(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210387398.3 (22)申请日 2022.04.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114463701 A (43)申请公布日 2022.05.10 (73)专利权人 华南农业大 学 地址 510642 广东省广州市天河区五山路 483号 (72)发明人 肖德琴　黄一桂　刘又夫　刘俊彬　 谭祖杰　曾瑞麟　陈淼彬　刘克坚　 (74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61271 专利代理师 陈选中 (51)Int.Cl. G06V 20/52(2022.01) G06V 40/20(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/60(2017.01)G06N 3/04(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G16H 50/30(2018.01) A01K 29/00(2006.01) A01K 45/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G10L 25/45(2013.01) G10L 25/66(2013.01) G10L 21/0232(2013.01) (56)对比文件 CN 113938503 A,2022.01.14 CN 112113603 A,2020.12.2 2 CN 1018945 51 A,2010.1 1.24 CN 113223035 A,2021.08.0 6 CN 113938503 A,2022.01.14 CN 114255357 A,202 2.03.29 US 2015039239 A1,2015.02.0 5 WO 2019046216 A1,2019.0 3.07 杨秋妹等.猪只饮水 行为机器视觉自动识 别. 《农业机 械学报》 .2018, 审查员 赖女女 (54)发明名称 一种基于多源大数据动物养殖数据挖掘的 监测预警系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于多源大数据动物养 殖数据挖掘的监测预警系统， 属于动物养殖检测 预警系统设计技术领域， 包括动物体征传感器、 动物声音传感器、 环境传感器、 轨道机器人、 算法 训练模块、 动物健康数据产生模块、 动物健康数 字矩阵模块和动物健康分析模块； 本方案提供一 种多源动物养殖数据采集、 处理及动物健康分析 预警的系统， 通过构建动物数字矩阵信息， 并对 养殖动物状态进行分析和预警， 解决了通过多源 大数据的方式挖掘动物养殖数据， 并对非健康养 殖动物健康预 警的问题， 本系统对于动物养殖具有通用性。 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 CN 114463701 B 2022.07.01 CN 114463701 B 1.一种基于多源大 数据动物养殖 数据挖掘的监测预警系统， 其特 征在于， 包括： 动物体征传感器， 用于获取养殖动物的体征原始数据， 并向轨道机器人传输体征原始 数据； 动物声音传感器， 用于获取各养殖栏中养殖动物的夜间声音原始数据， 并向轨道机器 人传输夜间声 音原始数据； 环境传感器， 用于获取养殖栏中的环境 监测数据； 轨道机器人， 用于控制自动饲喂器逐一对养殖动物投喂饲料， 并同时通过滑轨定位器 定位获取各养殖栏中的养殖动物的定位数据， 得到养殖动物的视频原始数据、 体征原始数 据和夜间声 音原始数据； 算法训练模块， 用于利用养殖动物的视频原始数据、 体征原始数据和夜间声音原始数 据对系统算法进行训练和参数调整， 得到训练好的系统算法； 动物健康数据产生模块， 用于根据训练好的系统算法处理视频原始数据、 体征原始数 据和夜间声音原始数据， 得到养殖动物的体征数据、 行为数据、 身体区域坐标信息、 部位温 度数据、 体长数据、 体高数据和咳嗽次数 数据； 所述动物健康数据 产生模块包括： 数据清洗校验子模块， 用于根据训练好的数据清洗校验算法校验、 过滤、 计算和填充体 征原始数据， 得到 养殖动物的体征 数据， 并将养殖动物体征 数据存储至数据库； Yolov4行为和温度识别子模块， 用于根据训练好的Yolov4行为和局部温度识别算法提 取视频原 始数据， 得到 养殖动物的行为数据、 身体区域 坐标信息和部位温度数据； 所述Yolov4行为和温度识别子模块包括： 图像输入单元、 特征提取单元、 第一残差单元、 第 二残差单元、 第三残差单元、 第四残差 单元、 第五残差单元、 第六残差单元、 第一空间金字塔单元、 第二空间金字塔单元、 第一 Concat拼接堆叠卷积单元、 第二Concat拼接堆叠卷积单元、 第三Concat拼接堆叠卷积单元、 第四Concat拼接堆叠卷积单元、 第五Concat拼接堆叠卷积单元、 第 六Concat拼接堆叠卷积 单元、 第一YOLOHead检测头、 第二YOLOHead检测头、 第三YOLOHead检测头和图像输出 单元； 所述图像输入单元、 特征提取单元、 第一残差单元、 第二残差单元、 第三残差单元和第 四残差单元依次连接； 所述第四残差单元分别与第五残差单元和第一Concat 拼接堆叠卷积 单元连接； 所述第 五残差单元分别与第六残差单元和第一空间金字塔单元连接； 所述第六 残差单元与第二空间金字塔单元连接； 所述第一空间金字塔单元与第二Concat 拼接堆叠卷 积单元连接； 所述第二空间金字塔单元与第三Concat拼接堆叠卷积单元连接； 所述第三 Concat拼接堆叠卷积单元分别与第二Concat拼接堆叠卷积单元和第六Concat拼接堆叠卷 积单元连接； 所述第二Concat拼接堆叠卷积单元分别与第一Concat拼接堆叠卷积单元和第 五Concat拼接堆叠卷积单元连接； 所述第一Concat拼接堆叠卷积单元与第四Concat拼接堆 叠卷积单元连接； 所述第四Concat拼接堆叠卷积单元分别与第一YOLOHead检测头和第五 Concat拼接堆叠卷积单元连接； 所述第五Concat拼接堆叠卷积单元分别与第二YOLOHead检 测头和第六Concat拼接堆叠卷积单元连接； 所述第六Concat拼接堆叠卷积单元与第三 YOLOHead检测头连接； 所述第一YOL OHead检测头、 第二YOLOHea d检测头、 第三YOL OHead检测 头均与图像输出 单元连接； 所述第六残差单元、 第二空间金字塔单元、 第三Concat拼接堆叠卷积单元、 第六Concat权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114463701 B 2拼接堆叠卷积单 元和第三YOLOHead检测头构成彩色图像专用特 征提取网络； 点云图体尺测量子模块， 用于根据训练好的点云图体尺测量算法计算养殖动物的行为 数据和身体区域 坐标信息， 得到 养殖动物的体长数据和体高数据； 咳嗽检测子模块， 用于根据训练好的咳嗽检测算法对夜间声音原始数据进行去噪声和 相似性检测， 得到 养殖动物的咳嗽次数 数据； 动物健康数字矩阵模块， 用于根据养殖动物 的体征数据、 行为数据、 部位温度数据、 体 长数据、 体高数据和咳嗽次数 数据， 构建若干关联养殖动物身份和位置的数字信息矩阵； 动物健康分析模块， 用于利用各数字信息矩阵对其对应的养殖动物进行健康评分， 并 对非健康养殖动物进行健康预警。 2.根据权利要求1所述的基于多源大数据动物养殖数据挖掘的监测预警系统， 其特征 在于， 所述轨道机器人包括： 微型中央处 理器， 用于控制自动饲喂器逐一对各栏 位内的养殖动物投喂饲料； 养殖动物传感器接收器， 用于获取养殖动物耳 标传递的体征原 始数据； 双目摄像头， 用于通过滑轨 定位器定位获取养殖动物的彩色图像和热红外图像； 3D摄像头， 用于通过滑轨 定位器定位获取养殖动物的3D图像。 3.根据权利要求1所述的基于多源大数据动物养殖数据挖掘的监测预警系统， 其特征 在于， 所述数据清洗校验算法包括如下步骤： S1、 通过轨道机器人对养殖动物进行位置和身份绑定设为主键； S2、 基于养殖动物的位置和身份， 计算得到养殖动物每两次间隔体征原始数据中运动 量增量； S3、 判断运动量增量是否大于零米且小于预设动物最大运动量， 若是则进入步骤S4， 否 则报警动物体征传感器故障， 并结束； S4、 将养殖动物的运动量增量与位置和身份关联； S5、 基于养殖动物的位置和身份， 计算得到连续二十次获取的体征原始数据中的体温 平均值； S5、 判断体温平均值是否大于零度且小于预设动物最大体温， 若是则进入步骤S6， 否则 报警动物体征传感器故障， 并结束； S6、 将体温平均值与位置和身份关联； S7、 将养殖栏中的环境温度、 环境湿度和环境气压与位置和身份关联； S8、 将养殖动物的位置和身份， 以及与位置和身份关联的运动量增量、 体温平均值、 环 境温度、 环境湿度和环境气压作为养殖动物体征 数据存储至数据库。 4.根据权利要求1所述的基于多源大数据动物养殖数据挖掘的监测预警系统， 其特征 在于， 所述Yo lov4行为和 局部温度识别算法包括如下步骤： A1、 获取养殖动物的视频原 始数据； A2、 对视频原始数据中的彩色图像和热红外图像分别添加饮水标签、 进食标签、 头部标 签和尾部标签； A3、 利用Yolov4行为和温度识别子模块对添加