CN109059992A - 一种禽舍环境传感器的在线监控系统及其监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种禽舍环境传感器的在线监控系统，包括氨气传感器，用于检测禽舍内的氨气含量；二氧化碳传感器，用于检测禽舍内的二氧化碳含量；硫化氢传感器，用于检测禽舍内的硫化氢含量；温度传感器，用于检测禽舍内的温度；湿度传感器，用于检测禽舍内的湿度；光照强度传感器，用于检测禽舍内的光照强度；风速传感器，用于检测禽舍内的风速；归一化模块，用于对各个传感器采集的数据进行归一化处理，并对每一类数据进行加注标示；滤波模块，用于对数据进行滤波处理；降噪模块，用于对数据进行降噪处理。本发明能够改进现有技术的不足，提高了对于多种类环境传感器数据的处理精度。

Description

一种禽舍环境传感器的在线监控系统及其监控方法
技术领域
本发明涉及自动化养殖技术领域，尤其是一种禽舍环境传感器的在线监控系统及其监控方法。
背景技术
在进行禽畜养殖过程中，禽舍的环境对于禽畜的生长起着至关重要的作用。随着自动化控制技术的普及应用，现阶段的禽舍中大都安装了自动控制系统，通过对禽舍环境参数的采集实现对应的自动控制。这类自控系统都是建立在多种环境参数传感器的联合监控基础上的，环境传感器的检测准确度直接影响到自控系统的调节效果。现有技术中，通常是将环境传感器采集的数据经过简单的滤波处理后与控制终端连接，导致控制终端接收的信号复杂度高、干扰信号种类多，对控制系统的正确调控造成了明显影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种禽舍环境传感器的在线监控系统及其监控方法，能够解决现有技术的不足，提高了对于多种类环境传感器数据的处理精度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种禽舍环境传感器的在线监控系统，其特征在于：包括，
氨气传感器，用于检测禽舍内的氨气含量；
二氧化碳传感器，用于检测禽舍内的二氧化碳含量；
硫化氢传感器，用于检测禽舍内的硫化氢含量；
温度传感器，用于检测禽舍内的温度；
湿度传感器，用于检测禽舍内的湿度；
光照强度传感器，用于检测禽舍内的光照强度；
风速传感器，用于检测禽舍内的风速；
归一化模块，用于对各个传感器采集的数据进行归一化处理，并对每一类数据进行加注标示；
滤波模块，用于对数据进行滤波处理；
降噪模块，用于对数据进行降噪处理。
作为优选，所述滤波模块的输入端通过串联的第三电阻和第一可调电容连接至第一运放的正相输入端，第一运放的反相输入端通过第一电阻接地，第一运放的正相输入端通过第二电阻接地，第三电阻和第一可调电容之间通过第二可调电容接地，第一运放的反相输入端通过第四电阻连接至第一运放的输出端，第三电阻和第一可调电容之间通过第五电阻连接至第一运放的输出端。
一种上述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，包括以下步骤：
A、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和风速传感器分别将采集到的环境参数数据转化为电压信号发送至归一化模块；
B、归一化模块对不同类型的电压信号进行比例幅值的统一，并对不同类型的电压信号加注标示；
C、滤波模块对归一化处理后的电压信号进行滤波处理；
D、降噪模块对滤波处理后的电压信号进行降噪处理。
作为优选，步骤D中，进行降噪处理包括以下步骤，
D1、对电压信号进行预处理；
D2、根据预处理结果建立降噪函数；
D3、根据电压信号滤波前后的差异值对降噪函数进行修正；
D4、使用修正后的降噪函数对经过预处理的电压信号进行降噪处理。
作为优选，步骤D1中，对每类电压信号进行拉普拉斯变换，保留不同类信号中频率相同的信号分量。
作为优选，步骤D2中，降噪函数为，
其中，k为经过步骤D1处理后的信号分量的平均幅值，ω为经过步骤D1处理后的信号分量的平均角频率，f为滤波模块的通带宽度。
作为优选，步骤D3中，对滤波模块的通带宽度f进行修正，f的变化量与电压信号滤波前后的差异值成正比。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设置串联的硬件滤波和软件降噪模块，对传感器采集的数据进行两级处理，以提高数据的信噪比。为了便于数据的处理，对不同类型的数据进行归一化处理，并通过优化降噪函数和滤波电路进一步提高对于数据的降噪效果。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中滤波模块的结构图。
具体实施方式
参照图1-2，本发明一个具体实施方式包括，
氨气传感器1，用于检测禽舍内的氨气含量；
二氧化碳传感器2，用于检测禽舍内的二氧化碳含量；
硫化氢传感器3，用于检测禽舍内的硫化氢含量；
温度传感器4，用于检测禽舍内的温度；
湿度传感器5，用于检测禽舍内的湿度；
光照强度传感器6，用于检测禽舍内的光照强度；
风速传感器7，用于检测禽舍内的风速；
归一化模块8，用于对各个传感器采集的数据进行归一化处理，并对每一类数据进行加注标示；
滤波模块9，用于对数据进行滤波处理；
降噪模块10，用于对数据进行降噪处理。
所述滤波模块9的输入端通过串联的第三电阻R3和第一可调电容C1连接至第一运放A1的正相输入端，第一运放A1的反相输入端通过第一电阻R1接地，第一运放A1的正相输入端通过第二电阻R2接地，第三电阻R3和第一可调电容C1之间通过第二可调电容C2接地，第一运放A1的反相输入端通过第四电阻R4连接至第一运放A1的输出端，第三电阻R3和第一可调电容C1之间通过第五电阻R5连接至第一运放A1的输出端。
第三电阻R3和第一可调电容C1之间连接至三极管Q的集电极，三极管Q的基极连接至三极管Q的集电极，三极管Q的发射极通过第三电容C3接地。通过设置三极管Q监控第一运放A1正相输入端的电压波动，通过适时导通第三电容C3，用来缓冲第一可调电容C1和第二可调电容C2调节时的波动干扰。
其中，第一电阻R1为25kΩ、第二电阻R2为10kΩ、第三电阻R3为15kΩ、第四电阻R4为3.5kΩ、第五电阻R5为8kΩ、第一可调电容C1和第二可调电容C2的调节范围均为10～300μF。第三电容C3为50μF。
一种上述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其包括以下步骤：
A、氨气传感器1、二氧化碳传感器2、硫化氢传感器3、温度传感器4、湿度传感器5、光照强度传感器6和风速传感器7分别将采集到的环境参数数据转化为电压信号发送至归一化模块8；
B、归一化模块8对不同类型的电压信号进行比例幅值的统一，并对不同类型的电压信号加注标示；
C、滤波模块9对归一化处理后的电压信号进行滤波处理；
D、降噪模块10对滤波处理后的电压信号进行降噪处理。
步骤D中，进行降噪处理包括以下步骤，
D1、对电压信号进行预处理；
D2、根据预处理结果建立降噪函数；
D3、根据电压信号滤波前后的差异值对降噪函数进行修正；
D4、使用修正后的降噪函数对经过预处理的电压信号进行降噪处理。
步骤D1中，对每类电压信号进行拉普拉斯变换，保留不同类信号中频率相同的信号分量。
步骤D2中，降噪函数为，
其中，k为经过步骤D1处理后的信号分量的平均幅值，ω为经过步骤D1处理后的信号分量的平均角频率，f为滤波模块9的通带宽度。
步骤D3中，对滤波模块9的通带宽度f进行修正，f的变化量与电压信号滤波前后的差异值成正比。
本发明可以有效提高对于多种类环境传感器数据的处理精度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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 (7)

1.一种禽舍环境传感器的在线监控系统，其特征在于：包括，
氨气传感器(1)，用于检测禽舍内的氨气含量；
二氧化碳传感器(2)，用于检测禽舍内的二氧化碳含量；
硫化氢传感器(3)，用于检测禽舍内的硫化氢含量；
温度传感器(4)，用于检测禽舍内的温度；
湿度传感器(5)，用于检测禽舍内的湿度；
光照强度传感器(6)，用于检测禽舍内的光照强度；
风速传感器(7)，用于检测禽舍内的风速；
归一化模块(8)，用于对各个传感器采集的数据进行归一化处理，并对每一类数据进行加注标示；
滤波模块(9)，用于对数据进行滤波处理；
降噪模块(10)，用于对数据进行降噪处理。
2.根据权利要求1所述的禽舍环境传感器的在线监控系统，其特征在于：所述滤波模块(9)的输入端通过串联的第三电阻(R3)和第一可调电容(C1)连接至第一运放(A1)的正相输入端，第一运放(A1)的反相输入端通过第一电阻(R1)接地，第一运放(A1)的正相输入端通过第二电阻(R2)接地，第三电阻(R3)和第一可调电容(C1)之间通过第二可调电容(C2)接地，第一运放(A1)的反相输入端通过第四电阻(R4)连接至第一运放(A1)的输出端，第三电阻(R3)和第一可调电容(C1)之间通过第五电阻(R5)连接至第一运放(A1)的输出端。
3.一种禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其特征在于包括以下步骤：
A、氨气传感器(1)、二氧化碳传感器(2)、硫化氢传感器(3)、温度传感器(4)、湿度传感器(5)、光照强度传感器(6)和风速传感器(7)分别将采集到的环境参数数据转化为电压信号发送至归一化模块(8)；
B、归一化模块(8)对不同类型的电压信号进行比例幅值的统一，并对不同类型的电压信号加注标示；
C、滤波模块(9)对归一化处理后的电压信号进行滤波处理；
D、降噪模块(10)对滤波处理后的电压信号进行降噪处理。
4.根据权利要求3所述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其特征在于：步骤D中，进行降噪处理包括以下步骤，
D1、对电压信号进行预处理；
D2、根据预处理结果建立降噪函数；
D3、根据电压信号滤波前后的差异值对降噪函数进行修正；
D4、使用修正后的降噪函数对经过预处理的电压信号进行降噪处理。
5.根据权利要求4所述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其特征在于：步骤D1中，对每类电压信号进行拉普拉斯变换，保留不同类信号中频率相同的信号分量。
6.根据权利要求5所述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其特征在于：步骤D2中，降噪函数为，
其中，k为经过步骤D1处理后的信号分量的平均幅值，ω为经过步骤D1处理后的信号分量的平均角频率，f为滤波模块(9)的通带宽度。
7.根据权利要求6所述的禽舍环境传感器的在线监控系统的监控方法，其特征在于：步骤D3中，对滤波模块(9)的通带宽度f进行修正，f的变化量与电压信号滤波前后的差异值成正比。
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