CN109710006A - 一种智能畜牧养殖电子监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能畜牧养殖技术领域，公开了一种智能畜牧养殖电子监管系统，设置有：饲料投放装置、饮水口、控制器；饲料投放装置通过导线与控制器连接；饮水口通过导线与控制器连接。通过控制器进行饲料和水的投放，实现智能远程饲养，节省了大量的人力，适应了畜牧业的增长，增加收入。烟雾传感器能够检测到烟雾，防止电路受损引起火灾，有效保障养殖场的安全。能够检测养殖场的温度同时使养殖场通风，减少养殖场的异味，防止细菌滋生，防止传染疾病。通过终端可以监管各个传感器的数据，监管各个设备的运行情况，并且可以人工向控制器发出指令，控制各个设备的运行，防止意外情况的发生。

Description

一种智能畜牧养殖电子监管系统

技术领域

本发明属于智能畜牧养殖技术领域，尤其涉及一种智能畜牧养殖电子监管系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：目前畜牧业快速发展，畜牧养殖不仅劳动量大大增加，而且对养殖条件也有了更高的要求；畜牧养殖的饲料主要是草料，最怕火灾的发生，现有的智能畜牧养殖系统设置有很多电器，极易引发火灾；现有的智能畜牧养殖系统没有智能通风装置而是采用空调，成本高而且作用小；

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前畜牧业快速发展，畜牧养殖不仅劳动量大大增加，而且对养殖条件也有了更高的要求；

(2)畜牧养殖的饲料主要是草料，最怕火灾的发生，现有的智能畜牧养殖系统设置有很多电器，极易引发火灾；

(3)现有的智能畜牧养殖系统没有智能通风装置而是采用空调，成本高而且作用小；

(4)现有的无线控制方法功率利用率太低，需要很强的发射功率才能保证期望的信号质量，现有的无线控制方法为开放性的，有安全隐患。

(5)采用不同的负荷模型所得系统静态电压稳定结果也有所差异，现有的算法不考虑电动机负荷，电压稳定性差。

(6)温度传感器会受到各种因素的干扰和本身精度的影响，其监测结果会存在一定的偏差，无线温度传感器监测数据融合精度低，误差大，造成对养殖环境的掌握不准确。

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畜牧养殖电子监管系统。

本发明是这样实现的，一种智能畜牧养殖电子监管方法，所述的智能畜牧养殖电子监管方法包括：

通过终端向控制器发出指令，控制器启动饲料投放装置和饮水口将饲料和水分别投放至饲料槽和水槽中实现远程饲养；烟雾传感器检测烟雾，并向控制器发出警报，控制器启动喷水头喷水灭火；

监控器采集养殖场现场录像通过控制器传输到终端，温度传感器检测养殖场的温度，温度过高时向控制器发出指令，控制器启动排气扇通风；

通过终端监管各个传感器的数据，监管各个设备的运行情况，并且人工向控制器发出指令，控制各个设备的运行。

所述控制器的无线控制方法为RAA法，具体包括：在每次发送符号b(n)时均随机使用J_rand根天线，记I_rand(n)是一个J×J维的随机选择矩阵，其中I_rand(n)的对角线上随机排布了Jrand个1，其余元素均为0，随机性体现在发送每个符号b(n)时I_rand(n)都会随机变化，各天线的加权系数使用下式表示：

则经过随机选择后各天线的归一化权系数变为：

满足同相叠加的要求，联立得：

b(n)P||I_rand(n)h_AB||+v_Bob(n)；

Bob使用下式解出发射符号b(n)：

进一步，排气扇的电动机稳定的方法采用静态电压稳定分析法，具体包括：

步骤一：基态潮流的计算，根据电网原始数据，求取各节点基态电压U₀；

步骤二：连续潮流的预估，设定步长、负荷增长方式，通过参数化预估各节点电压U′，以下3种负荷增长情况：

系统中仅某节点负荷增长，节点负荷为：

系统中某区域负荷增长，区域负荷为：

全系统负荷增长，系统总负荷为：

其中，n_zone表示区域；n_system表示全系统；P_L、Q_L分别为负荷有功、无功功率；P_si、Q_si分别为第i个节点的静态负荷有功、无功功率；P_di、、Q_di分别为第i个节点的电动机负荷有功、无功功率，负荷变化方式如下：

相应发电机增加的出力为：

则有：

其中，k、l为常数；

步骤三：根据节点电压U_i，求取电动机功率P_di、Q_di和静态负荷P_si、Q_si；电动机比例为：

进一步，所述温度传感器提高精度的算法根据权值最优分配原则计算各融合值在组内的最优权数W_i′，然后对X_i自适应加权融合处理，最终计算得到该时间段内温室大棚的温度精确值，将n个传感器分成m组将n个传感器分成m组，依据权值最优分配原则分别对各组进行组内自适应加权数据融合，总方差σ² _i越小表明该组的数据融合之后的精度越高，设各组传感器的权值为W_i：

融合后第k组传感器估计值X_k为：

依据公式得到各组传感器的估计值、方差和加权因子，对n个传感器进行m组数据融合，依据权值最优分配原则对m组进行加权融合，各组的加权因子W_i′：

最终n个温度传感器的自适应加权融合估计值X为：

本发明的另一目的在于提供一种应用所述智能畜牧养殖电子监管方法的智能畜牧养殖电子监管系统，所述智能畜牧养殖电子监管系统，设置有：

饲料投放装置、饮水口、控制器；

饲料投放装置通过导线与控制器连接；饮水口通过导线与控制器连接。

进一步，烟雾传感器通过导线与控制器连接，控制器通过导线与喷水头连接。

进一步，温度传感器通过导线与控制器连接，控制器通过导线与排气扇连接。

进一步，控制器通过无线传输与终端连接。

本发明实现了智能远程饲养，节省了大量的人力，适应了畜牧业的增长，增加收入；能防止电路受损引起火灾，有效保障养殖场的安全；能使养殖场通风，减少养殖场的异味，防止细菌滋生，防止传染疾病；能监管各个设备的运行情况，并且可以人工向控制器发出指令，控制各个设备的运行，防止意外情况的发生。RAA方法使各阵元发出的信号在期望用户处始终同相叠加以得到最高的发射增益，因此功率利用率极高；信道的随机快变造成破坏者每次接收到的信号增益和相移都会随机变化，因此无法有效地通过盲均衡算法解调信息，使得无线控制更加安全。考虑电动机负荷的算法，能针对负荷的动态特性，将电动机负荷模型直接运用于连续潮流计算，负荷功率因数随着负荷增长方式的变化而变化，从而更能反映负荷实际，考虑电动机负荷时的电压稳定性好于恒定功率负荷，电动机比例下降有利于静态电压稳定性。

本发明采用改进型的分批估计自适应加权融合算法，算法首先对单个温度传感节点一段时间内所采集的数据根据容许函数阈值剔除误差较大的数据，然后对该温度传感器的数据进行分批估计得出该节点某一段时间内的最优估计值，以此得到该区域所有无线温度传感节点最优估计值后，依据权值最优分配原则对每组传感器数据进行组内自适应加权融合，从而计算得到该段时间内养殖棚的温度精确值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能畜牧养殖电子监管系统结构示意图；

图中：1、排气扇；2、监控器；3、烟雾传感器；4、喷水头；5、温度传感器；6、饲料投放装置；7、饮水口；8、饲料槽；9、水槽；10、终端；11、控制器。

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，本发明实施例提供的智能畜牧养殖电子监管系统包括：排气扇1、监控器2、烟雾传感器3、喷水头4、温度传感器5、饲料投放装置6、饮水口7、饲料槽8、水槽9、终端10、控制器11。

温度传感器5通过导线与控制器11连接，控制器11通过导线与排气扇1连接；监控器2通过导线与控制器11连接；烟雾传感器3通过导线与控制器11连接，控制器11通过导线与喷水头4连接；温度传感器5通过导线与控制器11连接；饲料投放装置6通过导线与控制器11连接；饮水口7通过导线与控制器11连接；控制器11通过无线传输与终端10连接；饲料槽8设置在饲料投放装置6下方；水槽9设置在饮水口7下方；

本发明的工作原理：

饲养：通过终端10向控制器11发出指令，控制器11启动饲料投放装置6和饮水口7将饲料和水分别投放至饲料槽8和水槽9中实现远程饲养，节省人力。

防火：设有烟雾传感器3，能检测烟雾，并向控制器11发出警报，控制器11启动喷水头4喷水灭火。

监控：监控器2采集养殖场现场录像通过控制器11传输到终端10，达到监控的目的。

通风：温度传感器5检测养殖场的温度，温度过高时向控制器11发出指令，控制器11启动排气扇通风。

人工控制：通过终端10可以监管各个传感器的数据，监管各个设备的运行情况，并且可以人工向控制器11发出指令，控制各个设备的运行。

所述控制器的无线控制方法为RAA法，具体包括：在每次发送符号b(n)时均随机使用J_rand根天线，记I_rand(n)是一个J×J维的随机选择矩阵，其中I_rand(n)的对角线上随机排布了J rand个1，其余元素均为0，随机性体现在发送每个符号b(n)时I_rand(n)都会随机变化，各天线的加权系数使用下式表示：

则经过随机选择后各天线的归一化权系数变为：

满足同相叠加的要求，联立得：

b(n)P||I_rand(n)h_AB||+v_Bob(n)；

Bob使用下式解出发射符号b(n)：

进一步，排气扇的电动机稳定的方法采用静态电压稳定分析法，具体包括：

步骤一：基态潮流的计算，根据电网原始数据，求取各节点基态电压U₀；

步骤二：连续潮流的预估，设定步长、负荷增长方式，通过参数化预估各节点电压U′，以下3种负荷增长情况：

系统中仅某节点负荷增长，节点负荷为：

系统中某区域负荷增长，区域负荷为：

全系统负荷增长，系统总负荷为：

其中，n_zone表示区域；n_system表示全系统；P_L、Q_L分别为负荷有功、无功功率；P_si、Q_si分别为第i个节点的静态负荷有功、无功功率；P_di、、Q_di分别为第i个节点的电动机负荷有功、无功功率，负荷变化方式如下：

相应发电机增加的出力为：

则有：

其中，k、l为常数；

步骤三：根据节点电压U_i，求取电动机功率P_di、Q_di和静态负荷P_si、Q_si；电动机比例为：

进一步，所述温度传感器提高精度的算法根据权值最优分配原则计算各融合值在组内的最优权数W_i′，然后对X_i自适应加权融合处理，最终计算得到该时间段内温室大棚的温度精确值，将n个传感器分成m组将n个传感器分成m组，依据权值最优分配原则分别对各组进行组内自适应加权数据融合，总方差σ² _i越小表明该组的数据融合之后的精度越高，设各组传感器的权值为W_i：

融合后第k组传感器估计值X_k为：

依据公式得到各组传感器的估计值、方差和加权因子，对n个传感器进行m组数据融合，依据权值最优分配原则对m组进行加权融合，各组的加权因子W_i′：

最终n个温度传感器的自适应加权融合估计值X为：

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 (7)

1.一种智能畜牧养殖电子监管方法，其特征在于，所述的智能畜牧养殖电子监管方法包括：

通过终端向控制器发出指令，控制器启动饲料投放装置和饮水口将饲料和水分别投放至饲料槽和水槽中实现远程饲养；烟雾传感器检测烟雾，并向控制器发出警报，控制器启动喷水头喷水灭火；

监控器采集养殖场现场录像通过控制器传输到终端，温度传感器检测养殖场的温度，温度过高时向控制器发出指令，控制器启动排气扇通风；

通过终端监管各个传感器的数据，监管各个设备的运行情况，并且人工向控制器发出指令，控制各个设备的运行；

所述控制器的无线控制方法为RAA法，具体包括：在每次发送符号b(n)时均随机使用J_rand根天线，记I_rand(n)是一个J×J维的随机选择矩阵，其中I_rand(n)的对角线上随机排布了J rand个1，其余元素均为0，随机性体现在发送每个符号b(n)时I_rand(n)都会随机变化，各天线的加权系数使用下式表示：

则经过随机选择后各天线的归一化权系数变为：

满足同相叠加的要求，联立得：

Bob使用下式解出发射符号b(n)：

2.如权利要求1所述的智能畜牧养殖电子监管方法，其特征在于，排气扇的电动机稳定的方法采用静态电压稳定分析法，具体包括：

步骤一：基态潮流的计算，根据电网原始数据，求取各节点基态电压U₀；

步骤二：连续潮流的预估，设定步长、负荷增长方式，通过参数化预估各节点电压U′，以下3种负荷增长情况：

系统中仅某节点负荷增长，节点负荷为：

系统中某区域负荷增长，区域负荷为：

全系统负荷增长，系统总负荷为：

其中，n_zone表示区域；n_system表示全系统；P_L、Q_L分别为负荷有功、无功功率；P_si、Q_si分别为第i个节点的静态负荷有功、无功功率；P_di、、Q_di分别为第i个节点的电动机负荷有功、无功功率，负荷变化方式如下：

相应发电机增加的出力为：

则有：

其中，k、l为常数；

步骤三：根据节点电压U_i，求取电动机功率P_di、Q_di和静态负荷P_si、Q_si；电动机比例为：

3.如权利要求1所述的智能畜牧养殖电子监管方法，其特征在于，所述温度传感器提高精度的算法根据权值最优分配原则计算各融合值在组内的最优权数W_i′，然后对X_i自适应加权融合处理，最终计算得到该时间段内温室大棚的温度精确值，将n个传感器分成m组将n个传感器分成m组，依据权值最优分配原则分别对各组进行组内自适应加权数据融合，总方差σ² _i越小表明该组的数据融合之后的精度越高，设各组传感器的权值为W_i：

融合后第k组传感器估计值X_k为：

依据公式得到各组传感器的估计值、方差和加权因子，对n个传感器进行m组数据融合，依据权值最优分配原则对m组进行加权融合，各组的加权因子W_i′：

最终n个温度传感器的自适应加权融合估计值X为：

4.一种应用权利要求1所述智能畜牧养殖电子监管方法的智能畜牧养殖电子监管系统，其特征在于，所述智能畜牧养殖电子监管系统，设置有：

饲料投放装置、饮水口、控制器；

饲料投放装置通过导线与控制器连接；饮水口通过导线与控制器连接。

5.如权利要求4所述的智能畜牧养殖电子监管系统，其特征在于，烟雾传感器通过导线与控制器连接，控制器通过导线与喷水头连接。

6.如权利要求4所述的智能畜牧养殖电子监管系统，其特征在于，温度传感器通过导线与控制器连接，控制器通过导线与排气扇连接。

7.如权利要求4所述的智能畜牧养殖电子监管系统，其特征在于，控制器通过无线传输与终端连接。