CN101833320B

CN101833320B - 一种精细智能化养猪方法

Info

Publication number: CN101833320B
Application number: CN2010101715056A
Authority: CN
Inventors: 李明; 戴思慧; 吴飞; 汤峰; 李旭; 潘景富
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: CN101833320A

Abstract

一种精细智能化养猪方法，通过设置在各个猪舍内的采集装置对猪舍进行实时数据采集，并将该实时数据输入已生成的养猪专家中心，由综合管理系统中心对数据进行解析处理，得出处理结果，通过位于各个猪舍的控制电脑发出控制指令，驱动相应的驱动模块进行相关操作。同时，本发明还公开了一种与上述方法相应的精细智能化养猪系统，包括数据生成部分、综合管理系统中心及控制部分。本发明保证了猪良好地的养殖环境，促进猪的良好的生长和发育；能够实时监测猪的生长状态，实现了饲养全程的数字化、科学化、精细化和优质高产化和预防病疫，具有非常重要的实用意义。

Description

一种精细智能化养猪方法

技术领域

本发明涉及智能化养殖领域，尤其涉及一套信息技术应用和计算机视觉图像处理的精细智能化养猪方法。

背景技术

近些年，品种多样化、功能专业化、规模大型化、定量精确化、控制自动化、管理技术数字信息化和注意环境可持续发展是国际上发达国家的养猪业主要发展方向。借助计算机处理数字信息和自动控制方向，尚处于探讨和试验研究阶段；而数字化精细养猪技术研究是当今畜牧业发展研究的热点之一。对养猪业来说，主要以养猪生产流程中各个环节为研究或控制对象，针对品种、繁育、饲料、饲养、防疫、设备、环境、工艺等环节，大范围地应用计算机技术、自动控制技术、网络技术和相关的生物技术，实现了饲养全程的数字化、科学化、精细化和优质高产化。目前养猪设备主要在向机械自动化方向发展，譬如房舍环境控制自动化、湿料自动饲喂线等研究；尚未实现智能化管理。图像处理在控制和监测方向的研究是非常广泛的，但应用畜牧业也并不多；而且现在非常流行的应用于机器人视觉的全方位视觉传感器的应用非常少，因此利用全方位视觉传感器开发一套信息技术应用和计算机视觉图像处理的精细智能化养猪系统及装置是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精细智能化养猪方法，以实现自动调节和保证养猪良好地生活环境，促进猪的良好的生长和发育；实时监测猪的生长状态，实现饲养全程的数字化、科学化、精细化和优质高产化和预防病疫，具有非常重要的实用意义。

本发明的技术方案：一种精细智能化养猪方法，包括如下步骤：

1)采集猪舍内的信息，生成养猪专家中心：

通过视觉传感器、温度传感器和湿度传感器采集猪舍的图像数据、温度和湿度数据，并将其存储入数据库；所述数据库包括猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常数据库，所述生长发育数据库是指猪生长发育与食物配方模型；所述习性活动数据库指猪平常不同的活动状态表示不同的需求的数据库，包括进食需求、生理要求及心理烦躁不安；所述生病异常数据库是猪即将生病或已经生病颜色、行动变化的数据库；综合猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常数据库，导入计算机生成养猪专家中心；

2)采集实时数据，再将其发送至养猪专家中心进行解析处理

通过视觉传感器、温度传感器和和湿度传感器采集猪舍的实时图像数据、实时温度和湿度数据，将其与养猪专家中心中的数据进行比较，得出处理结果；

3)结合处理结果，发出控制指令：

根据得到的处理结果，经控制电脑发送控制指令至位于猪圈的驱动模块，驱动操作部件进行相应动作。

相应的，本发明还提出了一种精细智能化养猪系统，包括数据生成部分、综合管理系统中心及控制部分，其中数据生成部分包括由视觉传感器、温度传感器和湿度传感器构成的数据采集模块、处理模块和储存模块；其中视觉传感器、温度传感器和湿度传感器均通过机架安装于猪舍内，其中机架上还设置有包括处理模块和储存模块的控制电脑和控制部分内的程序控制器，所述控制电脑经无线发射器接入综合管理系统中心。

所述视觉传感器采用的是全方位视觉传感器，固定在三脚架上安装的机架上，所述三脚架位于猪舍中央位置；所述温度传感器和所述湿度传感器分别安装于机架下方。

所述控制部分包括程序控制器，所述程序控制器连接有控制电脑、无线发射器和PCL继电器，其中控制电脑上连接程序控制器中的驱动模块。

其中驱动模块包括驱动无线发射器与通过PCL继电器连接的温度调节器、湿度调节器和进食调节器。

本发明的工作原理详细如下：采用全方位视觉传感器采集数据，建立一种包括综合猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常的数据库系统管理中心；通过安装于猪舍内的全方位视觉传感器、温度传感器和湿度传感器分别采集猪的活动状态数据和猪舍的环境数据，实施对猪舍的现场监测，包括猪舍的环境条件及猪的状态，从环境数据中提取数据特征，通过无线网络传输，输入控制电脑中，整理数据后，PCL程序控制器触发无线发射器(已加入连接控制线)；综合管理系统中心收到数据后，进行解析处理，通过无线网络反馈给控制电脑；没有异常的情况下，控制电脑发布指令驱动程序控制器来控制PCL继电器：1)到喂食时间，通过PCL继电器控制进食开关进行喂养；2)猪舍环境高于或低于适度温度(一般猪舍的适宜温度标准，哺乳仔猪为25℃～30℃，生长猪20℃～23℃，成年猪15℃～18℃)是，通过PCL继电器控制温度调节开关，降低或升高温度，直至温度达到适度温度，然后再通过PCL继电器关闭温度调节开关；3)猪舍环境高于或低于适度湿度(一般猪舍的相对湿度控制在50％～70％为宜)，通过PCL继电器控制湿度调节开关，加热通风或喷水雾，直至适度达到适度湿度，然后再通过PCL继电器关闭湿度调节开关。如有异常情况，综合管理系统中心进行病情诊断并通知控制电脑报警通知饲养员人工进行处理，来实现全自动化、精细化完成整个养猪系统的工作。

本发明所述精细智能化养猪方法及系统利用全方位视觉传感器采集数据建立养猪专家中心，再实时采集现场控制电脑发来的数据，进行解析处理，反馈给控制电脑发布进食或调节环境参数命令或诊断病情的存在来实现自动调节和保证养猪良好地生活环境，促进猪的良好的生长和发育；实时监测猪的生长状态，实现饲养全程的数字化、科学化、精细化和优质高产化和预防病疫。

有益效果：

本发明实现自动调节和保证养猪良好地生活环境，促进猪的良好的生长和发育；实时监测猪的生长状态，实现饲养全程的数字化、科学化、精细化和优质高产化和预防病疫，具有非常重要的实用意义。

附图说明：

图1是本发明装置构成示意图；

图2是本发明中心生成流程图；

图3是本发明工作原理图；

图中，1猪舍、2摄像机、3.全方位视觉传感器、4温度调节器、5控制电脑、6湿度调节器、7进食调节器、8无线发射器、9程序控制器、10湿度传感器、11温度传感器、12机架、13三脚架、14无线电、15综合管理系统中心。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3所示，本实施例所述精细智能化养猪系统包括数据生成部分、综合管理系统中心及控制部分。其中数据生成部分实现如下步骤：

1)数据采集：在20×20-m的成年猪舍1中，采用视觉传感器、空气温度传感器(DX-ST)10和空气湿度传感器11分别采集相关数据，所述视觉传感器是指采用全方位视觉传感器，通过机架12固定在三脚架13上，所述三脚架13固定在猪舍1的中央位置；所述全方位视觉传感器是由普通摄像机2和双曲线曲面及附件组合3组合而成，利用全方位视觉传感器采集猪的活动数据、颜色数据和发育数据；所述温度传感器10安装在机架12下方，采集环境的温度数据；所述湿度传感器11安装在机架12下方，采集环境的湿度数据。所述数据处理是指上述传感器采集的所有数据输入控制电脑5提取图像特征数据，所述控制电脑5固定在机架12上，作为现场猪舍1的控制中心。

2)数据储存：将图像处理提取的特征数据和温度、湿度数据储存到现场控制电脑5中。

3)数据输送：将储存在控制电脑5的数据通过无线网络14传输到综合管理系统中心15；也通过无线网络14将综合管理系统中心15的命令数据传输回控制电脑5。所述无线网络14的无线发射器8与PCL程序控制器9相连，并接受程序控制器9的指令，开、关无线发射器8。

所述综合管理系统中心15实现的是：结合数据库生成部分将现场电脑5发回的数据进行解析处理，反馈进食或调节环境参数命令或诊断病情的存在；所述数据库生成包括猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常的数据库生成，在分析已经经过科学家研究整理成的现有的通过普通相机生成的包括生长发育、习性活动和病情诊断数据库数据的基础上，采用全方位视觉传感器重新采集数据，全方位视觉传感器一次采集360°范围的图像，简化普通相机须融合图像的复杂过程，并且采集图像不需移动视觉传感器，并且在一个猪舍只需一台，比使用普通相机简单，低成本和高运算速度。提取全方位相机生成的相应图像特征，建立一种与普通相机图像特征数据不同的数据库；所述生长发育数据库生成是指建立猪生长发育与食物配方模型，调整进食量和配方；所述习性活动数据库生成指建立猪平常不同的活动状态表示不同的需求的数据库，包括进食需求、生理要求及心理烦躁不安；所述生病异常数据库生成是建立猪即将生病或已经生病颜色、行动变化的数据库；综合猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常的数据库，导入计算机生成养猪专家中心。

所述养猪专家中心的具体生成过程包括以下步骤：

1)整理已有的生长发育、习性活动和病情诊断数据库数据，并分类输入计算机生成文件保存；

2)根据保存的生成文件按顺序用全方位视觉传感器(摄像机2和曲面及附件组合3)从高处对猪群进行时序间隔的图像采集，图像直接输入计算机5中；

3)根据不同的病情采集RGB不同彩色图像，提取红、绿、蓝颜色的像素点数据，生成猪生病颜色诊断数据库；

4)根据不同生长发育阶段的猪群，采集RGB彩色图像后，图像平滑后使用图像边缘分割，图像二值化后，对分割区域描述数据生成生长发育的基本数据库；结合生长发育与食物配方模型，建立猪生长发育与食物配方模型，调整进食量和配方数据库；

5)根据猪不同的习性活动(包括普通状态、进食需求、生理需求和和生病状态)，采集RGB彩色图像后，采用小波算法算出光流运动，根据光流变化概率的不同数据建立习性活动数据库；

6)生病颜色诊断数据库和生病状态生成的活动数据库综合建立生病异常数据库。

养猪专家中心即为综合管理系统中心15，通过无线网络14连接各个现场养猪厂1，接收来自现场的控制电脑5发回的数据，进行解析处理，反馈给控制电脑5发布进食或调节环境参数命令或诊断病情的存在。

所述控制部分包括程序控制器9；所述程序控制器9固定在机架12上，一端与控制电脑5连接，另一端与无线发射器8、通过PCL继电器连接固定于猪舍一端墙上的温度调节器4、湿度调节器6、进食调节器7；温度调节器4与加热装置空调连接，湿度调节器6控制安装在墙上的风扇和电动喷水装置；接收控制电脑5的命令并控制无线发射器8、通过PCL继电器控制温度调节器4、湿度调节器6、进食调节器7的开和关，实现猪舍1环境的有效管理和科学进食。当控制电脑5未收到综合管理系统中心15的异常消息是，控制电脑5按喂食时间安排在上午8:30，中午12:30和下午6:30发布指令驱动程序控制器9和PCL继电打开进食开关约10分钟进行喂养；当温度传感器测量猪舍环境高于18℃或低于15℃时，通过PCL继电器控制温度调节开关，降低或升高温度，直至温度达到范围15℃～18℃，然后再通过PCL继电器关闭温度调节开关；当湿度传感器测量猪舍环境相对湿度高于70％时，通过PCL继电器控制湿度调节开关，打开风扇通风；当湿度传感器测量猪舍环境相对湿度低于50％时，通过PCL继电器控制湿度调节开关，打开电动喷水装置进行喷水雾；直至猪舍相对湿度达到50％～70％，然后再通过PCL继电器关闭湿度调节开关。当控制电脑5收到综合管理系统中心15的异常消息是，综合管理系统中心进行病情诊断并通知控制电脑发声报警通知饲养员人工进行处理。出错率在3.8％以下，较好地完成养猪的精细化作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种精细智能化养猪方法，其特征是，包括如下步骤：

1）采集猪舍内的信息，生成养猪专家中心：

通过视觉传感器、温度传感器和湿度传感器采集猪舍的图像特征数据、温度和湿度数据，并将其存储入数据库；所述数据库包括猪的生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常数据库，所述生长发育数据库是指猪生长发育与食物配方模型的数据库；所述习性活动数据库指猪平常不同的活动状态表示不同的需求的数据库，包括进食需求、生理要求及心理烦躁不安；所述生病异常数据库是猪即将生病或已经生病时颜色、行动变化的数据库；综合生长发育数据库、习性活动数据库和生病异常数据库，导入计算机生成养猪专家中心；

2）采集实时数据，再将其发送至养猪专家中心进行解析处理

3）结合处理结果，发出控制指令：

根据得到的处理结果，经控制电脑发送控制指令至位于猪圈的程序控制器中的驱动模块，驱动操作部件进行相应动作；

所述视觉传感器采用的是全方位视觉传感器，固定在安装于三脚架上的机架，所述三脚架位于猪舍中央位置；所述温度传感器和所述湿度传感器分别安装于机架下方；

所述养猪专家中心的具体生成过程包括以下步骤：

a）整理已有的生长发育、习性活动和病情诊断数据库数据，并分类输入计算机生成文件保存；

b）根据保存的生成文件按顺序用全方位视觉传感器从高处对猪群进行时序间隔的图像采集，图像直接输入计算机中；

c）根据不同的病情采集RGB不同彩色图像，提取红、绿、蓝颜色的像素点数据，生成猪生病颜色诊断数据库；

d）根据不同生长发育阶段的猪群，采集RGB彩色图像后，图像平滑后使用图像边缘分割，图像二值化后，对分割区域描述数据生成生长发育的基本数据库；结合生长发育与食物配方，建立猪生长发育与食物配方模型；

e）根据猪不同的习性活动：包括普通状态、进食需求、生理需求和生病状态，采集RGB彩色图像后，采用小波算法算出光流运动，根据光流变化概率的不同数据建立习性活动数据库；

f）生病颜色诊断数据库和生病状态生成的活动数据库综合建立生病异常数据库；

g）通过温度传感器和湿度传感器采集猪舍的图像特征数据、温度和湿度数据，并将其存储入数据库。

2.根据权利要求1所述的精细智能化养猪方法，其特征是，该方法基于精细智能化养猪系统，精细智能化养猪系统包括数据生成部分、养猪专家中心及控制部分，其中数据生成部分包括数据采集模块、处理模块和储存模块；其中数据采集模块包括通过机架安装于猪舍内的视觉传感器、温度传感器和湿度传感器，所述机架上还设置有包括处理模块和储存模块的控制电脑和控制部分内的程序控制器，所述控制电脑经无线发射器接入养猪专家中心；

所述控制部分包括程序控制器；所述程序控制器固定在机架上，一端与控制电脑连接，另一端同时接无线发射器和PCL继电器，通过PCL继电器连接固定于猪舍一端墙上的温度调节器、湿度调节器、进食调节器；温度调节器与加热装置空调连接，湿度调节器控制安装在墙上的风扇和电动喷水装置；程序控制器接收控制电脑的命令并控制无线发射器，程序控制器通过PCL继电器控制温度调节器、湿度调节器、进食调节器的开和关，实现猪舍环境的有效管理和科学进食；当控制电脑未收到养猪专家中心的异常消息时，控制电脑按喂食时间安排在上午8：30，中午12：30和下午6：30发布指令驱动程序控制器和PCL继电打开进食开关10分钟进行喂养；当温度传感器测量猪舍环境高于l8℃或低于15℃时，通过PCL继电器控制温度调节开关，降低或升高温度，直至温度达到范围15℃~18℃，然后再通过PCL继电器关闭温度调节开关；当湿度传感器测量猪舍环境相对湿度高于70％时，通过PCL继电器控制湿度调节开关，打开风扇通风；当湿度传感器测量猪舍环境相对湿度低于50％时，通过PCL继电器控制湿度调节开关，打开电动喷水装置进行喷水雾；直至猪舍相对湿度达到50％~70%，然后再通过PCL继电器关闭湿度调节开关；当控制电脑收到养猪专家中心的异常消息时，养猪专家中心进行病情诊断并通知控制电脑发声报警通知饲养员人工进行处理。