传感器用于获取与动物脉搏、心率、呼吸等体征状态相关的原始参量；加速度传感器用于获取动物在站立、卧倒、行走、咀嚼、反刍、吞咽等各行为状态下的姿势角、加速度等原始参量。通过配置不同传感器得到的原始参量包括姿势角、加速度、体温、电势等信息，实现了数据的多维度采集、处理与分析、生成预警信息和无线传输功能等，从而能够更加全面准确地得到动物的实时状况数据。数据存储单元与传感器单元连接，用于存储原始参量，优选地，数据存储单元的存储量满足数据采集时长大于一周、获取数据量大于1G的要求；数据处理单元与数据存储单元连接，用于处理原始参量，得到包含温度、生物电信号和加速度的传感器数据矩阵，以方便数据处理；具体地，数据处理单元读取数据存储模块的数据，并对数据进行去噪，去除异常数据，滤波，将各不同的单位统一等预处理方法，得到高质量用于后续处理的传感器数据矩阵；数据分析单元与数据处理单元连接，用于根据传感器数据矩阵，分别得到动物的体征数据矩阵、姿态数据矩阵和进食状态数据矩阵；以对奶牛进行健康预警为例，动物健康预警系统的信号传输路径如图5所示，数据分析单元对传感器数据矩阵分析，包括对温度、生物电信号数据的处理，得到奶牛体温、脉搏、呼吸心率等数据，得到奶牛体征数据矩阵；对腿部加速度、角速度、姿态角数据的处理，识别得到奶牛与站立、躺卧和行走等姿态相关的参量，得到奶牛姿态数据矩阵；对脖子传感器加速度、角速度和姿态角数据的处理，识别得到奶牛与进食、反刍、咀嚼等进食行为相关的参量，得到奶牛进食状态的数据矩阵；健康预警单元用于根据体征数据矩阵、姿态数据矩阵和进食状态数据矩阵，得到动物当前健康预警信息；第一无线传输单元用于以无线传输方式向飞行数据收集模块发送动物当前健康预警信息。由此，穿戴传感模块基于传感器单元和数据存储单元实时收集存储与所测动物健康相关的原始参量，通过数据处理单元和数据分析单元，得到所测动物的健康状况，通过健康预警单元生成动物当前健康预警信息，并通过第一无线传输单元将动物当前健康预警信息发送至飞行数据收集模块。

[0068] 在一些实施方式中，参照图3，健康预警单元包括异常识别子单元和预警信号生成子单元，其中：异常识别子单元用于将体征数据矩阵、姿态数据矩阵和进食状态数据矩阵分别与健康动物的对应数据进行对比，分别得到各项数据与健康动物的累计偏差值，即某项数据一段时间内与已知健康数据的偏差累计，并基于各项数据累计偏差值的加权求和得到健康评分；预警信号生成子单元用于将健康评分按照预设等级标准进行划分，得到动物当前健康预警信息，动物当前健康预警信息包括与当前时间和动物编号对应的体征等级、活跃度等级、进食状态等级、健康评分和健康预警等级。

[0069] 飞行数据收集模块实时收集各穿戴传感模块发送的动物当前健康预警信息，在一些实施方式中，飞行数据收集模块包括飞行器、第一无线接收单元和第二无线传输单元，其中：飞行器按照预设路线飞行巡逻，例如在奶牛场中按照一定路线飞行巡逻；第一无线接收单元设于飞行器上，用于接收穿戴传感模块发送的动物当前健康预警信息；第二无线传输单元，设于飞行器上，第二无线传输单元用于发送用于控制传感器发送数据的指令信号给指定的穿戴传感模块，并以无线传输的方式向显示模块发送动物当前健康预警信息。

[0070] 在一些实施方式中，参照图4，飞行器包括飞行器本体和飞行器航线控制子单元，飞行器本体用于实现飞行数据收集模块整体的飞行功能；飞行器航线控制子单元用于控制飞行器本体的航行路线，实现按照多种不同模式飞行，例如控制飞行器本体的航行路线实现在奶牛场内按照不同模式绕奶牛场飞行，包括绕牧场整体飞行一周的巡航模式和搜索特定奶牛的搜索模式。飞行数据收集模块通过第一无线接收单元与飞行器收集来自穿戴传感模块的健康预警信号，并通过第二无线传输单元向显示模块发送所测动物群体的动物当前健康预警信息。

[0071] 在一些实施方式中，显示模块包括第二无线接收单元、显示单元和警报提示单元，第二无线接收单元用于接收飞行数据收集模块发送的动物当前健康预警信息；显示单元与第二无线接收单元连接，用于根据动物当前健康预警信息得到健康警报信息，并将健康警报信息显示在终端上；警报提示单元用于根据健康警报信息(包括实时预警信息和历史预警信息)，得到动物健康相关的一系列警报提示。显示模块基于第二无线接收单元收集来自飞行数据收集模块的信息，通过显示单元得到并可视化警报信息，通过警报提示单元发出警报，警报包括体征异常警报、姿态异常警报、进食异常警报和健康异常警报等，以及对应的警报等级。

[0072] 本发明另一实施例还提供一种动物健康智能预警方法，基于上述的动物健康智能预警系统实现，参照图6，该方法包括：

[0073] S1、穿戴传感模块获取动物当前健康预警信息，并向飞行数据收集模块发送动物当前健康预警信息；

[0074] S2、飞行数据收集模块以飞行巡航方式经过穿戴传感模块附近，实时接收动物当前健康预警信息，并向显示模块发送动物当前健康预警信息；

[0075] S3、显示模块接收动物当前健康预警信息，并基于动物当前健康预警信息，显示健康警报信息。

[0076] 在一些实施方式中，参照图7，穿戴传感模块获取动物当前健康预警信息，包括：

[0077] S11、获取与动物健康状况相关的原始参量；

[0078] S12、将原始参量整合成一个矩阵，得到传感器数据矩阵；

[0079] S13、基于传感器数据矩阵，分别得到体征数据矩阵、姿态数据矩阵和进食状态数据矩阵；

[0080] S14、根据体征数据矩阵、姿态数据矩阵和进食状态数据矩阵，得到各项数据与健康动物的累计偏差值，根据累计偏差值计算健康评分，之后将健康评分按照预设等级标准划分，得到动物当前健康预警信息；

[0081] S15、将动物当前健康预警信息存储在数据存储单元并实时更新。

[0082] 在一些实施方式中，参照图8，飞行数据收集模块以飞行巡航方式经过穿戴传感模块附近，实时接收动物当前健康预警信息，并向显示模块发送动物当前健康预警信息，包括：

[0083] S21、设定飞行器飞行模式，使飞行器按照预设路线巡航；

[0084] S22、飞行器到达穿戴传感模块附近并与穿戴传感模块建立连接，向穿戴传感模块发送指令信号；

[0085] S23、穿戴传感模块响应于指令信号，将动物当前健康预警信息发送到飞行数据采集模块；

[0086] S24、飞行数据采集模块接收动物当前健康预警信息，并通过无线传输方式将动物当前健康预警信息发送到显示模块。

[0087] 以奶牛为例，继续参照图5，利用上述动物健康智能预警系统，预警方法包括如下步骤：

[0088] S1：穿戴传感模块采集一系列传感器的原始数据(即原始参量)，通过数据处理、数据分析和健康预警单元得到当前健康预警信息，通过数据存储单元实时存储更新当前健康预警信息；

[0089] S2：飞行数据收集模块按照一定路线飞行经过穿戴传感模块附近时，发送指令给穿戴传感模块，穿戴传感模块接收到指令后将当前健康预警信息通过无线传输单元发送给飞行数据收集模块，之后飞行数据收集模块将当前健康预警信息发送到显示模块；

[0090] S3：显示模块对接收到的奶牛当前健康预警信息进行处理并显示在终端，同时判断奶牛警报等级并给出警报。

[0091] 在步骤S1中，穿戴传感模块进行传感器数据采集、处理、分析、存储与生成当前健康预警信息，具体包括如下步骤：

[0092] S1‑1：穿戴传感模块读取生物电、体温、加速度传感器，得到其采集的原始数据；

[0093] S1‑2：穿戴传感模块将原始数据整合成一个矩阵，统一数量单位、去除噪声和异常数据、用滤波算法处理，得到高质量的传感器数据矩阵；

[0094] S1‑3：穿戴传感模块对传感器数据矩阵进行处理得到奶牛体征、姿态和进食状态数据矩阵；

[0095] S1‑4：穿戴传感模块将奶牛三种状态的数据矩阵，计算出各项数据与正常奶牛的累计偏差值，根据累计偏差值得到健康评分，之后将健康评分按照制定好的等级标准划分，得到当前健康预警信息，包括体征、活跃度、进食状态和健康预警等级；

[0096] S1‑5：穿戴传感模块将当前健康预警信息存储在数据存储单元并实时更新；

[0097] 在步骤S2中，飞行数据收集模块进行某种飞行模式绕奶牛场飞行，和穿戴传感模块建立连接并接收当前健康预警信息之后发送到显示模块，包括如下步骤：

[0098] S2‑1：设定飞行器飞行模式，控制飞行器按照固定路线在奶牛场巡航；

[0099] S2‑2：飞行器到达穿戴传感模块附近并与其建立连接，发送指令让其发送当前健康预警信息；

[0100] S2‑3：穿戴传感模块接收到指令，将当前健康预警信息发送到飞行数据采集模块；

[0101] S2‑4：飞行数据采集模块接收到当前健康预警信息，通过无线传输单元发送到显示模块。

[0102] 本发明上述实施例提供的动物健康智能预警系统和方法，可以实现野外放牧或畜牧型动物的健康数据采集、健康预警信号产生、发送和显示的系统，有利于动物的规模化监管、实时监测、健康状况追踪和异常预警。

[0103] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。