CN103995509B - 用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于禽舍环境监测的机器人及包括该机器的监测系统和监测方法，该禽舍环境监测的机器人包括监测单元、定位单元、控制处理单元、摄像装置和行走机构，本发明还提供了一种包括所述机器人的禽舍环境监测系统和应用该系统进行监测的方法。通过本发明提供的机器人及其系统和方法，可以增加禽舍内监测位置的数量，从而提高环境监测样本数据量，解决现有技术监测准确性差的问题。

Description

用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统

技术领域

本发明属于禽舍环境监测技术领域，具体为一种用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统。

背景技术

近些年，我国食品资源的压力不断加大，家禽养殖业呈现出快速规模化发展的态势，而伴随而来的是各类禽流行性疫病的不断爆发，给家禽养殖业造成了巨大的打击。目前的禽舍多是采用封闭式的结构，因此通过对禽舍内的环境进行及时有效的监测，对于有效防控各种流行性疫病的传播具有十分重要的意义。

现有的许多禽舍的环境指标都是通过人工的方式进行监测，即饲养员需要携带可以检测温度、湿度、氨气等气体的设备亲自进入禽舍进行监测，操作十分的复杂；并且由于禽舍内存在大量对人体有害的气体，操作人员的安全也存在隐患。

虽然现有技术中出现了将由温度、湿度、氨气等传感器集成的装置放置在禽舍内并通过通信手段获取测量结果来进行环境监测的方法，但是往往只是对禽舍内某一点的环境进行监控，当禽舍的空间较大时，对禽舍整体的环境监测结果严重失真。

为了克服上述问题，一些大型的禽舍在禽舍内的多个区域设置了可以监测温度、湿度、氨气等多个指标的监测装置，但是多个监测装置也意味着需要大规模的铺设电缆来进行电力供应，而铺设电缆也存在着布线难度大、线路易受腐蚀等问题。另外，上述技术提到的整个监测系统一旦布置到了禽舍，当禽舍需要翻新或者改建的时候，整个系统也必须完全拆卸，待禽舍翻新或改建完工后如果想继续使用该监测系统还要将整个系统重新安装进禽舍。

而且，上述技术中的多点监测系统只能检测固定的监测位置的信息，而禽舍内其它位置的数据无法获取，导致采集的数据很难全面反映禽舍的实际情况，其监测准确性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统，用以解决现有的禽舍环境监测系统中存在的布线难度大、线路易受腐蚀、以及禽舍翻新或者改建时需要重新拆卸和安装整个监测系统的问题。同时，采用本发明提供的机器人及其系统和方法，还可以增加禽舍内监测位置的数量，从而提高环境监测样本数据量，解决现有技术监测准确性差的问题。

为实现以上目的，本发明提供的一种用于禽舍环境监测的机器人，包括：定位单元，用于确定机器人在禽舍内连续行走时的位置信息，并将采集到的机器人的位置信息传输给控制处理单元：

监测单元，用于采集机器人附近的环境指标信息组，并将所述环境指标信息组传输给控制处理单元；

控制处理单元，用于根据所述位置信息和所述环境指标信息组生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并根据所述信息数据流得到禽舍的环境数据；所述信息数据流包括所述环境指标信息组和所述位置信息，所述位置信息与所述环境指标信息组一一对应。

优选的，所述位置信息包括机器人的初始位置和行走距离。

优选的，所述定位单元包括：

光学定位装置，用于获取初始位置信息；

连接至控制处理单元的步进电机数步装置，其通过控制处理单元的计算实现步进电机的数步测距从而得到机器人的行走距离。

优选的，其中所述定位单元进一步包括激光测距装置，用于通过激光断点测量对步进电机数步装置测距得到的行走距离进行修正。

优选的，其中所述机器人还包括：

摄像装置，用于获取禽舍内禽类动物的影像信息，并将获取到的影像信息传输给控制处理单元；其中，所述信息数据流还包括所述影像信息，且所述影像信息与所述位置信息一一对应。

优选的，所述环境指标信息组包括以下至少之一：

温度；湿度；空气压力；氨气；氮气；二氧化碳；粉尘度；PM2.5；声音。

本发明还提供一种禽舍环境监测系统，包括上述任意一项所述的用于禽舍环境监测的机器人，用于采集禽舍不同位置的信息数据流，并将所述信息数据流发送至远程数据分析中心，所述信息数据流包括一一对应的环境指标信息组和位置信息；

远程数据分析中心，用于实时地接收所述信息数据流，并对信息数据流进行实时分析判断，并根据判断结果确定是否发出警报信息；同时，所述远程数据分析中心还用于根据接收到的信息数据流实时生成可视化图形，所述可视化图形包括禽舍的环境指标信息组和位置信息；

显示终端，用于实时地显示所述远程数据分析中心生成的可视化图形。

优选的，所述信息数据流还包括所述机器人的摄像装置获取的不同位置的禽类动物影像信息，所述显示终端还用于实时地呈现所述影像信息。

本发明还提供一种监测禽舍环境的方法，该方法包括以下步骤：

步骤A，设定机器人的初始位置和信息采集模式；

步骤B，所述机器人按设定的信息采集模式在禽舍内连续行走，采集禽舍不同位置的环境指标信息组和位置信息，生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并将所述信息数据流发送至远程数据分析中心，其中，所述环境指标信息组和位置信息一一对应；

步骤C，远程数据分析中心实时地对所述信息数据流进行分析判断，当信息数据流中环境指标信息组中的环境指标信息超出预设值时发出警报信息。

优选的，所述步骤B还包括机器人在连续行走时获取不同位置的禽类动物影像信息并将影像信息发送至远程数据分析中心的步骤，所述步骤C还包括远程数据分析中心实时地将所述影像信息呈现在显示终端上的步骤。

本发明提供的禽舍环境监测机器人及其监测方法和系统利用机器人巡检代替现有的固定点监测方式，不需要铺设电缆，可以有效解决现有的禽舍环境监测系统中存在的布线难度大、线路易受腐蚀、以及禽舍翻新或者改建时需要重新拆卸和安装整个监测系统的问题。而且，巡检机器人沿禽舍内走动，其检测的样本可以因不同环境而人工设置，相比现有技术可以大大增加禽舍空间内环境监测位置的数量，从而增加了环境监测的样本数据量，提高了环境监测的精度。此外，本发明的有益效果还包括可以通过摄像装置获取机器人附近的禽类动物的影像信息，因而可以直观的观察禽类动物的生理状态，进而判断其是否生病或死亡来进行相应的处理。

附图说明

图1是本发明所提供的用于禽舍环境监测的机器人的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明所提供的禽舍环境监测系统的一种具体实施方式的工作示意图；

图3是本发明所提供的禽舍环境监测方法的一种具体实施方式的流程图；

其中包括：监测单元1、定位单元2、控制处理单元3、摄像装置4、行走机构5、机器人6、远程数据分析中心7和显示终端8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统，用以解决现有的禽舍环境监测系统中存在的布线难度大、线路易受腐蚀、以及禽舍翻新或者改建时需要重新拆卸和安装整个监测系统的问题。同时，采用本发明提供的机器人及其系统和方法，还可以解决现有技术对禽舍整体环境监测准确性较差的问题。

本文所述的监测位置是指禽舍内进行环境指标信息组采集的位置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面对本发明作进一步的详细说明。

首先，先说明本发明的一个实施例的机器人的结构。图1是图解说明按照本实施例的机器人的结构示意图，图中箭头所示方向为信号传输的方向。机器人可以根据禽舍的环境按预设的路线自主的进行行走或者由用户手动遥控行走。如图1，机器人包括监测单元1、定位单元2、控制处理单元3、摄像装置4、行走机构5。

如图1所示的监测单元1用于采集机器人附近的环境指标信息组，环境指标信息组包括至少1个环境指标信息，其中，环境指标信息可以包括温度、湿度、空气压力、氨气、氮气、二氧化碳、粉尘度、PM2.5、声音中的一项或多项。本发明可以灵活选择一个或多个环境指标信息进行监测，这样既可以对禽舍环境进行全方位的监测，又可以对禽舍环境具有针对性的监测。

监测单元1还可以将所述环境指标信息组传输给控制处理单元3。监测单元1的高度可以按照实际的需要进行调整，比如在通常的鸡舍内可以放置在距离地面1到1.5米左右的高度上。监测单元1可以包括多个传感器，具体可以包括可以检测温度、湿度、空气压力、氨气、氮气、二氧化碳、粉尘度、PM2.5、声音等多个传感器。所述多个传感器可以通过数据线或者无线通信的方式和控制处理单元3连接以实现信息传输的作用。

如图1所示的定位单元2用于确定机器人在禽舍内连续行走时的位置信息，并将采集到的机器人的位置信息传输给控制处理单元3，位置信息可以包括机器人的初始位置和行走距离，即位置信息可以由初始位置信息与行走距离信息组合形成，其中，定位单元2可以包括光学定位装置，初始位置信息可以由光学定位装置获得；定位单元2还可以包括步进电机数步装置，连接控制处理单元3，通过控制处理单元3的计算实现步进电机的数步测距从而得到机器人的行走距离。

显然，也可以由机器人实时读取位置标识来获取位置信息。通过机器人的位置信息，可以实时确定机器人在沿着既定路线行走时在禽舍内的位置，实现监测位置的精确定位。

进一步地，如图1所示的定位单元2还可以包括激光测距装置，通过断点测量对所述步进电机数步测距得到的行走距离进行修正。具体的，机器人每行走一段时间，激光测距装置会测量机器人的行走距离，并将所测行走距离传输给控制处理单元3。控制处理单元3将激光测距装置测得的行走距离和通过步进电机数步装置所记步数计算得到的行走距离进行比较。激光测距装置测得的距离更为精确，通过这种比较控制处理单元3可以对步进电机数步装置所记步数进行纠偏，以提高机器人的定位精度，更精确地表示机器人的位置信息，提高禽舍环境监测的准确性。

如图1所示的控制处理单元3，用于实时接收从监测单元1传输的环境指标信息组和从定位单元2传输的位置信息，并将环境指标信息组和位置信息一一进行对应，生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并根据所述信息数据流得到禽舍的环境数据。另外，通过控制处理单元3还可以实现对机器人初始位置和信息采集模式的设定。

本发明所提供的用于禽舍环境监测的机器人还可以包括摄像装置4，用于实时获取禽类动物的影像信息，即摄像装置4用于拍摄禽舍内的禽类动物，以观察其生理状态。摄像装置4的高度可以调整，以拍摄对应高度位置的禽类动物，通过摄像装置4可以观察禽舍内禽类动物的生理状态，以判断机器人附近的禽类动物是否生病或者死亡。摄像装置4还可以通过数据线或其它无线传输方式连接控制处理单元3，并将拍摄的画面实时地传输给控制处理单元3。控制处理单元3将从摄像装置4传输来的禽类动物影像信息和从定位单元2传输的位置信息一一进行对应，并入上面所述信息数据流，这样通过所述信息数据流不仅可以判断禽舍内某一具体位置的位置信息和环境信息，还可以判断该位置的动物状态信息，方便工作人员作出相应的处理。

此外，本发明所提供的机器人还包括行走机构5，用于实现机器人在禽舍内连续行走、转向等功能。

以上本发明所提供的机器人可以在禽舍内沿着设定的路线行走，按照需要采集行走路线上预设监测位置的环境监测指标，相比现有技术可以大大增加禽舍空间内环境监测位置的数量，且样本量可以根据需要自由设置，从而增加了环境监测的样本数据量，提高了环境监测的精度和可控性。

除了上述用于禽舍环境监测的机器人，本发明还提供了使用该机器人进行禽舍环境监测的系统。请参考图2，图2为本发明提供的禽舍环境监测系统实施方式的结构示意图。

如图2所示的本发明所提供的机器人禽舍环境监测系统包括机器人6、远程数据分析中心7和显示终端8。机器人6即上面所述的用于禽舍环境监测的机器人，机器人6可以采集禽舍不同位置的信息数据流，并将信息数据流通过无线传输等方式发送至远程数据分析中心7，该信息数据流如上面所述包括一一对应的环境指标信息组和位置信息，此外还可以包括机器人的摄像装置获取的不同位置的禽类动物影像信息。远程数据分析中心7可以由无线接收装置及计算机等设备构成，也可以是集成了无线接收、计算处理的嵌入式系统等，可以实时地接收机器人6发送的信息数据流，并根据该信息数据流实时地生成禽舍内不同位置环境指标信息组的可视化图形。此外，远程数据分析中心7还可以实时地对信息数据流做出分析和判断，当远程数据分析中心通过分析判断得出禽舍内某一位置的环境发生异常的时候，会发出相应的警报信息，警报信息可以是警报铃的响声、警报灯的闪动等。该系统还包括显示终端8，可以实时地显示远程数据分析中心7生成的禽舍内不同位置环境指标信息组的可视化图形，这样当工作人员收到警报信息的时候，即可在显示终端上看到发生环境异常的位置以及异常的环境指标信息。

此外，显示终端8还可以实时地显示上述禽类动物的影像信息，这样工作人员可以在禽舍外通过显示终端直观地观察到禽舍内禽类动物的生理状态，进而判断其是否生病或死亡。

以上本发明所提供的禽舍环境监测系统使用机器人采集环境监测指标，与现有的监测系统相比可以实现对禽舍空间内更多的监测位置的监测，增加了环境监测的样本数据量，提高了整体环境监测的精度。

此外，本发明还提供了一种使用该禽舍环境监测系统进行监测的方法，请参考图3，图3为本发明提供的禽舍环境监测方法的一种具体实施方式的流程图。

在该具体实施方式中，本发明所提供的禽舍环境监测方法，包括以下步骤：

A：通过机器人的控制处理单元3设定初始位置和信息采集模式，在一种具体的信息采集模式下，可以预先设定机器人的行走路线图、行走时间、需要采集环境信息的位置。

B：机器人按设定的信息采集模式在禽舍内连续行走，采集禽舍不同位置的环境指标信息组和位置信息，生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并将信息数据流发送至远程数据分析中心。

C：当信息数据流发送至远程数据分析中心后，远程数据分析中心会对信息数据流进行分析判断，当信息数据流中环境指标信息组中的一项或多项环境指标信息处于非安全范围时(比如某位置鸡舍的氨气浓度过高或者湿度和温度都不在安全范围内)，选择发出警报信息，否则，即不发出警报信息。步骤B中在采集不同位置环境指标信息组的同时，机器人所带的摄像装置也会同时进行拍摄，以获取不同位置的禽类动物影像信息，并将该影像信息发送至远程数据分析中心，步骤C中远程数据分析中心会实时地将影像信息呈现在显示终端上，这样工作人员可以在禽舍外通过显示终端直观地观察到禽舍内禽类动物的生理状态，进而判断其是否生病或死亡以进行相应的处理。

以上本发明所提供的禽舍环境监测方法与现有的禽舍环境监测方法相比，可以大大增加禽舍空间内环境监测位置的数量，从而增加了环境监测的样本数据量，提高了整体环境监测的精度。

以上对本发明所提供的用于禽舍环境监测的机器人及其监测方法和系统进行了详细介绍。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于禽舍环境监测的机器人，其特征在于，包括：

定位单元，用于确定机器人在禽舍内连续行走时的位置信息，并将采集到的机器人的位置信息传输给控制处理单元；

监测单元，用于采集机器人附近的环境指标信息组，并将所述环境指标信息组传输给控制处理单元；

控制处理单元，用于根据所述位置信息和所述环境指标信息组生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并根据所述信息数据流得到禽舍的环境数据；所述信息数据流包括所述环境指标信息组和所述位置信息，所述位置信息与所述环境指标信息组一一对应；

摄像装置，用于获取禽舍内禽类动物的影像信息，并将获取到的影像信息传输给控制处理单元；其中，所述信息数据流还包括所述影像信息，且所述影像信息与所述位置信息一一对应；其中，所述定位单元包括：

光学定位装置，用于获取初始位置信息；

连接至控制处理单元的步进电机数步装置，其通过控制处理单元的计算实现步进电机的数步测距从而得到机器人的行走距离；

所述定位单元进一步包括激光测距装置，用于通过激光断点测量对步进电机数步装置测距得到的行走距离进行修正。

2.根据权利要求1所述的用于禽舍环境监测的机器人，其特征在于，所述位置信息包括机器人的初始位置和行走距离。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的用于禽舍环境监测的机器人，其特征在于，所述环境指标信息组包括以下至少之一：

温度；湿度；空气压力；氨气；氮气；二氧化碳；粉尘度；PM2.5；声音。

4.一种禽舍环境监测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至3任意一项所述的用于禽舍环境监测的机器人，用于采集禽舍不同位置的信息数据流，并将所述信息数据流发送至远程数据分析中心，所述信息数据流包括一一对应的环境指标信息组和位置信息；

远程数据分析中心，用于实时地接收所述信息数据流，并对信息数据流进行实时分析判断，并根据判断结果确定是否发出警报信息；同时，所述远程数据分析中心还用于根据接收到的信息数据流实时生成可视化图形，所述可视化图形包括禽舍的环境指标信息组和位置信息；显示终端，用于实时地显示所述远程数据分析中心生成的可视化图形。

5.根据权利要求4所述的禽舍环境监测系统，其特征在于，所述信息数据流还包括所述机器人的摄像装置获取的不同位置的禽类动物影像信息，所述显示终端还用于实时地呈现所述影像信息。

6.一种利用权利要求4-5任意一项所述监测系统监测禽舍环境的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A，设定机器人的初始位置和信息采集模式；

步骤B，所述机器人按设定的信息采集模式在禽舍内连续行走，采集禽舍不同位置的环境指标信息组和位置信息，生成禽舍不同监测位置的信息数据流，并将所述信息数据流发送至远程数据分析中心，其中，所述环境指标信息组和位置信息一一对应；

步骤C，远程数据分析中心实时地对所述信息数据流进行分析判断，当信息数据流中环境指标信息组中的环境指标信息超出预设值时发出警报信息。

7.根据权利要求6所述的监测禽舍环境的方法，其特征在于，所述步骤B还包括机器人在连续行走时获取不同位置的禽类动物影像信息并将影像信息发送至远程数据分析中心的步骤，所述步骤C还包括远程数据分析中心实时地将所述影像信息呈现在显示终端上的步骤。