CN108935194A - 一种智能化的家禽饲养棚舍及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于家禽饲养设备技术领域，公开了一种智能化的家禽饲养棚舍及使用方法，设置有：棚舍，棚舍通过数据线与计算机主机连接；计算机主机中有设置程序，设置程序可以设置棚舍中的具体参数；计算机主机通过连接线与显示器连接；棚舍的天花板上固定设有照明灯；照明灯的下方通过螺栓设有喷淋管。本发明采用控制单元，能够根据设置程序设定的参数对棚舍内的照明、温度和湿度进行智能调节，可以智能喷洒消毒剂，对棚舍进行消毒；能够通过负离子发生器消除空气中的PM2.5等污染物，保证家禽的安全健康，还能监测棚舍中是否发生火灾，当监测到烟雾与过高温度时可以报警，并且能够根据指令喷洒水灭火。
Description
技术领域
本发明属于家禽饲养设备技术领域，尤其涉及一种智能化的家禽 饲养棚舍及使用方法。
背景技术
目前，食品安全和质量越来越受到人们的关注，各类食品生产应 不断改进。目前大部分家禽饲养棚舍还需要人工的饲养，而人与禽类 的接触，有可能会使禽类染上病菌，或者当家禽有病时，会传染给人， 也不利于人的安全。而且目前空气污染问题越来越严重，对于家禽的 饲养人们还未考虑到此问题。另外，也缺少当棚舍着火时，自动喷水 灭火的功能。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)目前大部分家禽饲养棚舍还需要人工的饲养，而人与禽类 的接触，有可能会使禽类染上病菌，或者当家禽有病时，会传染给人， 也不利于人的安全。
(2)显示器的色品不恒定和通道不独立对颜色特征化带来较大 的影响，使颜色特征化不够精准.
(3)湿度传感器的反应时间较长，不够灵敏，而且目前空气污 染问题越来越严重，对于家禽的饲养人们还未考虑到此问题。另外， 也缺少当棚舍着火时，自动喷水灭火的功能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能化的家禽饲养 棚舍及使用方法。
本发明是这样实现的，一种智能化的家禽饲养棚舍的使用方法， 所述智能化的家禽饲养棚舍的使用方法包括：
(1)接通外部电源，在计算机主机中的设置程序中设置棚舍中 的具体参数；控制单元控制照明灯、喷淋管和加热管控制棚舍的光照、 湿度与温度；摄像头与话筒实时记录棚舍中的画面与声音信息，在显 示器上观看；
所述摄像头图像处理的模型为：
式中，正则化函数为奇对称函数，参数ε用以控制Hε(z)从0变 为1的频率；模型建立方法为：使用一个结合幂次变换、对数变换、 灰度均衡化以及中值滤波函数等算法的图像增强函数G(I)来替代原 C-V模型的能量泛函中的I，结果如下：
式中：c′0和c′b分别为图像在Ω0和Ωb的灰度算术平均值， 通过图像增强函数G(I)，加大了演化曲线内外灰度均值的差(c′0-c′b)，得到较高的水平集演化速度和图像处理效果；
图像增强函数G(I)具体为：
式中：s×r为所使用中值滤波器的大小，s和r均为奇数；pf(u) 为图像F(I)的灰度分布密度函数；G(I)为变换后图像的灰度矩阵，是 在F(I)分布区间均匀的随机变量，该变换关系是单值单调不减的，F(I) 具体为：
F(I)＝cIγ或者F(I)＝clg(1+I)；
式中：c为改进对比度常数；得泛函J相对于u的最小值为：
(2)负离子发生器产生负离子，凝聚空气中的PM2.5污染物； 通风口中的换气扇，由控制单元控制进行通风，通风时间与强度由设 置程序中输入的家禽已出生的时长进行调节；
(3)根据不同天数的家禽控制不同的通风模式；加热管上的笼 子用来放置家禽；温度传感器与烟雾传感器监测到异常后，控制单元 控制喷淋管喷洒水来进行灭火。
进一步，所述显示器的分段分空间模型为：
(1)根据显示器的色品恒定性把单通道的驱动值分为三段，每 一段的三刺激值直接用二次多项式拟合，以R通道为例，三刺激值 模型表述为：
式中r为R通道的驱动值，dr为r对应的归一化驱动值，Tri为三 刺激值，aj i，bj i，cj i(j＝1，2，3)为常量，M、N分别为三色通道 驱动值的低中分界点和中高分界点，根据显示器的色品恒定和通道独 立特性确定，对于G、B通道可作同样处理；
(2)通过每个通道M、N两个分界点将整个RGB空间分为27 个子空间，并根据通道间的干扰特性，再将这27个子空间分为3类：
i)三个通道的驱动值中最多只有一个大于M，共7个子空间；
ii)三个通道的驱动值中有两个大于M，共12个子空间；
iii)三个通道的驱动值都大于M，共8个子空间。
进一步，所述湿度传感器的模型为：传感器的电容可根据平行板 电容器的电容公式来估计，
式中：ε为吸水聚酰亚胺复合体的相对介电常数；ε0为真空介电 常数；D为两极板之间的间距；A为有效感湿面积；n为栅条个数；W和L分别为栅条的长度和宽度；根据Looyenga的半经验关系式，聚 酰亚胺吸水后，复合体系的介电常数ε由聚酰亚胺和水各自的介电常 数ε1和ε2决定：
式中：γ为复合体系中水的体积分数有关；聚酰亚胺的介电常数ε1 ＝2.93，水的介电常数为与温度T有关的函数；计算水的体积分数 的公式，与实验结果匹配得很好：
得到吸水后聚酰亚胺混合体系介电常数随湿度变化的关系式；水 分子动态扩散计算根据菲克第二扩散定律：
式中：CA为水分子浓度；DAB为扩散系数；
通过菲克第二扩散定律将水分子浓度CA、介电常数和电容值大 小联系起来，通过SGFramework软件模拟计算得到电容型湿度传感 器其电容值随着RH的动态变化过程。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述智能化的家禽饲养棚 舍的使用方法的智能化的家禽饲养棚舍，所述智能化的家禽饲养棚舍 设置有：
棚舍；
所述棚舍通过数据线与计算机主机连接；
所述计算机主机中有设置程序，设置程序可以设置棚舍中的具体 参数；
所述计算机主机通过连接线与显示器连接；
所述棚舍的天花板上固定设有照明灯；
所述照明灯的下方通过螺栓设有喷淋管；
左侧墙壁上通过螺栓设有摄像头、话筒、负离子发生器与控制单 元；
所述左侧墙壁上开有通风口，通风口内设有换气扇，右侧墙壁具 有同样的通风口与换气扇；
所述棚舍的底板上设有加热管；
所述加热管上放置有笼子；
所述笼子上部通过螺栓设有温度传感器、湿度传感器与烟雾传感 器。
进一步，所述负离子发生器、照明灯、加热管、喷淋管、温度传 感器、湿度传感器与烟雾传感器通过数据线与控制单元连接，控制单 元通过数据线与计算机主机连接。
进一步，所述负离子发生器所产生的生态级负离子主动出击捕捉 小粒微尘。
本发明采用控制单元，能够根据设置程序设定的参数对棚舍内的 照明、温度和湿度进行智能调节，可以智能喷洒消毒剂，对棚舍进行 消毒；能够通过负离子发生器消除空气中的PM2.5等污染物，保证家 禽的安全健康，还能监测棚舍中是否发生火灾，当监测到烟雾与过高 温度时可以报警，并且能够根据指令喷洒水灭火，采用的显示屏分段 分空间技术有效地减弱了色品不恒定和通道不独立对颜色特征化带 来的影响，从而提高颜色特征化模型的精度；采用摄像头的改性C-V 技术，使图像的处理能力增加，图像更加清晰，湿度传感器的反应更 加灵敏，反应时间大大减小。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能化的家禽饲养棚舍结构示意图；
图2是本发明实施例提供的智能化的家禽饲养棚舍内部结构示意图；
图3是本发明实施例提供的喷淋管示意图；
图中：1、棚舍；2、数据线；3、计算机主机；4、显示器；5、 照明灯；6、喷淋管；7、摄像头；8、话筒；9、负离子发生器；10、 控制单元；11、通风口；12、换气扇；13、加热管；14、笼子；15、 温度传感器；16、湿度传感器；17、烟雾传感器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实 施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例所述的智能化的家禽饲养棚舍包括： 棚舍1、数据线2、计算机主机3、显示器4、照明灯5、喷淋管6、 摄像头7、话筒8、负离子发生器9、控制单元10、通风口11、换气 扇12、加热管13、笼子14、温度传感器15、湿度传感器16、烟雾 传感器17。
棚舍1通过数据线2与计算机主机3连接；计算机主机3中有设 置程序，设置程序可以设置棚舍中的具体参数；计算机主机3通过连 接线与显示器4连接；
棚舍1的天花板上固定设有照明灯5；照明灯5的下方通过螺栓 设有喷淋管6；
左侧墙壁上通过螺栓设有摄像头7、话筒8、负离子发生器9与 控制单元10；所述左侧墙壁上开有通风口11，通风口11内设有换气 扇12，右侧墙壁具有同样的通风口11与换气扇12；
棚舍1的底板上设有加热管13；加热管13上放置有笼子14；笼 子14上部通过螺栓设有温度传感器15、湿度传感器16与烟雾传感 器17；
进一步，所述负离子发生器9、照明灯5、加热管13、喷淋管6、 温度传感器15、湿度传感器16与烟雾传感器17通过数据线与控制 单元10连接，控制单元10通过数据线2与计算机主机3连接。
本发明在使用时，首先需要接通外部电源，在计算机主机3中的 设置程序中设置棚舍中的具体参数，如所想要的温度、光照与湿度； 控制单元10控制照明灯5、喷淋管6和加热管13控制棚舍的光照、 湿度与温度；摄像头7与话筒8可以实时记录棚舍中的画面与声音信 息，可供人们在显示器4上观看；负离子发生器9可以产生负离子， 可以凝聚空气中的PM2.5等污染物；通风口11中的换气扇12，可以 由控制单元10控制进行通风，通风时间与强度由设置程序中输入的 家禽已出生的时长进行调节，根据不同天数的家禽控制不同的通风模 式；加热管13上的笼子14用来放置家禽；温度传感器15与烟雾传 感器17监测到异常后，控制单元10可以控制喷淋管6喷洒水来进行 灭火。
本发明实施例提供的智能化的家禽饲养棚舍的使用方法包括：
(1)接通外部电源，在计算机主机中的设置程序中设置棚舍中 的具体参数；控制单元控制照明灯、喷淋管和加热管控制棚舍的光照、 湿度与温度；摄像头与话筒实时记录棚舍中的画面与声音信息，在显 示器上观看；
所述摄像头图像处理的模型为：
式中，正则化函数为奇对称函数，参数ε用以控制Hε(z)从0变 为1的频率；模型建立方法为：使用一个结合幂次变换、对数变换、 灰度均衡化以及中值滤波函数等算法的图像增强函数G(I)来替代原 C-V模型的能量泛函中的I，结果如下：
式中：c′0和c′b分别为图像在Ω0和Ωb的灰度算术平均值， 通过图像增强函数G(I)，加大了演化曲线内外灰度均值的差(c′0-c′b)，得到较高的水平集演化速度和图像处理效果；
图像增强函数G(I)具体为：
式中：s×r为所使用中值滤波器的大小，s和r均为奇数；pf(u) 为图像F(I)的灰度分布密度函数；G(I)为变换后图像的灰度矩阵，是 在F(I)分布区间均匀的随机变量，该变换关系是单值单调不减的，F(I) 具体为：
F(I)＝cIγ或者F(I)＝clg(1+I)；
式中：c为改进对比度常数；得泛函J相对于u的最小值为：
进一步，所述显示器的分段分空间模型为：
(1)根据显示器的色品恒定性把单通道的驱动值分为三段，每 一段的三刺激值直接用二次多项式拟合，以R通道为例，三刺激值 模型表述为：
式中r为R通道的驱动值，dr为r对应的归一化驱动值，Tri为三 刺激值，aj i，bj i，cj i(j＝1，2，3)为常量，M、N分别为三色通道 驱动值的低中分界点和中高分界点，根据显示器的色品恒定和通道独 立特性确定，对于G、B通道可作同样处理；
(2)通过每个通道M、N两个分界点将整个RGB空间分为27 个子空间，并根据通道间的干扰特性，再将这27个子空间分为3类：
i)三个通道的驱动值中最多只有一个大于M，共7个子空间；
ii)三个通道的驱动值中有两个大于M，共12个子空间；
iii)三个通道的驱动值都大于M，共8个子空间。
进一步，所述湿度传感器的模型为：传感器的电容可根据平行板 电容器的电容公式来估计，
式中：ε为吸水聚酰亚胺复合体的相对介电常数；ε0为真空介电 常数；D为两极板之间的间距；A为有效感湿面积；n为栅条个数；W和L分别为栅条的长度和宽度；根据Looyenga的半经验关系式，聚 酰亚胺吸水后，复合体系的介电常数ε由聚酰亚胺和水各自的介电常 数ε1和ε2决定：
式中：γ为复合体系中水的体积分数有关；聚酰亚胺的介电常数ε1 ＝2.93，水的介电常数为与温度T有关的函数；计算水的体积分数 的公式，与实验结果匹配得很好：
得到吸水后聚酰亚胺混合体系介电常数随湿度变化的关系式；水 分子动态扩散计算根据菲克第二扩散定律：
式中：CA为水分子浓度；DAB为扩散系数；
通过菲克第二扩散定律将水分子浓度CA、介电常数和电容值大 小联系起来，通过SGFramework软件模拟计算得到电容型湿度传感 器其电容值随着RH的动态变化过程。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何 形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何 简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种智能化的家禽饲养棚舍的使用方法，其特征在于，所述智能化的家禽饲养棚舍的使用方法包括：
(1)接通外部电源，在计算机主机中的设置程序中设置棚舍中的具体参数；控制单元控制照明灯、喷淋管和加热管控制棚舍的光照、湿度与温度；摄像头与话筒实时记录棚舍中的画面与声音信息，在显示器上观看；
所述摄像头图像处理的模型为：
式中，正则化函数为奇对称函数，参数ε用以控制Hε(z)从0变为1的频率；模型建立方法为：使用一个结合幂次变换、对数变换、灰度均衡化以及中值滤波函数等算法的图像增强函数G(I)来替代原C-V模型的能量泛函中的I，结果如下：
式中：c′0和c′b分别为图像在Ω0和Ωb的灰度算术平均值，通过图像增强函数G(I)，加大了演化曲线内外灰度均值的差(c′0-c′b)，得到较高的水平集演化速度和图像处理效果；
图像增强函数G(I)具体为：
式中：s×r为所使用中值滤波器的大小，s和r均为奇数；pf(u)为图像F(I)的灰度分布密度函数；G(I)为变换后图像的灰度矩阵，是在F(I)分布区间均匀的随机变量，该变换关系是单值单调不减的，F(I)具体为：
F(I)＝cIγ或者F(I)＝c1g(1+I)；
式中：c为改进对比度常数；得泛函J相对于u的最小值为：
(2)负离子发生器产生负离子，凝聚空气中的PM2.5污染物；通风口中的换气扇，由控制单元控制进行通风，通风时间与强度由设置程序中输入的家禽已出生的时长进行调节；
(3)根据不同天数的家禽控制不同的通风模式；加热管上的笼子用来放置家禽；温度传感器与烟雾传感器监测到异常后，控制单元控制喷淋管喷洒水来进行灭火。
2.如权利要求1所述的智能化的家禽饲养棚舍的使用方法，其特征在于，所述显示器的分段分空间模型为：
(1)根据显示器的色品恒定性把单通道的驱动值分为三段，每一段的三刺激值直接用二次多项式拟合，以R通道为例，三刺激值模型表述为：
式中r为R通道的驱动值，dr为r对应的归一化驱动值，Tri为三刺激值，aji，bji，cji(j＝1，2，3)为常量，M、N分别为三色通道驱动值的低中分界点和中高分界点，根据显示器的色品恒定和通道独立特性确定，对于G、B通道可作同样处理；
(2)通过每个通道M、N两个分界点将整个RGB空间分为27个子空间，并根据通道间的干扰特性，再将这27个子空间分为3类：
i)三个通道的驱动值中最多只有一个大于M，共7个子空间；
ii)三个通道的驱动值中有两个大于M，共12个子空间；
iii)三个通道的驱动值都大于M，共8个子空间。
3.如权利要求1所述的智能化的家禽饲养棚舍的使用方法，其特征在于，所述湿度传感器的模型为：传感器的电容可根据平行板电容器的电容公式来估计，
式中：ε为吸水聚酰亚胺复合体的相对介电常数；ε0为真空介电常数；D为两极板之间的间距；A为有效感湿面积；n为栅条个数；W和L分别为栅条的长度和宽度；根据Looyenga的半经验关系式，聚酰亚胺吸水后，复合体系的介电常数ε由聚酰亚胺和水各自的介电常数ε1和ε2决定：
式中：γ为复合体系中水的体积分数有关；聚酰亚胺的介电常数ε1＝2.93，水的介电常数为与温度T有关的函数；计算水的体积分数的公式，与实验结果匹配得很好：
得到吸水后聚酰亚胺混合体系介电常数随湿度变化的关系式；水分子动态扩散计算根据菲克第二扩散定律：
式中：CA为水分子浓度；DAB为扩散系数；
通过菲克第二扩散定律将水分子浓度CA、介电常数和电容值大小联系起来，通过SGFramework软件模拟计算得到电容型湿度传感器其电容值随着RH的动态变化过程。
4.一种应用权利要求1所述智能化的家禽饲养棚舍的使用方法的智能化的家禽饲养棚舍，其特征在于，所述智能化的家禽饲养棚舍设置有：
棚舍；
所述棚舍通过数据线与计算机主机连接；
所述计算机主机中有设置程序，设置程序可以设置棚舍中的具体参数；
所述计算机主机通过连接线与显示器连接；
所述棚舍的天花板上固定设有照明灯；
所述照明灯的下方通过螺栓设有喷淋管；
左侧墙壁上通过螺栓设有摄像头、话筒、负离子发生器与控制单元；
所述左侧墙壁上开有通风口，通风口内设有换气扇，右侧墙壁具有同样的通风口与换气扇；
所述棚舍的底板上设有加热管；
所述加热管上放置有笼子；
所述笼子上部通过螺栓设有温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器。
5.如权利要求4所述的智能化的家禽饲养棚舍，其特征在于，所述负离子发生器、照明灯、加热管、喷淋管、温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器通过数据线与控制单元连接，控制单元通过数据线与计算机主机连接。
6.如权利要求4所述的智能化的家禽饲养棚舍，其特征在于，所述负离子发生器所产生的生态级负离子主动出击捕捉小粒微尘。
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