CN107422711A - 一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统及方法，包括本地监测系统和远程监测程序。本地监测系统由电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、单片机系统和通讯模块等组成。视觉传感器组由多个摄像头组成，安装于发酵床上方。单片机系统为本地监测系统的核心，监控着电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、通讯模块和报警器等运行。本发明可把设备工作状态或有故障设备信息及时反馈给监管部门和设备生产商，以提高设备生产商的服务水平，并让监管部门及时、及早发现问题，降低环境污染事故发生的风险。
Description
技术领域
本发明涉养殖技术领域，涉及一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统及方法，具体地说，涉及一种基于多传感器技术的养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统及方法。
背景技术
随着人们对环保的重视，政府部门加强了对养殖业废弃物排放的监管。养殖舍外发酵床系统作为一种无公害、零排放的废弃物处理系统，已逐步在一些地方推广应用。养殖舍外发酵床系统由生物发酵床和垫料翻抛设备等组成，为保证达到系统设计的有机物分解要求，维持微生物活性有利养殖废弃物的分解，实现零排放，需要每间隔一段时间开启翻抛设备进行作业。但是有些养殖厂由于设备故障无法工作或故意不开启，进行偷偷排放，而监管部门无法一一及时排查、纠正。
目前大部分视频远程监控，只有单纯的人工方式的“监”，没有“控”，无法自动识别异常状态，只能通过人工观看或回放查看视频的方式来发现问题，自动化程度低，费时费力。特别是随着监控对象数量的急剧增加，产生海量的视频数据，采用人工查看全部视频数据基本上是不可能完成的任务。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统及方法，是一种以计算机视觉为主要监测传感器的多传感器技术的养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统，可把设备工作状态或有故障设备信息及时反馈给监管部门和设备生产商，以提高设备生产商的服务水平，并让监管部门及时、及早发现问题，降低环境污染事故发生的风险。
其具体技术方案为：
一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统，包括本地监测系统和远程监测程序。本地监测系统包括电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、单片机系统和通讯模块，所述视觉传感器组由多个摄像头组成，安装于发酵床上方，单片机系统为本地监测系统的核心，监控着电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、通讯模块和报警器的运行。远程监测程序通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
本地监测系统通过氨气传感器获取舍外发酵床上空气中氨气浓度；通过电流传感器获取工作线路中的电流值，来判断是否有大(电流)功率用电设备在运行，如果有，则启动视觉传感器(摄像头组)，获取发酵床图像；获得的图像传入图像处理与识别模块，通过图像处理与识别程序来判断该大功率“用电设备”是否为发酵床翻抛设备，并由此判断翻抛设备工作状态，并可防止其他用电设备用电而被电流传感器误判为翻抛设备。
一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测方法，首先通过电流传感器来预判断是否有大(电流)功率用电设备在运行，然后用启动视觉传感器(摄像头组)，通过图像识别程序来判断该大功率“用电设备”是否为翻抛机，以防止其他用电设备用电而被电流传感器误判为翻抛机。具体步骤如下：
步骤1、系统启动，首先对所有传感器自检，检查传感器是否正常。如果不正常，则发出传感器故障警报。
步骤2、若传感器正常，读取电流传感器电流值i，判断是否i≥IA，即判断电流是否达到翻抛机正常工作最低电流。如果i<IA，即翻抛机不工作，则延时T1，再累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报。若不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。
步骤3、如果i≥IA，则启动视觉传感器，采集图像Img1，延时T2，再采集图像Img2，然后对采集到的图像进行处理与识别，计算图像Img2与Img1中翻抛机的位移，当翻抛机位移大于零，则表明翻抛机在工作，进而对翻抛机“累积不工作时间”进行清零，再延时T3，程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。如果翻抛机位移为零，则累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报。不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。
步骤4、远程监测程序通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
进一步，步骤3中所述对采集到的图像进行处理与识别包括图像预处理，阈值分割，二值化，图像中翻抛机的识别，二值化处理后的Img2减Img1的操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用以电流为触发的计算机视觉技术，自动识别、判断养殖舍外发酵床系统的翻抛机是否处于运行状态。通过本地监测系统和远程监测程序通讯，可以把各地大规模的发酵床系统的状态实时的集中于远程监控中心。只有在翻抛机运行时，才会触发摄像头，摄像头采集到的图像经过处理、识别后，大大减少数了据传输量。
附图说明
图1为养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统的原理图；
图2为养殖舍外发酵床运行状态实时监测方法流程图；
图3为养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统的安装示意图，其中图3(a)为主视图，图3(b)为俯视图，图3(c)为左视图；
图4为养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统的部署示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
本地监测系统安装于养殖厂的舍外发酵床。以某一舍外微生物发酵床系统为例，说明本地监测系统的安装。如图3所示，舍外发酵系统由1个污水池1和4个微生物发酵床2组成，4个微生物发酵床2平行布置，污水池1位于中间发酵床。微生物发酵床2之间以及微生物发酵床2与污水池1之间由墙体分隔开。分隔墙体高2m,墙体顶端铺设钢轨供垫料翻抛设备3行走；发酵床长度100m，宽2m，垫料厚度1.8m。摄像头4布置2组，每组8个，高度距钢轨约4～5m，摄像头4通过有线或无线的方式连接到单片机中。电流传感器5串联于翻抛设备电机的工作线路中，并通过信号线与单片机相连。单片机系统安装于控制柜6中，与传感器等构成本地监测系统。
如图4所示，一套“本地监测系统”监测一个养殖厂的一座舍外发酵床系统，每套“本地监测系统”均与互联网联接。而远离养殖场所的远程监测中心，运用远程监测程序通过互联网，对分散于各地养殖厂的舍外微生物发酵床系统进行实时监控。
如图1所示，一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统，包括本地监测系统和远程监测程序。本地监测系统有电流传感器、摄像头组、图像处理与识别模块、单片机系统和通讯模块等组成。远程监测程序通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
如图2所示，一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测方法，包括如下步骤：
本地监测系统：
步骤1、系统启动，首先对所有传感器自检，检查传感器是否正常。如果不正常，则发出传感器故障警报。
步骤2、若传感器正常，读取电流传感器电流值i，判断是否i≥IA，即判断电流是否达到翻抛机正常工作最低电流。如果i<IA，即翻抛机不工作，则延时T1，再累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报。若不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。
步骤3、如果i≥IA，则启动视觉传感器，采集图像Img1，延时T2，再采集图像Img2，然后对采集到的图像进行处理与识别(包括图像预处理，阈值分割，二值化，图像中翻抛机的识别，二值化处理后的Img2减Img1等操作)。计算图像Img2与Img1中翻抛机的位移，当翻抛机位移大于零，则表明翻抛机在工作，进而对翻抛机“累积不工作时间”进行清零，再延时T3，程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。如果翻抛机位移为零，则累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报。不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环。
远程监测程序：
通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测系统，其特征在于，包括本地监测系统和远程监测程序；本地监测系统包括电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、单片机系统和通讯模块，所述视觉传感器组由多个摄像头组成，安装于发酵床上方，单片机系统为本地监测系统的核心，监控着电流传感器、氨气传感器、视觉传感器组、图像处理与识别模块、通讯模块和报警器的运行；远程监测程序通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
2.一种养殖舍外发酵床运行状态实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
包括如下步骤：
步骤1、系统启动，首先对所有传感器自检，检查传感器是否正常；如果不正常，则发出传感器故障警报；
步骤2、若传感器正常，读取电流传感器电流值i，判断是否i≥IA，即判断电流是否达到翻抛机正常工作最低电流；如果i<IA，即翻抛机不工作，则延时T1，再累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报；若不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环；
步骤3、如果i≥IA，则启动视觉传感器，采集图像Img1，延时T2，再采集图像Img2，然后对采集到的图像进行处理与识别，计算图像Img2与Img1中翻抛机的位移，当翻抛机位移大于零，则表明翻抛机在工作，进而对翻抛机“累积不工作时间”进行清零，再延时T3，程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环；如果翻抛机位移为零，则累加翻抛机不工作时间，如果“累积不工作时间”超过设定的允许间隔时间，则向用户和发酵床运行监管部门发出“运行状态异常”警报；不超时，则程序返回到“各传感器自检”步骤，进入主程序的下一个循环；
步骤4、远程监测程序通过互联网负责监测各地远端本地监测系统，进行通讯、采集、存储数据，对数据进行汇总、显示、分析处理，并异常情况发出警报。
3.根据权利要求2所述的养殖舍外发酵床运行状态实时监测方法，其特征在于，步骤3中所述对采集到的图像进行处理与识别包括图像预处理，阈值分割，二值化，图像中翻抛机的识别，二值化处理后的Img2减Img1的操作。
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