The advancement of technology has revolutionized the agricultural industry, transitioning it from labor-intensive farming practices to automated, AI-powered management systems. In recent years, more intelligent livestock monitoring solutions have been proposed to enhance farming efficiency and productivity. This work presents a novel approach to animal activity recognition and movement tracking, leveraging tiny machine learning (TinyML) techniques, wireless communication framework, and microcontroller platforms to develop an efficient, cost-effective livestock sensing system. It collects and fuses accelerometer data and vision inputs to build a multimodal network for three tasks: image classification, object detection, and behavior recognition. The system is deployed and evaluated on commercial microcontrollers for real-time inference using embedded applications, demonstrating up to 270$\times$ model size reduction, less than 80ms response latency, and on-par performance comparable to existing methods. The incorporation of the wireless communication technique allows for seamless data transmission between devices, benefiting use cases in remote locations with poor Internet connectivity. This work delivers a robust, scalable IoT-edge livestock monitoring solution adaptable to diverse farming needs, offering flexibility for future extensions.


翻译:技术进步已彻底革新农业产业,使其从劳动密集型耕作方式转变为自动化、人工智能驱动的管理系统。近年来,为提升养殖效率与生产力,更智能的牲畜监测方案不断被提出。本研究提出一种动物活动识别与运动追踪的新方法,通过融合微型机器学习技术、无线通信框架与微控制器平台,开发出高效、低成本的牲畜感知系统。该系统采集并融合加速度计数据与视觉输入,构建了面向三项任务的多模态网络:图像分类、目标检测和行为识别。该系统部署于商用微控制器并通过嵌入式应用进行实时推理评估,实现了高达270倍的模型体积压缩、低于80毫秒的响应延迟,且性能与现有方法相当。无线通信技术的融入实现了设备间的无缝数据传输,尤其适用于网络连接薄弱的偏远地区应用场景。本研究提供了一套稳健、可扩展的物联网边缘牲畜监测解决方案,能够适应多样化的养殖需求,并为未来功能扩展保留了灵活性。

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