一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，包括加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊。所述加速度傳感器模塊用于檢測動物的行為信息，所述溫度傳感器模塊用于檢測動物體表溫度，所述聲音傳感器模塊用于檢測動物聲音異常情況，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊接收加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊檢測到的數(shù)據(jù)，并加入動物身份編號進(jìn)行編碼后發(fā)送至無線通訊模塊，所述無線通訊模塊將數(shù)據(jù)采集處理模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過無線通訊的方式發(fā)送。本發(fā)明的可穿戴設(shè)備實時檢測動物的多項生命體征參數(shù)，在發(fā)現(xiàn)動物異常情況時向用戶報警。
【專利說明】
一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能養(yǎng)殖設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可 穿戴設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在動物的養(yǎng)殖過程中，保證動物的生理健康是養(yǎng)殖人員首先需要解決的問題，養(yǎng) 殖人員可以通過動物的生命體征參數(shù)例如體溫、運動量等來判斷動物的健康與否。以往這 些生命體征參數(shù)的測量，例如動物體溫的測量，需要養(yǎng)殖人員到現(xiàn)場并將溫度計塞入動物 的肛門直腸內(nèi)測量，這樣的方法操作繁瑣尤其動物個體數(shù)量多的時候，同時養(yǎng)殖人員操作 不當(dāng)也容易對動物造成損傷。
[0003] 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的智能化設(shè)備被運用到動物養(yǎng)殖的各個環(huán)節(jié)中 取代人工。目前國內(nèi)外已有檢測動物生命體征的相關(guān)智能裝置或系統(tǒng)的報道，例如國外 Andersen等[1]研究利用耳標(biāo)式溫度傳感器測量耳溫以及利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭記錄豬的行為； Julia Johns等[2]設(shè)計了一套監(jiān)測設(shè)備來研究鈴鐺佩戴對牛行為與心率變異性的影響，設(shè) 備包括檢測心率的胸帶、壓力傳感器以及加速度傳感器。國內(nèi)也有一些報道，例如發(fā)明專利 CN105336331提出了一種基于聲音的豬異常行為智能監(jiān)測方法及智能監(jiān)測系統(tǒng)，該發(fā)明采 用在豬欄處設(shè)置聲音傳感器來采集聲音信號判斷豬行為是否異常;發(fā)明專利CN102960262 提出了一種利用安放在牛身上的加速度傳感器判斷牛運動量以及發(fā)情情況的裝置;李哲 等 [3]采用陀螺儀和地磁傳感器設(shè)計了一套豬姿態(tài)檢測系統(tǒng);高云[4]利用三軸加速度傳感器 設(shè)計了一套豬運動行為監(jiān)測分析系統(tǒng)；發(fā)明專利CN101839773提出了一種監(jiān)測豬體溫的設(shè) 備;柏廣宇等 [5]研制了一種基于紅外溫度傳感器的母豬體溫實時監(jiān)測節(jié)點；吳義正[6]同樣 利用紅外溫度傳感器測量生豬體溫。上述報道的設(shè)備或者系統(tǒng)大多監(jiān)測指標(biāo)單一，無法獲 得動物的全面生命體征信息，且發(fā)明專利CN105336331采用在豬欄處放置聲音傳感器來監(jiān) 測豬異常行為的方法無法檢測豬個體。而專利CN 105191817提出了一種包括定位模塊、溫 度模塊、心率傳感器模塊以及雙運動傳感器模塊的牛用耳標(biāo)；田富洋等m提出了一種捆綁 在奶牛后腿上的發(fā)情行為監(jiān)測設(shè)備，設(shè)備采用振動傳感器、姿態(tài)傳感器和溫度傳感器實時 檢測奶牛的活動量、靜臥時間和體溫等參數(shù)。但是，目前國內(nèi)外尚無能夠同時監(jiān)測動物的行 為信息、體表溫度以及聲音異常的穿戴式設(shè)備。
[0004] 參考文獻(xiàn)：
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，能夠?qū)崟r 檢測動物包含行為信息、體表溫度以及聲音異常的多項生命體征參數(shù)并發(fā)送至本地服務(wù) 器，由服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在發(fā)現(xiàn)動物異常情況時向用戶報警。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0014] -種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，所述可穿戴設(shè)備包括加速度傳 感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊;其中，
[0015] 所述加速度傳感器模塊用于檢測動物的行為信息；
[0016] 所述溫度傳感器模塊用于檢測動物體表溫度；
[0017] 所述聲音傳感器模塊用于檢測動物聲音異常情況；
[0018] 所述數(shù)據(jù)采集處理模塊接收加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模 塊檢測到的數(shù)據(jù)，并加入動物身份編號進(jìn)行編碼后發(fā)送至無線通訊模塊；
[0019] 所述無線通訊模塊將數(shù)據(jù)采集處理模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過無線通訊的方式發(fā) 送。
[0020] 進(jìn)一步的，所述加速度傳感器模塊包括加速度傳感器與加速度傳感器信號調(diào)理電 路，所述加速度傳感器為數(shù)字量傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述加速度傳感器為模擬量傳 感器時，所述加速度傳感器信號調(diào)理電路用于放大加速度傳感器信號或濾除干擾信號或放 大加速度傳感器信號并濾除干擾信號；當(dāng)所述加速度傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述加速 度傳感器信號調(diào)理電路不接入或者采用數(shù)字濾波電路作為調(diào)理電路。
[0021] 進(jìn)一步的，所述溫度傳感器模塊包括溫度傳感器與溫度傳感器信號調(diào)理電路，所 述溫度傳感器為數(shù)字量傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述溫度傳感器為模擬量傳感器時，所 述溫度傳感器信號調(diào)理電路用于放大溫度傳感器信號或濾除干擾信號或放大溫度傳感器 信號并濾除干擾信號；當(dāng)所述溫度傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述溫度傳感器信號調(diào)理電 路不接入或者采用數(shù)字濾波電路作為調(diào)理電路。
[0022] 進(jìn)一步的，所述聲音傳感器模塊包括聲音傳感器與聲音傳感器信號調(diào)理電路，所 述聲音傳感器為數(shù)字量傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述聲音傳感器為模擬量傳感器時，所 述聲音傳感器信號調(diào)理電路用于放大聲音傳感器信號或濾除干擾信號或放大聲音傳感器 信號并濾除干擾信號；當(dāng)所述聲音傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述聲音傳感器信號調(diào)理電 路不接入或者采用數(shù)字濾波電路作為調(diào)理電路。
[0023]進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)采集處理模塊為Μ⑶、ARM或者SoC芯片。
[0024]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊以及、無線通訊模塊可以是分別獨立的模塊，也 可以集成在同一芯片中，例如采用帶有無線功能的MCU或ARM或SoC芯片替代。
[0025] 進(jìn)一步的，所述設(shè)備還包括電源模塊，電源模塊向所述加速度傳感器模塊、溫度傳 感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊供電，且上述模塊均封裝在 動物可穿戴物品中。
[0026] 進(jìn)一步的，所述可穿戴設(shè)備還包括匯聚節(jié)點以及本地服務(wù)器，所述可穿戴設(shè)備中 的無線通訊模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點將接收的數(shù)據(jù)再發(fā)送至本地服務(wù)器，本地 服務(wù)器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理內(nèi)容包括：
[0027] 1)獲取動物身份編號；
[0028] 2)根據(jù)接收到的加速度傳感器數(shù)據(jù)計算動物運動量大小以及一段時間內(nèi)的運動 軌跡與姿勢變化情況；
[0029] 3)根據(jù)接收到的溫度傳感器數(shù)據(jù)得到動物體表溫度并對異常體溫進(jìn)行報警；
[0030] 4)根據(jù)接收到的聲音傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行動物聲音特征識別分析，并對動物咳嗽或其 他特殊聲音情況進(jìn)行預(yù)警提示。
[0031] 進(jìn)一步的，所述本地服務(wù)器還用于：接受用戶通過上位機(jī)或者移動終端的應(yīng)用程 序的訪問，并將動物身份編號、動物生命體征參數(shù)及異常信息發(fā)送至上位機(jī)或者移動終端。
[0032] 本發(fā)明提出的一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，能夠?qū)崟r檢測動 物包含行為信息、體表溫度以及聲音異常的多項生命體征參數(shù)并發(fā)送至本地服務(wù)器，由服 務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在發(fā)現(xiàn)動物異常情況時向用戶報警。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備采用實施例一方案時的 結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備、匯聚節(jié)點、本地服務(wù)器 以及上位機(jī)、移動終端的組成示意圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備采用實施例二方案時的 結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明，以下實施例不構(gòu)成 對本發(fā)明的限定。
[0037] 實施例一：
[0038]如圖1所示，本實施例一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，包括加速 度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊。本實 施例加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊 模塊均封裝在動物可穿戴物品中，如項圈、耳標(biāo)或者其他可穿戴物品。
[0039]具體的，加速度傳感器采用ADXL345三軸加速度數(shù)字傳感器，用于采集動物行為信 息并發(fā)送給數(shù)據(jù)采集處理模塊。
[0040] 溫度傳感器采用MLX90615紅外溫度數(shù)字傳感器，用于采集動物體表溫度并發(fā)送給 數(shù)據(jù)采集處理模塊。
[0041]聲音傳感器采用駐極體麥克風(fēng)模擬量傳感器，并采用MAX9812芯片組成聲音傳感 器調(diào)理電路對傳感器信號進(jìn)行濾波放大，消除其中的干擾信號，調(diào)理后的信號的發(fā)送給數(shù) 據(jù)采集處理模塊。
[0042]數(shù)據(jù)采集處理模塊為MCU、ARM或者SoC芯片，本實施例中采用TI公司生產(chǎn)的MSP430 系列芯片，
[0043]無線通訊模塊可以是藍(lán)牙、WIFI、冊(：、6?1?、21813的或者其他的無線通信方式。本 實施例中無線通訊模塊采用CC2430Zigbee模塊。
[0044] 本實施例數(shù)據(jù)采集處理模塊采集與發(fā)送數(shù)據(jù)的具體步驟如下：
[0045] 1)數(shù)據(jù)采集處理模塊每隔10分鐘接收加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音 傳感器模塊連續(xù)檢測1分鐘獲得的數(shù)據(jù)，并加入動物身份編號（ID Number)進(jìn)行編碼；
[0046] 2)與此同時，數(shù)據(jù)采集處理模塊激活無線通訊模塊使其處于工作狀態(tài)并將編碼數(shù) 據(jù)發(fā)送給無線通訊模塊，待無線通訊模塊將這些編碼數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，數(shù)據(jù)采集處理模塊令 無線通訊模塊處待機(jī)狀態(tài)直至數(shù)據(jù)采集處理模塊執(zhí)行下一次采集與發(fā)送數(shù)據(jù)步驟。
[0047] 本實施例可穿戴設(shè)備還包括匯聚節(jié)點以及本地服務(wù)器，可穿戴設(shè)備中的無線通訊 模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點將接收的數(shù)據(jù)再發(fā)送至本地服務(wù)器，本地服務(wù)器對接 收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理內(nèi)容包括：
[0048] 1)獲取動物身份編號；
[0049] 2)根據(jù)接收到的加速度傳感器數(shù)據(jù)計算動物運動量大小以及一段時間內(nèi)的運動 軌跡與姿勢變化情況；
[0050] 3)根據(jù)接收到的溫度傳感器數(shù)據(jù)得到動物體表溫度并對異常體溫進(jìn)行報警；
[0051] 4)根據(jù)接收到的聲音傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行動物聲音特征識別分析，并對動物咳嗽或其 他特殊聲音情況進(jìn)行預(yù)警提示。
[0052] 具體的，以豬舍為例，圖2為本發(fā)明動物穿戴式設(shè)備、匯聚節(jié)點與本地服務(wù)器以及 上位機(jī)、移動終端的組成示意圖，具體包括多個用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè) 備，匯聚節(jié)點可同時通過無線方式連接多個穿戴式設(shè)備，對應(yīng)多個不同的動物個體。匯聚節(jié) 點將接收的各個可穿戴設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)再發(fā)送至本地服務(wù)器。本地服務(wù)器連接至因特 網(wǎng)，接受用戶通過上位機(jī)或者移動終端的應(yīng)用程序的訪問，并將動物身份編號、動物生命體 征參數(shù)及異常信息發(fā)送至上位機(jī)或者移動終端。
[0053] 實施例二、
[0054]如圖3所示，本實施例一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，包括加速 度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊。本實 施例加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊 模塊均封裝在動物可穿戴物品中，可穿戴物品表面用防水涂料處理，采用項圈、耳標(biāo)或者其 它的形式佩戴在動物身上
[0055]與實施例一不同的是，本實施例中采用帶有無線功能的MCU或ARM或SoC芯片替代 實施例一中的數(shù)據(jù)采集處理模塊和無線通訊模塊，降低設(shè)備成本與體積。本實施例中無線 通訊模塊采用帶有WiFi模塊的ESP8266芯片。
[0056] 實施例三、
[0057]本實施例一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，包括加速度傳感器模 塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊。本實施例加速度 傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊均封裝 在動物可穿戴物品中，可穿戴物品表面用防水涂料處理，采用項圈、耳標(biāo)或者其它的形式佩 戴在動物身上。
[0058] 與實施例一不同的是，本實施例中加速度傳感器采用MPU6050陀螺儀數(shù)字量傳感 器，用于采集動物行為信息，傳感器檢測結(jié)果直接發(fā)送給數(shù)據(jù)采集處理模塊。
[0059] 實施例四、
[0060] 本實施例一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，包括加速度傳感器模 塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊。本實施例加速度 傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊均封裝 在動物可穿戴物品中，可穿戴物品表面用防水涂料處理，采用項圈、耳標(biāo)或者其它的形式佩 戴在動物身上。
[0061] 與實施例一不同的是，本實施例中溫度傳感器采用熱電偶貼片，并采用溫度傳感 器調(diào)理電路對傳感器信號進(jìn)行放大處理。
[0062] 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進(jìn)行限制，在不背離本發(fā)明精 神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于:所述設(shè)備包括加速 度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊；其 中： 所述加速度傳感器模塊用于檢測動物的行為信息； 所述溫度傳感器模塊用于檢測動物體表溫度； 所述聲音傳感器模塊用于檢測動物聲音異常情況； 所述數(shù)據(jù)采集處理模塊接收加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器模塊檢 測到的數(shù)據(jù)，并加入動物身份編號進(jìn)行編碼后發(fā)送至無線通訊模塊； 所述無線通訊模塊將數(shù)據(jù)采集處理模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過無線通訊的方式發(fā)送。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于，所 述加速度傳感器模塊包括加速度傳感器與加速度傳感器信號調(diào)理電路，所述加速度傳感器 為數(shù)字量傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述加速度傳感器為模擬量傳感器時，所述加速度傳 感器信號調(diào)理電路用于放大加速度傳感器信號或濾除干擾信號或放大加速度傳感器信號 并濾除干擾信號；當(dāng)所述加速度傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述加速度傳感器信號調(diào)理電 路不接入或者采用數(shù)字濾波電路作為調(diào)理電路。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于，所 述溫度傳感器模塊包括溫度傳感器與溫度傳感器信號調(diào)理電路，所述溫度傳感器為數(shù)字量 傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述溫度傳感器為模擬量傳感器時，所述溫度傳感器信號調(diào)理 電路用于放大溫度傳感器信號或濾除干擾信號或放大溫度傳感器信號并濾除干擾信號；當(dāng) 所述溫度傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述溫度傳感器信號調(diào)理電路不接入或者采用數(shù)字濾 波電路作為調(diào)理電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于，所 述聲音傳感器模塊包括聲音傳感器與聲音傳感器信號調(diào)理電路，所述聲音傳感器為數(shù)字量 傳感器或模擬量傳感器，當(dāng)所述聲音傳感器為模擬量傳感器時，所述聲音傳感器信號調(diào)理 電路用于放大聲音傳感器信號或濾除干擾信號或放大聲音傳感器信號并濾除干擾信號；當(dāng) 所述聲音傳感器為數(shù)字量傳感器時，所述聲音傳感器信號調(diào)理電路不接入或者采用數(shù)字濾 波電路作為調(diào)理電路。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于:所 述的數(shù)據(jù)采集處理模塊為MCU、ARM或者SoC芯片。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于:所 述數(shù)據(jù)采集處理模塊以及無線通訊模塊，集成在同一個SoC芯片中上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于:所 述設(shè)備還包括電源模塊，電源模塊向所述加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、聲音傳感器 模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線通訊模塊供電，且上述模塊均封裝在動物可穿戴物品中。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于，所 述可穿戴設(shè)備還包括匯聚節(jié)點以及本地服務(wù)器，所述可穿戴設(shè)備中的無線通訊模塊發(fā)送數(shù) 據(jù)至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點將接收的數(shù)據(jù)再發(fā)送至本地服務(wù)器，本地服務(wù)器對接收到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，處理內(nèi)容包括： 1)獲取動物身份編號； 2) 根據(jù)接收到的加速度傳感器數(shù)據(jù)計算動物運動量大小以及一段時間內(nèi)的運動軌跡 與姿勢變化情況； 3) 根據(jù)接收到的溫度傳感器數(shù)據(jù)得到動物體表溫度并對異常體溫進(jìn)行報警； 4) 根據(jù)接收到的聲音傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行動物聲音特征識別分析，并對動物咳嗽或其他特 殊聲音情況進(jìn)行預(yù)警提示。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于動物生命體征多參數(shù)監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，其特征在于，所 述本地服務(wù)器還用于： 接受用戶通過上位機(jī)或者移動終端的應(yīng)用程序的訪問，并將動物身份編號、動物生命 體征參數(shù)及異常信息發(fā)送至上位機(jī)或者移動終端。
【文檔編號】A61B5/01GK105997015SQ201610408404
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】郭希山, 張京, 季嘉穎
【申請人】浙江大學(xué)