一种养殖投喂信息采集监控系统和方法
技术领域
本发明涉及水产品产业链的信息化技术领域,设计一种养殖投喂信息采集监控系统和方法。
背景技术
水产品消费在我国食品消费市场中占有重要地位,水产品质量安全备受消费者关注。而水产品养殖是水产品生产、物流、加工以及销售整个产业链的第一环,也是抓好水产品质量安全的重要一环。由于我国水产品养殖户中,中小型农户占了较大比例,往往养殖方法不够规范且信息化程度不高,导致水产品养殖过程中会出现相关信息有所缺失或信息不对称的问题,从而无法对水产品信息进行准确追溯。因此,为了提升水产品养殖过程中的质量安全,对水产品养殖过程进行数据采集和状态监控具有现实意义。
随着计算机技术的迅猛发展,利用计算机技术和自动控制技术管理水产品养殖越来越广泛。目前智能投喂设备具有投喂均匀、投喂量精准控制等特点,深受养殖户欢迎,越来越多养殖户采用智能投喂设备取代人工投喂方式,实现水产品养殖过程的饲料定时定量投喂,从而把人力从繁琐的、重复的养殖工作中解放出来。然而目前智能投喂设备的设计很少考虑在投喂的同时采集投喂信息,实现投喂过程的可追溯。
养殖投喂信息的采集方式目前主要有两种,最初是通过纸质记录方式,而目前已经出现在终端上手动录入上传到服务器的方式。对于已有的两种采集方式,容易出现信息录入不及时、遗漏或错误等缺陷,且操作繁琐、自动化程度低,不太适用于规模化养殖。
因此,有必要针对现代化水产养殖设计出一种高效的投喂数据采集系统。
发明内容
本发明提供了一种养殖投喂信息采集监控系统和方法,以解决现有的养殖投喂信息采集方法,容易出现信息录入不及时、遗漏或错误等缺陷,且操作繁琐、自动化程度低,不太适用于规模化养殖的问题。
第一方面,本发明实施例提供一种养殖投喂信息采集监控系统,包括:
数据采集控制装置,用于获取养殖投喂信息并传输至服务器端,接收所述服务器端的控制指令并实施控制指令对应的操作;
所述服务器端,用于接收并存储所述养殖投喂信息,向所述数据采集控制装置发送控制指令;
客户端,用于获取所述服务器端存储的所述养殖投喂信息,并监控养殖投喂过程。
进一步地,所述数据采集控制装置包括:投喂设备和电控设备;
所述投喂设备,用于根据所述投喂料添加指令进行投喂料添加操作,根据投喂指令进行投喂操作,并搭载电控设备;
所述电控设备,用于采集所述养殖投喂信息、传输数据和控制投喂设备进行投喂,所述电控设备包括条形码扫描模块、称重模块、定位模块、惯性导航模块、报警模块、中心处理器和无线传输模块。
进一步地,所述投喂设备包括储料仓、输送装置、出料装置以及运载装置。具体的,所述运载装置可以为船体。
进一步地,所述电控设备包括:
所述条形码扫描模块,用于在接收投喂料添加开始指令后,扫描投喂料的条形码并获取所述投喂料的条形码信息;
所述称重模块,用于在添加投喂料前后以及投喂过程中获取所述储料仓的投喂料重量信息;
所述定位模块,用于在投喂前后以及投喂过程中获取投喂位置信息;
所述惯性导航模块,用于获取数据采集控制装置的航向信息;
所述报警模块,用于出现异常情况时及时发出报警信号;
所述中心处理器,用于控制条形码信息、投喂料重量信息、投喂位置信息和航向信息的采集,分析控制所述投喂设备的启停、投料速度和航向,以及处理所述服务器端下传的数据和指令;
所述无线传输模块,用于将所述投喂料条形码信息、投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息实时发送至服务器端,以及监听并接收所述服务器端的数据和指令,并将所述指令传输至中心处理器。
进一步地,所述数据采集控制装置在投喂过程中出现异常情况时,客户端能够及时接管对数据采集控制装置的控制权,控制所述数据采集控制装置的运行。
第二方面,本发明实施例部分提供一种养殖投喂信息采集监控方法,包括以下步骤:
步骤1,数据采集控制装置接收投喂料添加开始指令后,通过称重模块获取投喂料重量信息,设置投喂料添加状态为运行中状态;
步骤2,所述数据采集控制装置通过条形码扫描模块扫描投喂料的条形码,并获取所述投喂料的条形码信息,将所述条形码信息传输至服务器端验证,验证通过后向投喂设备的储料仓中倒入投喂料;
步骤3,所述数据采集控制装置接收投喂料添加结束指令后,通过所述称重模块获取投喂料重量信息,并缓存投喂料的条形码和投喂料重量信息,设置投喂料添加状态为结束状态,同时向服务器端发送获取投喂计划请求;
步骤4,所述数据采集控制装置接收投喂开始指令后,获取投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息,并传输至服务器端存储,同时启动投喂设备,根据所述投喂计划开始投喂操作;
步骤5,所述数据采集控制装置根据预设信息采集周期,定期获取投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息,并根据所述投喂位置信息和航向信息开始自动导航投喂作业,直至接收投喂结束指令;
步骤6,所述数据采集控制装置接收投喂结束指令后,获取投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息,并传输至服务器端,同时停止投喂操作并关闭所述投喂设备。
进一步地,所述步骤2包括:
步骤2-1,通过所述数据采集控制装置中的条形码扫描模块扫描投喂料的条形码并获取所述投喂料的条形码信息;
步骤2-2,将所述投喂料的条形码信息传输至服务器端进行验证;
步骤2-3,如果所述投喂料的条形码信息属于条码库,则所述服务器端发送条形码验证成功标记至数据采集控制装置,所述数据采集控制装置发出条形码验证成功的提示音;
步骤2-4,如果所述投喂料条形码信息不属于条码库,则所述服务器端发送条形码验证失败标记至数据采集控制装置,所述数据采集控制装置发出条形码验证失败的提示音。
进一步地,所述步骤4包括:
步骤4-1,中心处理器检查投喂料添加状态,如果所述投喂料添加状态为未完成状态,则所述报警模块发出报警信号;
步骤4-2,采集所述投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息;
步骤4-3,所述数据采集控制装置根据当前投喂位置信息、航向信息、计划投喂量和计划投喂路线计算投料速度和投喂设备的下一步旋转角度;
步骤4-4,所述数据采集控制装置通过控制电机和舵机控制投喂设备的投料速度和投喂路线;
步骤4-5,将所述投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息以及缓存中的信息传输至服务器端;
步骤4-6,服务器端将上传数据存入数据库。
进一步地,所述步骤5包括:
步骤5-1,中心处理器设定信息采集周期,当定时时间到,采集投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息;
步骤5-2,如果所述投喂料重量信息或投喂位置信息持续不变超过预设超时时间,则所述报警模块发出报警信号,以便及时排除故障;
步骤5-3,如果所述投喂料重量信息小于预设重量阈值,则所述报警模块发出报警信号;
步骤5-4,根据所述投喂位置信息、航向信息和计划投喂路线上下一目标航点信息,计算所述数据采集控制装置的下一步旋转角度,中心处理器控制电机和舵机完成相应动作;
步骤5-5,将所述投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息发送至服务器端存储。
为解决上述问题,本发明在投喂装置的基础上,根据投喂数据的采集要点,提出一种养殖投喂信息采集监控系统和方法,将扫码技术、传感称重技术、GPS定位技术和自动导航技术引入到水产品养殖投喂管理中,实现投喂信息的自动采集和统计管理。本发明所述养殖投喂信息采集控制系统和方法具有操作简单、采集及时、统计准确、远程监控、自动化程度高等优点,有效的提高养殖溯源数据的可靠性。
具体的,本发明提供一种养殖投喂信息采集监控系统和方法与现有的投喂信息采集方法相比有如下特点:
1.本发明将投喂信息的采集实施在整个投喂行为过程中,保证投喂信息的及时性、完整性和可靠性;
2.本发明通过制定投喂计划控制投料速度和投喂路线,实现投喂均匀、投喂量精准控制,从而降低养殖成本,减少过剩饲料造成水质污染;
3.本发明能够在客户端实时监控投喂过程,当出现异常情况时,不仅能收到报警通知,还能够及时接管数据采集控制装置的控制权;
4.本发明利用扫码技术快捷准确获取投喂料的基本信息,利用传感称重技术实时监控储料仓中的投喂料重量,利用GPS定位技术监控投喂路线,进而确立一次完整的可追溯的投喂过程。本发明具有采集及时、信息准确、数据可靠、自动化程度高等特点,尤其在规模化养殖中具有很大的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例部分提供的一种养殖投喂信息采集系统框图;
图2是本发明实施例部分提供的一种养殖投喂信息采集监控系统结构示意图;
图3是本发明实施例部分提供的一种养殖投喂信息采集监控系统的实现流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明实施例提供一种养殖投喂信息采集监控系统,包括:
数据采集控制装置,用于获取养殖投喂信息并传输至服务器端,接收所述服务器端的控制指令并实施控制指令对应的操作;
本实施例中,所述控制指令包括:投喂料添加指令和投喂指令,所述投喂料添加指令包括:投喂料添加开始指令和投喂料添加结束指令,所述投喂指令包括:投喂开始指令和投喂结束指令。具体实现中,所述数据采集控制装置是通过无线传输模块接收服务器端下传的指令并交由中心处理器处理,中心处理器根据下传的具体指令控制不同模块执行相应的操作。所述数据采集控制装置接收投喂料添加指令和投喂指令,是通过养殖人员直接操作投喂设备上的相应按键或通过终端应用远程控制开关实现。所述数据采集控制装置是在投喂装置基础上,增加自动导航和投喂数据采集功能,数据采集控制装置为带有条码扫描、投喂料称重、GPS定位、自动导航、饲料投喂功能的水面机器人或无人船,不仅执行饲料投喂作业,还能采集投喂料基本信息、投喂料重量、GPS定位坐标以及航向信息,并通过无线传输模块将养殖投喂信息上传到服务器端。本实施例中无线传输采用GPRS通信方式。
所述服务器端,用于接收并存储所述养殖投喂信息,向所述数据采集控制装置发送控制指令;
本实施例中,服务器端为具有条形码信息管理、投喂过程监控、投喂记录管理功能的服务器端,为客户端和数据采集控制装置的数据传输提供中转服务,使两端相连。
所述客户端,用于获取所述服务端存储的养殖投喂信息,并监控养殖投喂过程。客户端从服务器端获取投喂现场的投喂状态数据,实现对投喂过程的实时监控。客户端通过终端界面实时显示并监控储料仓中投喂料的重量,当储料仓中的投喂料剩余量不足时,以便及时向储料仓中补给投喂料。同时,客户端通过终端界面实时监控投喂路线,当投喂路线偏离计划投喂路线或遇特殊情况,即所述数据采集控制装置在投喂过程中出现异常情况时,客户端能够及时接管对数据采集控制装置的控制权,控制所述数据采集控制装置的运行,便于及时调整投喂路线。
具体的,本实施例中,所述客户端为能够获取服务器端投喂数据并统计显示的终端APP,方便养殖人员实时监控投喂过程,同时方便养殖专家和政府管理人员进行监督和指导。终端APP可以是桌面终端APP,也可以是移动终端APP。
所述数据采集控制装置包括:投喂设备和电控设备。所述投喂设备,用于根据所述投喂料添加指令进行投喂料添加操作,根据投喂指令进行投喂操作,并搭载电控设备。
本实施例中,所述投喂设备包括:投料模块和船体运行模块。所述投料模块是将储料仓中的投喂料通过输送装置输送到出料装置,实现饲料的投喂操作。所述船体运行模块是中心处理器通过控制电机和舵机实现数据采集控制装置的前进和航向。
所述电控设备,用于采集所述养殖投喂信息、传输数据和控制投喂设备进行投喂,所述电控设备包括条形码扫描模块、称重模块、定位模块、惯性导航模块、报警模块、中心处理器和无线传输模块。
如图2所示,投喂数据采集装置包括条形码扫描模块、称重模块、定位模块、存储模块、惯性导航模块、报警模块、中心处理器、无线传输模块、投料模块和船体运动模块。
所述条形码扫描模块,用于在接收投喂料添加开始指令后,扫描投喂料的条形码并获取所述投喂料的条形码信息。具体的,条形码扫描模块是养殖人员通过连接在中心处理器上的扫描枪扫描条形码并获取条形码信息。
所述称重模块,用于在添加投喂料前后以及投喂过程中获取储料仓的投喂料重量信息,所述投喂料重量信息包括:在接收添料开始指令后获取添加投喂料之前的投喂料重量信息,在接收添料结束指令后获取添加投喂料之后的投喂料重量信息;在接收投喂开始指令后获取投喂料重量信息,在接收投喂开始指令后至接收投喂结束指令前按照信息采集周期定时获取投喂料重量信息,在接收投喂结束指令后获取投喂料重量信息。
具体的,所述称重模块是通过在储料仓底部安装N个称重传感器,准确得到储料仓中投喂料重量信息,其中,N为正整数。
所述定位模块,用于在投喂过程中获取投喂位置信息。具体的,定位模块是通过GPS定位模块芯片和天线采集投喂过程中定位模块的位置信息,即投喂位置信息。
所述投喂位置信息包括:在接收投喂开始指令后获取投喂的起点位置信息,在接收投喂开始指令后至接收投喂结束指令前按照信息采集周期定时获取的位置信息,在接收投喂结束指令后获取投喂的终点位置信息。
所述惯性导航模块通过集成陀螺仪、加速度计以及地磁场传感器的模块芯片获取数据采集控制装置的航向信息。所述数据采集控制装置的自动导航功能是由中心处理器根据惯性导航模块和定位模块采集的航向信息和投喂位置信息通过导航控制算法实现。
所述航向信息包括:在接收投喂开始指令后获取的航向信息,在接收投喂开始指令后至接收投喂结束指令前按照信息采集周期定时获取的航向信息,在接收投喂结束指令后获取的航向信息。
报警模块用于发生异常情况时通过蜂鸣器发出警示声音以及GSM短信进行报警。
所述报警信号包括:蜂鸣器发出报警声音,以及GSM短信通知,将报警信息发送至预设手机号。
本实施例中,所述数据采集控制装置还包括:存储模块。存储模块存储的数据分为两类:掉电不丢失的配置数据,例如对预设信息采集周期的设置值;缓存数据,包括条形码信息、投喂料重量信息、GPS定位坐标信息以及航向信息投喂状态数据。
所述条形码扫描模块、传感称重模块、定位模块、存储模块、惯性导航模块、报警模块、投料模块、船体运动模块与中心处理器相连,中心处理器实现对其它模块的统一控制和处理。无线传输模块采用GPRS通信方式实现中心处理器与服务器端的相连。具体实现中,所述数据采集控制装置通过无线传输模块将养殖投喂信息上传到服务器端,以及通过所述无线传输模块接收服务器端下传的指令并交由中心处理器处理,中心处理器根据下传的具体指令控制不同模块执行相应的操作。
本实施例中,所述中心处理器上的程序核心功能包括:系统初始化、投喂数据采集和处理、自动导航控制、投喂控制以及通信处理。其中,系统初始化程序主要确保所有外设模块电路在中心处理器控制下来正常工作,主要包括系统时钟、外部中断、定时器、按键、蜂鸣器以及其他连接外设的各个IO口的初始化;投喂数据采集和处理程序用于控制条形码信息、投喂料重量信息、投喂位置信息和航向信息的采集和分析处理;自动导航控制程序根据采集的航向信息、投喂位置信息以及目标航点信息通过导航控制算法控制投喂设备的航向和速度;投喂控制程序通过投喂控制算法控制投料时间间隔、投料速度,从而完成投喂过程中饵料的投喂工作;通信处理程序用于完成采集数据的发送,以及服务器端下传数据和指令的接收。
此外,在本实施例中,服务器端的核心功能包括:用户管理单元、水域设置单元、条形码库构建单元、投喂计划管理单元、预警规则管理单元、投喂信息管理单元以及数据收发单元。所述用户管理单元用于管理不同用户登录系统的权限;所述水域设置单元用于设置不同水域的长、宽、深、面积以及养殖品种基本信息;所述条形码库构建单元用于在系统数据库中构建各类投喂料的条形码信息;所述投喂计划管理单元根据不同水产品在不同的养殖环境和生长期的摄食规律设定或更新投喂料名称、投喂时间、投喂量以及投喂路线;所述预警规则管理单元用于制定和管理投喂料的使用标准和规范,如果超出规定使用范围,则产生报警信号;所述投喂信息管理单元用于存入和取出投喂过程中采集的实际投喂料信息、实际投喂量信息和实际投喂位置坐标信息,以及统计管理投喂过程历史数据;数据收发单元用于接收或发送数据或指令。如图3所示,养殖投喂信息采集监控系统的实现过程整体上分为三部分:采集准备、采集过程和统计显示。
其中,采集准备是为投喂数据的采集准备好基础数据和配置数据,这些数据后期通常不会修改。采集准备阶段具体内容如下:
(1)水域边界点设置
水产品养殖水域通常是形状较为方正的塘口,利用GPS定位模块获取水域的边界点坐标信息,并上传至服务器端。通过水域相邻边界点依次连接形成的封闭区域即确定一个水域的整体范围,封闭区域作为该水域计划投喂路线制定的参考范围。例如一个矩形水域,采集水域的四个顶点以及每条边的中点坐标,从而确定水域的边界范围。
在实际调研中发现水域形状都较为方正,不存在一个水域内嵌在另一个水域的情况,因此在本发明中不考虑水域相互内嵌的情况。
(2)投喂计划设置
不同水产品在不同生长期、不同季节和不同水质环境中,摄食率和活动规律不同,根据养殖历史数据和养殖户的养殖经验制定投喂计划。投喂计划包括投喂时期、投喂料名称、投喂时间、一次投喂量和投喂路线。投喂计划通过终端应用进行配置写入,投喂计划配置完成后,存储到服务器端,系统定时发送通知至客户端提醒用户及时进行投喂作业。其中,投喂路线是由一系列航点坐标构成的航线,投喂路线的配置在终端应用中通过地图插件规划对应水域范围内的投喂路线。
(3)信息采集周期设置
在投喂开始和投喂结束之间按照固定的信息采集周期定时采集投喂状态数据。对信息进行周期采集是为了能够实时控制船体的航向、监控储料仓中的投喂料剩余量以及投喂路线,用户按需设置合适的采集周期粒度。
(4)条形码库构建
在服务器端采购入库时,通过内接到中国物品编码中心数据平台,在扫描商品上的条形码时构建一套系统内部的条码库。条形码信息表设计的字段如表1所示:商品条形码、商品名称、类别、描述、规格、供应单位名称以及联系方式,其中条形码作为主键。对于没有条形码的商品,例如来自长期合作的农家或个体户没有申请条码注册的投喂料,在采购时系统自动为其生成条形码。
表1商品条形码信息表
(5)规则库构建
饲料、添加剂等应该按照现有标准、法规要求的剂量和范围去使用,为防止出现滥用现象,系统制定一套规则库。规则信息表设计的字段如表2所示:唯一标识、商品标识、过期日期、适用对象、适用阶段、一次使用量要求以及施用时间间隔要求,其中“唯一标识”字段作为主键,商品标识是外键,对应商品条形码信息表中的“商品条形码”。
表2规则信息表
投喂数据的采集过程发生在每次对水域进行投喂时,即投喂过程。一次投喂过程包含投喂料倒入投喂装置的储料仓、投喂装置开始投喂、投喂装置结束投喂。投喂数据的采集过程具体步骤如下:
(6)条形码扫描
数据采集控制装置接收投喂料添加指令后,采集重量传感器数值,然后利用扫码枪扫描投喂料条形码,并向服务器端查询验证该投喂料的条形码信息。如果条形码信息与条形码库中记录匹配则验证成功,并将投喂料倒入储料仓;否则验证失败,需要条形码管理单元为该投喂料构建条形码,构建完成后再重新执行步骤(6)条形码扫描。当投喂料添加完毕时,数据采集控制装置接收到投喂料添加结束指令后,向服务器端发送获取投喂计划请求,同时采集重量传感器数值,并缓存投喂料的条形码和投喂料重量信息,本实施例中,投喂料的重量=投喂料倒入储料仓后的投喂料重量信息-投喂料倒入储料仓前的投喂料重量信息;
(7)投喂开始时数据上传
投喂状态数据包含重量传感器数值、GPS定位的坐标、航向信息和时间信息。在数据采集控制装置接收投喂开始指令后,采集重量传感器数值、GPS定位的位置坐标和航向信息,将采集的投喂状态数据以及缓存中的条形码和投喂料重量信息上传至服务器端存储,设置投喂料添加状态为运行中状态,同时根据投喂计划和PID导航算法计算数据采集控制装置的投料速度和航向,船体开始启动,投喂设备开始投料。不同投喂设备输送方式和出料方式设计各不相同,在此不做限定。
(8)投喂数据定时上传
中心处理器内部使用定时器机制对步骤(3)的信息采集周期进行定时,当定时时间到,则采集所述投喂状态数据,中心处理器进行分析处理并控制船体的航向,同时上传所述投喂状态数据至服务器端。数据采集控制装置按照预设信息采集周期定时采集投喂状态数据、分析处理投喂状态数据、上传投喂状态数据,直到投喂结束。
(9)投喂结束时数据上传
数据采集控制装置接收投喂结束指令后,投喂设备关闭投喂,船体停止前进,采集所述投喂状态数据并上传至服务器端,设置所述投喂料添加状态为结束状态。
统计显示发生在投喂过程中以及投喂结束后,在投喂过程中可以实时监控投喂路线和投喂料的剩余量,投喂结束后可以查看投喂历史数据。
(10)投喂状态统计显示
数据采集控制装置在投喂开始后上传的所有传感器采集的重量值、GPS定位的坐标以及航向信息,客户端应用通过访问服务器端的Web API实时获取并绘制投喂路线,从而实现对储料仓中投喂料重量和投喂路线的监控。
由于数据采集控制装置是无人投喂装置,在自动导航开发过程中,考虑数据采集控制装置遇到特殊情况,例如当投喂位置信息表明数据采集控制装置遇到障碍物或实际投喂路线偏离计划投喂路线时,为了解决此类问题,本系统设计远程终端实时控制数据采集控制装置。终端应用向服务器端发送远程控制请求,服务器端收到远程控制请求后,根据相关参数生成指令发送至数据采集控制装置,数据采集控制装置监听到服务器端的远程控制指令后,停止自动导航程序并执行远程控制指令。远程终端控制的优先级高于自动导航,以便在出现特殊情况时能够迅速接管对投喂装置的控制权。
在本实施例中,数据采集控制装置接收投喂开始指令后,数据采集控制装置根据服务器端下传的计划投喂量、计划投喂路线全程长度估算投料速度,投料速度=计划投喂量/(计划投喂路线全程长度/投喂设备的航行速度),理想情况下投喂设备的航向速度视为匀速。所述投料速度的控制,在不同投喂设备上的实现方式各不相同,若通过输送电机进行投喂,可以通过输送电机的震动功率控制投料速度,若通过撒料盘进行投喂,可以通过撒料盘的转速控制投料速度,此外,还可以结合投喂设备的航行速度,将投喂设备的多种参数相结合等控制实现对投料速度以及投料量的控制。
在本实施例中,由于养殖水域面积小,可忽略海拔高度的变化,养殖水域视作处于同一个水平面,因此定位模块定位的坐标信息表示为(x,y),其中x代表经度,y代表纬度,单位都为度。
表3投喂记录表
id |
mach_id |
start_time |
end_time |
pond_id |
唯一标识 |
投喂装置标识 |
投喂起始时间 |
投喂结束时间 |
水域标识 |
表4投喂料关联表
表5投喂路线关联表
id |
feed_rec_id |
coordinate |
angle |
weight |
time |
唯一标识 |
投喂记录唯一标识 |
定位的坐标 |
旋转角度 |
重量传感器数值 |
采集时间 |
在本实施例中,服务器端投喂过程相关数据的存储样式设计如表3、表4以及表5所示,包含投喂记录表、投喂料关联表、投喂路线关联表,通过三个表唯一确定一次投喂过程。
一次投喂过程完成时投喂料的投喂量=投喂开始前投喂料重量–投喂结束时投喂料重量,投喂开始前投喂料重量在步骤(6)条形码扫描计算得到。投喂结束时投喂料重量=投喂结束时重量传感器数值–投喂料添加前重量传感器数值。在投喂过程中某个时间点投喂料的投喂量计算公式类似投喂完成时投喂料的投喂量计算公式,服务器端在投喂开始到投喂结束期间判断上传的投喂状态数据是否触发预警规则,如果投喂料使用量超过规定范围或投喂时间间隔过短等则触发报警并发送报警通知,同时系统将报警信息存入数据库备案。
此外,本实施例中,所述一种养殖投喂信息采集监控方法,包括以下步骤:
步骤1,数据采集控制装置接收投喂料添加开始指令后,通过称重模块获取投喂料重量信息,设置投喂料添加状态为运行中状态;
步骤2,所述数据采集控制装置通过条形码扫描模块扫描投喂料的条形码,并获取所述投喂料的条形码信息,将所述条形码信息传输至服务器端验证,验证通过后向投喂设备的储料仓中倒入投喂料;
步骤3,所述数据采集控制装置接收投喂料添加结束指令后,通过所述称重模块获取投喂料重量信息,并缓存投喂料的条形码和投喂料重量信息,设置所述投喂料添加状态为结束状态,同时向服务器端发送获取投喂计划请求;
步骤4,所述数据采集控制装置接收投喂开始指令后,获取投喂料重量信息、投喂位置信息、航向信息和时间信息,并传输至服务器端存储,同时启动投喂设备,根据所述投喂计划开始投喂操作;
步骤5,所述数据采集控制装置根据预设信息采集周期,定期获取投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息,并根据所述位置信息和航向信息开始自动导航投喂作业,直至接收投喂结束指令;
步骤6,所述数据采集控制装置接收投喂结束指令后,获取投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息,并传输至服务器端,同时停止投喂操作并关闭所述投喂设备。
本实施例中,所述步骤2包括:
步骤2-1,通过所述数据采集控制装置中的条形码扫描模块扫描投喂料的条形码并获取所述投喂料的条形码信息;
步骤2-2,将所述投喂料的条形码信息传输至服务器端进行验证;
步骤2-3,如果所述投喂料的条形码信息属于条码库,则所述服务器端发送条形码验证成功标记至数据采集控制装置,所述数据采集控制装置发出条形码验证成功的提示音;
步骤2-4,如果所述投喂料条形码信息不属于条码库,则所述服务器端发送条形码验证失败标记至数据采集控制装置,所述数据采集控制装置发出条形码验证失败的提示音。
本实施例中,所述步骤4包括:
步骤4-1,中心处理器检查投喂料添加状态,如果所述投喂料添加状态为运行中状态,则所述报警模块发出报警信号;
步骤4-2,采集所述投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息;
步骤4-3,所述数据采集控制装置根据当前位置信息、航向信息、计划投喂量和计划投喂路线计算投料速度和投喂设备的下一步旋转角度;
步骤4-4,所述数据采集控制装置通过控制电机和舵机控制投喂设备的投料速度和投喂路线;
步骤4-5,将所述投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息以及缓存中的信息传输至服务器端,其中,所述缓存中的信息包括投喂料的条形码信息和投喂料重量,具体的,由于所述称重模块采集的投喂料重量信息代表储料仓中的剩余量的重量,在某些情况下不等于投喂料的重量,因此投喂料重量为投喂料添加后与投喂料添加前采集的重量之差。
步骤4-6,服务器端将上传数据存入数据库。
本实施例中,所述步骤5包括:
步骤5-1,中心处理器设定信息采集周期,当定时时间到,采集投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息;
步骤5-2,如果所述投喂料重量信息或位置信息持续不变超过预设超时时间,则所述报警模块发出报警信号;
步骤5-3,如果所述投喂料重量信息小于预设重量阈值,则所述报警模块发出报警信号;因此,能够在储料仓中投喂料不足的情况下及时向储料仓补给投喂料。
步骤5-4,根据所述位置信息、航向信息和计划投喂路线上下一目标航点信息,计算所述数据采集控制装置的下一步旋转角度,中心处理器控制电机和舵机完成相应动作;
步骤5-5,将所述投喂料重量信息、位置信息、航向信息和时间信息发送至服务器端存储。
综上所述,本发明提供一种养殖投喂信息采集监控系统和方法与现有的投喂信息采集方法相比有如下特点:
1.本发明将投喂信息的采集实施在整个投喂行为过程中,保证投喂信息的及时性、完整性和可靠性;
2.本发明通过制定投喂计划控制投料速度和投喂路线,实现投喂均匀、投喂量精准控制,从而降低养殖成本,减少过剩饲料造成水质污染;
3.本发明能够在客户端实时监控投喂过程,当出现异常情况时,不仅能收到报警通知,还能够及时接管数据采集控制装置的控制权;
4.本发明利用扫码技术快捷准确获取投喂料的基本信息,利用传感称重技术实时监控储料仓的投喂料重量,利用GPS定位技术监控投喂路线,进而确立一次完整的可追溯的投喂过程。本发明具有采集及时、信息准确、数据可靠、自动化程度高的特点,尤其在规模化养殖中具有很大的推广价值。
具体实现中,本发明还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本发明提供的一种养殖投喂信息采集监控系统和方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简称:RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。