CN106873677A - 一种禽舍环境巡检及调控系统 - Google Patents

一种禽舍环境巡检及调控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及禽舍环境监控技术领域，尤其涉及一种禽舍环境巡检及调控系统。该系统包括环境数据检测终端、数据处理控制中心、显示终端和环境调控设备，所述的环境数据检测终端采用巡检机器人，巡检机器人上设有温度传感器、湿度传感器、氨气浓度传感器、粉尘浓度传感器、CO2浓度传感器，巡检机器人边行走边检测，可增加环境检测的样本数量，提高了环境检测的精度。巡检机器人将测得的环境数据连同位置信息发送给数据处理控制中心，由其对获得的检测数据进行实时分析，以便在数据不达标时及时启动环境调控设备，改善禽舍环境。本发明将环境检测和环境调控过程集成在一个系统中，更利于家禽养殖业的智能化、现代化的发展。

Description

一种禽舍环境巡检及调控系统
技术领域
本发明涉及禽舍环境监控技术领域，尤其涉及一种能巡回监测禽舍各处环境并能针对性改善禽舍环境的禽舍环境巡检及调控系统。
背景技术
随着科技水平的提高，家禽养殖业的自动化程度也越来越高。对禽舍环境的检测也由原来的人工检测替代为机器检测，有效降低了养殖人员的劳动强度，也避免了禽舍内的有害气体对人体造成的伤害。现有的禽舍环境监测系统所采用的检测方式有两种，一种是将温度、湿度、气体等传感器集成在一个装置中，该装置固定放置在禽舍的某一点，这种方式检测覆盖范围有限，当禽舍空间较大时，检测数据不能准确体现禽舍整体的环境状况；另一种方式为克服上述问题，在大型禽舍的多个区域设置多个监测装置，这大大增加了禽舍的建造成本，而且禽舍翻新或改建时还需要将整个系统拆掉重装，也增加了时间成本。
另外，现有的禽舍环境监测系统只涉及环境数据的采集处理，当温湿度或有害气体浓度超标时，系统只起到报警提示作用，不能自行启动环境调控设备，还需要辅助人工操作才能进行，系统自动化程度不够高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种禽舍环境巡检及调控系统，摒弃固定检测装置，采用移动式检测装置，对禽舍环境进行巡回检测，节省了系统成本，提高了检测准确性，同时还能自动启动调控设备对环境进行改善，有效提高了禽类养殖的智能化管理和养殖效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种禽舍环境巡检及调控系统，包括环境数据检测终端、数据处理控制中心、显示终端和环境调控设备；
所述的环境数据检测终端采用移动式巡检机器人，巡检机器人包括底座、升降机构和固定在升降机构顶部的检测单元和摄像单元，底座内设有定位单元和中央处理单元，底座底部设有行走机构，检测单元和摄像单元用于检测不同高度位置的环境数据和拍摄不同高度位置的禽类动物并将数据和图片发送给中央处理单元；定位单元用于随时定位巡检机器人的位置并将位置信息发送给中央处理单元，中央处理单元通过无线通讯模块与数据处理控制中心无线连接，将各处的环境数据、禽类图像与位置信息成组发送到数据处理控制中心并从中心接收控制指令，用于控制升降机构和行走机构的动作；
所述的数据处理控制中心用于实时接收并分析中央处理单元发来的数据，并在环境数据超出预设范围时启动相应环境调控设备，调整环境参数；同时用于向巡检机器人发送控制指令；
所述的显示终端与数据处理控制中心连接，用于显示检测的环境数据和位置信息以及禽类动物的影像；
所述的环境调控设备包括分布在禽舍各处的若干换气扇、暖风机和喷雾器，换气扇用于排出有害气体和水汽，降低禽舍内有害气体浓度和禽舍湿度，暖风机用于提高禽舍温度，喷雾器用于降低禽舍温度和提高禽舍湿度，换气扇、暖风机和喷雾器均与数据处理控制中心连接，数据处理控制中心根据巡检机器人采集的禽舍各处的环境参数判断分析，并在某处环境参数超出预设范围时控制距离较近的环境调控设备启动，改善环境参数。
本发明采用移动式检测终端在禽舍内巡回行走，采集禽舍各处的环境数据，并将环境数据与采集位置信息一一对应发送给数据处理控制中心，由数据处理控制中心实时分析接收到的数据。本发明还将各个环境调控设备与数据处理控制中心通讯连接，当禽舍某处的环境参数超出预设范围时，可就近启动相应的环境调控设备，针对局部区域进行通风换气、加热加湿等操作，能起到更好的改善效果，同时无需启动全部调控设备，能节省运行成本。
进一步，所述的巡检机器人的检测单元包括温度传感器、湿度传感器、氨气浓度传感器、粉尘浓度传感器、CO2浓度传感器。巡检机器人设置上述传感器，重点检测温度、湿度、粉尘、有害气体浓度数据，其中，温度传感器负责检测禽舍内的温度，湿度传感器负责检测禽舍内的湿度，以保证禽舍处于适宜动物生长、发育、繁殖的温度和湿度范围内；各类气体浓度传感器负责检测有害气体浓度，以便及时通风换气，排出有害气体，减少禽舍内空气中的病原体，输入新鲜空气，保证禽类动物生命活动所需的氧气。
进一步，所述的定位单元包括GPS定位模块、超声测距模块和实时位置计算模块，GPS定位模块用于获取巡检机器人初始位置信息，超声测距模块用于测量移动中的机器人距离前方禽舍墙壁的距离变化进而得出机器人的移动距离，实时位置计算模块用于根据GPS定位模块和超声测距模块给出的数据生成机器人的实时位置信息。
进一步，所述的显示终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机中的一种或几种。若采用移动终端，可利用无线网络与数据处理控制中心通信，随时随地查看禽舍的环境数据和禽类动物影像，以便及时应对。
进一步，所述的巡检机器人底座前侧设有红外避障传感器，红外避障传感器与中央处理单元连接，用于在检测到巡检机器人前方有障碍物时及时控制机器人调整行进方向。
进一步，所述的行走机构包括设置于底座底部四个角处的全向轮及对应每个全向轮设置用于带动全向轮转动的驱动电机，驱动电机与中央处理单元连接。通过中央处理单元可控制驱动电机和全向轮的动作，进而控制机器人的行走及转向。
进一步，所述的升降机构包括升降气缸、升降平台及用于为升降平台导向的两根导向杆，升降气缸缸体底部固定在底座顶部，升降气缸缸杆顶端连接升降平台底部，两根导向杆底端固定在底座顶部，顶端从升降平台两侧穿出并与其滑动连接；升降平台底部固定有回转气缸，回转气缸缸杆从升降平台顶部穿出后安装摄像单元，升降气缸和回转气缸均与中央处理单元连接。通过升降机构可调节检测单元和摄像单元的高度，实现对某位置不同高度点的环境检测和禽类影像拍摄，同时通过旋转摄像单元，可分别对准过道两侧的笼子进行拍摄，提高拍摄精度。
本发明所述的禽舍环境巡检及调控系统利用巡检机器人代替现有的固定点检测方式，不需要铺设电缆，可大大减小布线难度。同时，巡检机器人可根据设定边行走边检测，可增加环境检测的样本数量，提高了环境检测的精度。本发明还利用数据处理控制中心对获得的检测数据进行实时分析，以便在数据不达标时及时启动环境调控设备，改善禽舍环境。本发明将环境检测和环境调控过程集成在一个系统中，有效提高了禽舍环境监控的自动化程度，更利于家禽养殖业的智能化、现代化的发展。
附图说明
图1是本发明的整体系统模块图；
图2是巡检机器人的外部结构示意图；
图3是巡检机器人的控制原理图；
图4是巡检机器人定位单元的组成结构图；
图中，1、数据处理控制中心，2、巡检机器人，3、台式电脑，4、智能手机，5、换气扇、6、暖风机，7、喷雾器，201、导向杆，202、温度传感器，203、氨气浓度传感器，204、升降平台，205、粉尘浓度传感器，206、CO2浓度传感器，207、升降气缸，208、底座，209、全向轮，210、驱动电机，211、红外避障传感器，212、回转气缸，213、摄像机，214、湿度传感器，215、中央处理单元，216、无线通讯模块，217、定位单元，218、GPS定位模块，219、超声测距模块，220、实时位置计算模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施进行详细说明。
一种禽舍环境巡检及调控系统，如图1所示，包括数据处理控制中心1、巡检机器人2、台式电脑3、智能手机4以及6台换气扇5、8台暖风机6、10台喷雾器7。巡检机器人2、智能手机4通过无线网络与数据处理控制中心1连接，根据禽舍布局预先设定好巡检机器人的行走路线，巡检机器人在禽舍内巡回检测各处的温湿度、有害气体浓度等环境数据，通过无线网络上传给数据处理控制中心。检测到的数据通过与数据处理控制中心连接的台式电脑显示，同时用户也可通过智能手机随时随地查看检测结果。换气扇、暖风机和喷雾器根据禽舍的面积合理布置，各换气扇、暖风机和喷雾器均通过电缆连接到数据处理控制中心，由其根据巡检机器人检测的数据判断是否需启动某个调控设备，并在需要启动时选择最近的设备工作。
如图2所示，巡检机器人包括底座208及位于底座顶部且与其垂直的升降气缸207和两个导向杆201，升降气缸207缸杆顶端安装一个升降平台204，导向杆201顶端从升降平台中穿出并与其滑动连接。升降平台204上设有温度传感器202、湿度传感器214、氨气浓度传感器203、粉尘浓度传感器205、CO2浓度传感器206，升降平台204，底部固定有一回转气缸212，回转气缸212的缸杆穿出升降平台后安装有一个摄像机213。底座208前侧设有一红外避障传感器211和无线通讯模块216。底座底部四个角上各设有一组全向轮209和驱动电机210，驱动电机用来带动全向轮转动。
如图3所示为巡检机器人的内部模块及控制原理图。底座内设有中央处理单元215和定位单元217，摄像机213、温度传感器202、湿度传感器214、氨气浓度传感器203、粉尘浓度传感器205、CO2浓度传感器206、定位单元217与中央处理单元215的输入端连接，将采集的数据、图片以及对应的位置信息发送到中央处理单元，中央处理单元将环境数据、禽类动物影像连同采集到该数据的位置形成对应的数据流，通过无线通讯模块216发送到数据处理控制中心。如图4所示，定位单元217包括GPS定位模块218、超声测距模块219和实时位置计算模块220，GPS定位模块在巡检机器人启动工作时确定其所处的初始位置，超声测距模块在巡检机器人移动过程中随时测量机器人距前方墙壁的距离从而计算机器人行走的距离，实时位置计算模块利用初始位置和行走距离计算机器人的实时位置，发送给中央处理单元。底座前侧设置的红外避障传感器与中央处理单元输入端连接，可探测机器人前方是否有障碍物，在探测到障碍物时向中央处理单元发送信号，中央处理单元控制全向轮转向，调整机器人的行进方向，以便避开障碍物。中央处理单元215的输出端与驱动电机210、升降气缸207、回转气缸212连接，根据从数据处理控制中心接收的指令控制全向轮的转动和转向，调整升降平台的高度以及摄像机的镜头方向，以控制机器人的移动路线，采集不同高度位置的环境数据，拍摄不同高度笼子中的家禽影像。

Claims (7)

1.一种禽舍环境巡检及调控系统，包括环境数据检测终端、数据处理控制中心、显示终端和环境调控设备；其特征在于：
所述的环境数据检测终端采用移动式巡检机器人(2)，巡检机器人(2)包括底座(208)、升降机构和固定在升降机构顶部的检测单元和摄像单元，摄像单元通过旋转机构与升降机构连接，底座内设有定位单元(217)和中央处理单元(215)，底座底部设有行走机构，检测单元和摄像单元用于检测不同高度位置的环境数据和拍摄不同高度位置的禽类动物并将数据和图片发送给中央处理单元；定位单元用于随时定位巡检机器人的位置并将位置信息发送给中央处理单元，中央处理单元(215)通过无线通讯模块(216)与数据处理控制中心(1)无线连接，将各处的环境数据、禽类图像与位置信息成组发送到数据处理控制中心并从中心接收控制指令，用于控制升降机构和行走机构的动作；
所述的数据处理控制中心(1)用于实时接收并分析中央处理单元发来的数据，并在环境数据超出预设范围时启动相应环境调控设备，调整环境参数；同时用于向巡检机器人发送控制指令；
所述的显示终端与数据处理控制中心连接，用于显示检测的环境数据和位置信息以及禽类动物的影像；
所述的环境调控设备包括分布在禽舍各处的若干换气扇(5)、暖风机(6)和喷雾器(7)，换气扇用于排出有害气体和水汽，降低禽舍内有害气体浓度和禽舍湿度，暖风机用于提高禽舍温度，喷雾器用于降低禽舍温度和提高禽舍湿度，换气扇(5)、暖风机(6)和喷雾器(7)均与数据处理控制中心(1)连接，数据处理控制中心(1)根据巡检机器人采集的禽舍各处的环境参数判断分析，并在某处环境参数超出预设范围时控制距离较近的环境调控设备启动，改善环境参数。
2.根据权利要求1所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的巡检机器人的检测单元包括温度传感器(202)、湿度传感器(214)、氨气浓度传感器(203)、粉尘浓度传感器(205)、CO2浓度传感器(206)。
3.根据权利要求1所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的定位单元(217)包括GPS定位模块(218)、超声测距模块(219)和实时位置计算模块(220)，GPS定位模块用于获取巡检机器人初始位置信息，超声测距模块用于测量移动中的机器人距离前方禽舍墙壁的距离变化进而得出机器人的移动距离，实时位置计算模块用于根据GPS定位模块和超声测距模块给出的数据生成机器人的实时位置信息。
4.根据权利要求1所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的显示终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的巡检机器人底座前侧设有红外避障传感器(211)，红外避障传感器(211)与中央处理单元(215)连接，用于在检测到巡检机器人前方有障碍物时及时控制机器人调整行进方向。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的行走机构包括设置于底座底部四个角处的全向轮(209)及对应每个全向轮设置用于带动全向轮转动的驱动电机(210)，驱动电机(210)与中央处理单元(215)连接。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的禽舍环境巡检及调控系统，其特征在于：所述的升降机构包括升降气缸(207)、升降平台(204)及用于为升降平台导向的两根导向杆(201)，升降气缸(207)缸体底部固定在底座(208)顶部，升降气缸(207)缸杆顶端连接升降平台(204)底部，两根导向杆(201)底端固定在底座(208)顶部，顶端从升降平台两侧穿出并与其滑动连接；升降平台(204)底部固定有回转气缸(212)，回转气缸缸杆从升降平台顶部穿出后安装摄像单元，升降气缸(207)和回转气缸(212)均与中央处理单元(215)连接。
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