[发明专利]动物呼吸频率监测系统以及基于机器学习的呼吸频率状态识别方法

说明书

本发明公开了一种动物呼吸频率监测系统以及基于机器学习的呼吸频率状态识别方法。该监测系统包括：采集装置和智能终端应用，采集装置采集被监测动物的接触压力、呼吸频率和加速度信息，并根据接触压力大小判断是否发生有效接触；智能终端应用接收采集装置的有效动物数据，并将其识别为动物呼吸频率状态。该识别方法，能够学习得出被监测动物在不同运动状态下的正常呼吸，并能基于学得信息识别出动物的呼吸频率状态。本发明的系统可以实现对动物呼吸频率的自动检测以及远程实时监测，不需要人工检测或记录，能节省大量的人力；本发明的方法能够排除动物的种类、年龄、个体和运动状态等差异，真正为每个被监测对象量身定做，达到精准有效的呼吸频率检测目标。

技术领域

本发明涉及动物健康监测领域，特别涉及动物呼吸频率监测系统以及基于机器学习的呼吸频率状态识别方法。

背景技术

呼吸频率是动物重要的健康指标，呼吸频率监测是评价动物健康状态的重要方式之一，呼吸频率监测的及时性、准确性、可靠性直接影响疾病的预防、诊断、治疗以及术后恢复效果。

传统动物呼吸频率检测采取单个呼吸频率样点，非常不便于跟踪动物呼吸频率变化，而且目前对动物呼吸频率的测量主要靠手工来完成，主人需要每天手工测量动物呼吸频率，记录呼吸频率，绘制呼吸频率曲线，这是一个很大的工作量。而且，某些动物，如放养的牛无法配合呼吸频率检测，往往需要麻醉才能实现，对于这类动物，传统的呼吸频率检测方式无法实施高频率的检测。

此外，不同种类动物、同种类动物不同年龄段、同种类动物同年龄不同个体、同个体动物不同运动状态，往往具有不同的正常/健康呼吸频率，如：猕猴的呼吸频率为每分钟30-50次，而狗的呼吸频率为每分钟16-20次；又如：成年鼠正常呼吸频率为每分钟70-110次，而幼鼠的呼吸频率为每分钟100-130次，因而，动物呼吸频率的监测应考虑动物的种类、年龄、个体、运动状态等差异，而传统方式很难全面做到。

发明内容

本发明的目的在于提供一个动物呼吸频率监测系统以及基于机器学习的呼吸频率状态识别方法，该动物呼吸频率监测系统能够自动地采集动物的呼吸频率信息，实现对动物呼吸频率的实时远程监控，不需要主人人工检测并记录结果，节省人力，检测结果更加准确，用以解决传统呼吸频率检测方式工作量大的问题；而且，系统采用基于机器学习的呼吸频率状态识别方法，能够学习得出被监测动物在不同运动状态下的正常呼吸频率，并能基于学得的正常呼吸频率信息识别出动物的呼吸频率，即动物的处于正常呼吸、呼吸过促或呼吸过缓。机器学习的动物呼吸频率状态识别方法能够排除动物的种类、年龄、个体和运动状态等差异，真正为每个被监测对象量身定做，达到精准有效的呼吸频率检测目的。

为实现上述目的，本发明的方案是：一个动物呼吸频率监测系统，该系统包括采集装置和智能终端应用。所述采集装置穿戴在动物身体上，用于动物呼吸频率、加速度、接触压力等信息采集的；所述智能终端应用接收采集装置采集的信息，并基于这些信息对动物呼吸频率状态(如正常呼吸、呼吸过促、呼吸过缓)进行识别；所述采集装置与所述智能终端应用连接；

所述采集装置包括呼吸频率采集器和绑缚带，所述呼吸频率采集器两侧均固定连接长度可调的绑缚带，所述的绑缚带用于将采集装置与动物固定，所述绑腹带内置电池组，所述的采集装置中嵌装有压力传感器、加速度传感器、音频传感器、控制模块、数据缓存模块以及数据传输模块，所述的压力传感器和音频传感器紧贴动物皮肤设置，所述采集装置可以通过绑缚带两端的卡扣连接，或者直接绑在一起，实现穿戴在动物身上；

所述压力传感器、音频传感器和加速度传感器用于采集动物的接触压力、呼吸频率和加速度信息；

所述控制模块与所述压力传感器、音频传感器和加速度传感器连接，用于配置压力传感器、音频传感器、加速度传感器的工作参数和控制它们的工作状况，并能接收接触压力、呼吸频率和加速度信息，及判断接收信息是否有效；

所述数据缓存模块与所述控制模块连接，从所述控制模块接收并缓存有效的接触压力、呼吸频率和加速度信息；