字級:
小字級
中字級
大字級

乳牛場分娩牛舍立體空間聲紋收集系統之應用

資料來源:行政院農業委員會畜產試驗所/吳明哲

酪農業的生乳生產是由泌乳牛隻每日擠乳所貢獻,泌乳牛必須持續配種生產仔牛來維持每日的泌乳生產,所產仔牛亦是延續生乳製造重要一環。目前在深夜時段,酪農戶以排班巡視方式來減少母牛深夜難產的情形。因此懷孕母牛的分娩監測及接生照護是酪農業重要的管理環節,亦是相當仰賴人力的投入。本研究研發全向式收音箱裝設於分娩牛舍立體空間,收音範圍為半徑10公尺,並具備基本液體滲透及固態微粒防護等級(IP54)。系統在每日的夜晚到凌晨時段收集錄製牛隻的叫聲聲紋,以特殊技術過瀘人聲、抽風扇、飛機、頸夾及大型機具的噪音。所收集的聲紋檔,透過Wi-Fi無線網路及網際網路傳送到生乳數據平台的資料庫,並以MQTT Broker進行資訊溝通。系統提供RWD網頁及行動裝置APP給使用者設定參數及存取聲紋檔,作為分析牛隻分娩行為聲紋辨識之用途。

本研究之系統架構,手機APP與裝置端透過Wi-Fi傳遞資料;而裝置端與Web Server之間則透過MQTT Broker進行資訊溝通。Web Server主要包含網頁與資料庫。系統之網頁支援Google Chrome與IE 10/11,登入部分則透過Redis Server進行登入資訊存取;雲模組包含資料庫、應用伺服器,主要提供資料儲存、顯示及身份驗證;透過網際網路,邊際模組的聲紋收集器可在現場端進行聲紋過瀘處理,將人聲、抽風扇、飛機、頸夾及大型機具的噪音瀘除後,定時以安全連線上傳至雲模組儲存。

聲紋收集器收音範圍從音箱中心點起算,至少可收錄半徑10公尺圓形範圍聲紋。由於乳牛場普遍設有灑水系統灑水,現場亦存在大量灰塵,因此此聲紋收集設備具備基本液體滲透防護及固態微粒防護等級(IP54)。

根據乳牛場管理者的回饋,牛隻在分娩牛舍若遇到難產的情況,其叫聲及姿勢將異於順產。因此,透過在夜晚收集分娩牛舍的聲紋,管理者除了透過監視器即時監看異常狀況外,也能線上即時聽取聲紋檔,辨識難產牛隻的異常叫聲,亦能輔助管理者判斷是否前往助產。

本研究目前將聲紋收集系統建置於彰化地區某種牛場進行示範應用,並利用數位定時裝置設定每30分鐘交替啟閉成對的聲紋收集設備,用以延長設備的使用壽命,亦降低設備的故障機率。

圖1、系統架構圖。圖1、系統架構圖。
圖2、聲紋收集器外觀照。圖2、聲紋收集器外觀照。
圖3、聲紋取得後轉換量化波峰樣式,於紅線以下才是牛隻叫聲。圖3、聲紋取得後轉換量化波峰樣式,於紅線以下才是牛隻叫聲。
圖4、聲紋資訊傳遞流示意圖。圖4、聲紋資訊傳遞流示意圖。
圖5、聲紋收集器架設於牧場分娩牛舍。圖5、聲紋收集器架設於牧場分娩牛舍。

▲研發團隊:行政院農業委員會畜產試驗所

計畫網址:http://www.angrin.tlri.gov.tw/Productivity_4.0/productivity_4.0.htm

聯絡人:曹全偉技佐

電話:06-5911211#2203

E-mail:handan@mail.tlri.gov.tw

TOP