CN110442174A - 一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，包括：数据采集模块、中央处理器和远程平台；其中，所述数据采集模块，用于采集养殖大棚内各种设备的状态信息，并发送给中央处理器；所述中央处理器，用于接收所述数据采集模块的状态信息，经过中央处理器进行比较分析处理之后，完成对设备的监控和控制；所述远程平台系统，用于实时全面显示养殖大棚内的各类状态信息，也可以对养殖大棚进行远程控制。本发明所述基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统是一个智能化、信息化系统，采用本发明所述基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，可以实现对养殖大棚的自动控制、远程监控、防盗报警、应急处理，提高养殖的智能化和自动化水平。

Description

一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统

技术领域

本发明属于大棚养殖系统安全智能监控技术领域，特别涉及一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统。

背景技术

随着社会的发展和养殖技术的进步，目前的大棚养殖技术正在向规模化、方向发展，几万只、十几万只的大型养殖场随处可见。但是，随之也出现了各种问题，主要体现在以下几个方面：

1、养殖场考虑环境因素一般都会安置在离村镇、城区等人口聚集地比较远的地方，人口密度低，生活环境差；很多养殖户搬离了自己原来的家，搬到养殖场；购物、生活、出行都非常不方便。

2、很多养殖户的文化水平不高，没有专业的饲养动植物养殖和疾病治疗方面的知识，当饲养动植物出现疾病时，很容易出现病急乱投医或者手足无措的现象；错过最佳治疗时机，造成不必要的经济损失。

3、由于饲养动植物各类饲养动植物饲养的特性，在饲养动植物育雏的时候，育雏棚内需要保持较高的温度，育雏棚内都比较密闭，同时棚内安装有简易的燃煤炉进行采暖；燃煤炉在使用过程中极易出现煤炭燃烧不充分产生一氧化碳，养殖户在里面作业时很容易出现一氧化碳中毒，危及生命。

因此只有加快养殖大棚智能化升级，提高饲养动植物养殖大棚的智能化水平，才能有效的解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，用于解决现有技术中存在的诸多问题。

一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，包括数据采集模块、中央处理器和远程平台；其中，

所述数据采集模块，用于采集养殖大棚内各种设备的状态信息，并发送给中央处理器；

所述中央处理器，用于接收所述数据采集模块的状态信息，经过中央处理器进行比较分析处理之后，完成对设备的监控和控制；

所述远程平台系统，用于实时全面显示养殖大棚内的各类状态信息，也可以对养殖大棚进行远程控制。

作为本发明实施例的优选，所述数据采集模块包括水量采集设备、水质采集设备、饲料余量采集设备、光照强度采集设备、天气信息采集设备、室内温度采集设备、室内湿度采集设备、饲养动植物群落密度采集设备、监控设备、室内气体浓度采集设备。

作为本发明实施例的优选，中央处理器包括数据转换单元、数据存储单元和数据处理单元；

所述数据转换单元将数据采集模块发送的采集数据进行数据格式统一化处理，在数据转换单元内部定义数据结构，对数据类型进行分类，并进行统一处理数据格式；

所述数据存储单元用于存储各种设备在养殖大棚内需要调试到的标准数据，在数据存储单元内建立各项设备的标准数据库方便数据处理单元进行调用；

所述数据处理单元实现对数据采集模块发送的采集数据进行计算和分析，通过将采集的数据与数据存储单元内的数据库信息进行比对和分析，将分析结果发送给后台服务器进行后续执行。

作为本发明实施例的优选，中央处理器还包括协议封装模块和协议解析模块，经过数据处理单元处理后的数据通过协议封装模块进行协议封装，按照当前支持的数据通信协议进行数据封装，通过协议解析模块与协议封装对应，完成互联网数据的解析，数据封装和解析模块通过网络接口与互联网相连接。

作为本发明实施例的优选，所述数据存储模块包括饲养动植物信息模块和设备监控信息模块；

所述饲养动植物信息模块包含每一天食用的饲料总量、每一天总的饮水量、每一次预防和治疗疾病时投放的药剂名称和用量、饲养过程中出现的疾病和治疗记录、饲养全程的视频图像；

所述设备监控信息模块包括大棚外内部的监控图像和视频以及各种监测和采集设备的数据信息。

作为本发明实施例的优选，还包括报警模块，所述报警模块与所述中央处理器电性连接；所述报警模块包括红、黄、绿三色指示灯，三色指示灯分别代表三种不同工作状态的预警级别。

本发明所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，具有以下有益效果：

本发明提供一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统是一个智能化、信息化系统包括数据采集模块、中央处理器和远程平台，采用本发明所述安全智能养殖大棚系统，可以实现对饲养动植物养殖大棚的自动控制、远程监控、防盗报警、应急处理，提高饲养动植物养殖的智能化和自动化水平。

发明所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，且能够对养殖大棚内的各项数据进行自动化收集和处理，大大的提高了管理人员对养殖大棚进行精细化管理，降低了工作人员的劳动强度，同时安全可靠，降低了养殖大棚的管理成本和人工成本。

附图说明

图1显示为本发明基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明实施例提供一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，具体包括数据采集模块、中央处理器和远程平台系统；其中，数据采集模块，用于采集养殖大棚内各种设备的状态信息；中央处理器用于接收数据采集模块的状态信息，经过中央处理器的分析处理之后，控制执行元件完成对养殖大棚内各项设备的控制动作。远程平台系统，用于实时全面显示养殖大棚内的各类状态信息，也可以对养殖大棚进行远程控制。

参见图1所示，在本实施例中，信息采集模块中的水量采集设备为压力传感器，安装在供水桶的底部和饮水水槽的底部，通过感知压力来判断所述饮水桶和所述饮水水槽的液位高度；水质采集设备为水质检测仪，水质检测仪分别安装在供水桶和饮水槽，检测供水水桶水质和饮水槽内水质，所述饲料余量采集设备为摄像头，可以实时查询显示饲料槽中的饲料余量；所述光照强度显示设备为光照传感器，分布在养殖棚内，主要安装于光源处和光线较暗的角落里，用于测量养殖棚内的光照强度；所述天气信息采集设备为包括风速传感器、雨雪传感器、空气温度传感器在内的综合气象站，其中所述风速传感器用于测量养殖棚外的实时风速，所述雨雪传感器用于测量是否有降雨或者降雪，空气湿度传感器用于测量当前的空气温度；所述室内温度采集设备和所述室内湿度传感器可以使用温湿度传感器DHT11；群落密度采集设备为红外摄像头，所述饲养动植物群落密度采集设备安装在养殖棚内无死角的位置，根据覆盖整个养殖棚内区域的要求安装于养殖棚的四个角落还有其他位置，可以实时观察饲养动植物群落分布情况；所述监控设备为红外摄像头，安装在养殖棚外、道路口和其他视野比较开阔的位置，可以实时观察到养殖棚周围的情况；室内气体浓度采集设备为气体浓度传感器，对于养殖棚内主要的有害气体而言，所述气体浓度采集设备可以一般可以直接为一氧化碳传感器MQ-7。

在本实施例中，在本实施例中，中央处理器包括数据转换单元、数据存储单元和数据处理单元、动作控制模块、协议封装模块和协议解析模块；数据转换单元将数据采集模块发送的监测数据进行数据格式统一化处理，在数据转换单元内部定义数据结构，对数据类型进行分类，并进行统一处理数据格式，数据存储单元用于存储轴长偏差和虚位规格偏差的标准数据，在数据存储单元内存储各种设备在养殖大棚内需要调试到的标准数据，在数据存储单元内建立各项设备的标准数据库方便数据处理单元进行调用。

在本实施例中，数据处理单元实现对数据采集模块发送的监测数据进行计算和分析，通过将检测数据(数据采集模块发送的检测数据)与数据存储单元内的数据库信息进行比对和分析，将分析结果发送给后台服务器。

在本实施例中，所述数据处理单元将数据采集模块传回的数据发送给数据处理单元；通过数据处理单元与数据存储单元内的标准值进行对比，数据处理单元用于将得到的检测数据与标准值做对比，然后通过执行系统对设备的运行状态进行调整(比如，养殖大棚内设定的最佳适宜温度为20℃，当数据采集模块采集到的温度数据高于或低于20℃时，中央处理器会发送信号给空调系统来调整养殖大棚的温度)。

在本实施例中，数据采集模块采集的数据信息可以根据相同传感器在不同位置的平均值来进行计算，比如在养殖大棚内的各个位置设置有多个温度传感器和湿度传感器，可能不同位置的温度传感器和湿度传感器所显示的数据会有所不同，可以根据计算公式：(在本实施例中，n≥2)计算出平均值并将平均值发送给数据处理单元；通过数据处理单元与数据存储单元内的标准值(主要为养殖大棚内各种设备的公差标准值)；数据处理单元用于将得到的检测数据与标准值做对比。

在本实施例中，协议封装模块和协议解析模块，经过数据处理单元处理后的数据通过协议封装模块进行协议封装，按照当前支持的数据通信协议进行数据封装，数据通信协议包括但不限于TCP/IP协议，通过协议解析模块与协议封装对应，完成互联网数据的解析，数据封装和解析模块通过网络接口与互联网相连接，将数据信息发送给后台服务器，安全策略等也写在网络接口上。

在本实施例中，中央处理器内还设有执行系统动作控制模块，所述动作控制模块将数据处理单元处理后的关于中央处理器得出的OK和NG信号进行处理，通过继电器分别输出控制电信号。在本实施例中，动作控制模块主要是将数据处理单元处理后的关于马达轴长得出的OK和NG信号进行处理，通过继电器分别输出控制电信号给相关的执行元器件。

在本实施例中，数据存储单元为数据存储芯片和电脑硬盘，其中数据存储芯片可采用EEPROM存储芯片或者使用所述中央处理器的ARM系列嵌入式芯片的存储空间，主要用来存储所述安全智慧无人养殖大棚系统的设定阈值，主要包括：风速报警阈值、室内温度报警阈值、一氧化碳浓度报警阈值、饮水槽供水设定值、开灯光照阈值等；所述电脑硬盘主要用来存储养殖棚内实时的饲养动植物养殖视频信息和所述监控设备的监控视频记录，其中所述监控视频记录可以自动覆盖节约存储空间；所述饲养动植物养殖视频信息可以手动复制、删除、剪切，该类视频信息通过所述控制平台上传和查询，消费者或者食品加工商在获取相关权限之后，可以实时查看这些视频信息。

在本实施例中，执行系统中的所述正常处理系统由水泵电动开关、电动供水阀门、消毒设备、清洗设备、棚内灯的继电器开关、排气扇、电动供料阀门、电动推拉棚门等；其中水泵电动开关接入在水泵供电电路上，当供水水桶内水位过低时，开启供水水泵供水；电动供水阀门安装在向饮水槽供水的管路上，当饮水槽内水位过低时，电动供水阀门打开尽心供水；消毒设备安装在供水水桶处和饮水槽处，供水水桶处的消毒设备用于对抽取的禽类饮用水进行消毒，饮水槽处的消毒设备用于对饮水槽内的饲养动植物饮用水进行消毒，保证禽类饮用水的清洁，同时该设备也可用于对饲养动植物水溶药物的投放；清洗设备安装于饮水槽处，当发现饮水槽过脏时，对饮水槽进行清理；所述棚内灯的继电器开关用于开启或者关闭棚内的电灯；所述排气扇用于当室内温度过高或者一氧化碳浓度超过设定值时，开启排风，更新棚℃内空气；所述电动供料阀门用于当饲料槽内饲料不够时，自动添加饲料；所述电动推拉棚门用于饲养动植物放风时打开棚门，饲养动植物放风结束时关闭棚门。

在本实施例中，基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统还包括报警模块，所述报警模块与所述中央处理器电性连接，其中，报警模块包括红、黄、绿三色指示灯(图中未标示)，三色指示灯分别代表养殖大棚的不同工作状态的预警级别，例如：当红色指示灯亮起时，代表养殖大棚工作状态预警级别为最高级，这时，需要将养殖大棚内的各项设备进行全面彻底检查；当黄色指示灯亮起时，代表养殖大棚内设备的工作状态预警级别为次高级，这样，只需要需要对部分设备进行检查，只需要随时进行监测养殖大棚内的工作状态就可以了；当绿色指示灯亮起时，代表养殖大棚系统处于正常的工作状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，包括：数据采集模块、中央处理器和远程平台；其中，

所述数据采集模块，用于采集养殖大棚内各种设备的状态信息，并发送给中央处理器；

所述中央处理器，用于接收所述数据采集模块的状态信息，经过中央处理器进行比较分析处理之后，完成对设备的监控和控制；

所述远程平台系统，用于实时全面显示养殖大棚内的各类状态信息，也可以对养殖大棚进行远程控制。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，其特征在于：所述数据采集模块包括水量采集设备、水质采集设备、饲料余量采集设备、光照强度采集设备、天气信息采集设备、室内温度采集设备、室内湿度采集设备、饲养动植物群落密度采集设备、监控设备、室内气体浓度采集设备。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，其特征在于：中央处理器包括数据转换单元、数据存储单元和数据处理单元；

所述数据转换单元将数据采集模块发送的采集数据进行数据格式统一化处理，在数据转换单元内部定义数据结构，对数据类型进行分类，并进行统一处理数据格式；

所述数据存储单元用于存储各种设备在养殖大棚内需要调试到的标准数据，在数据存储单元内建立各项设备的标准数据库方便数据处理单元进行调用；

所述数据处理单元实现对数据采集模块发送的采集数据进行计算和分析，通过将采集的数据与数据存储单元内的数据库信息进行比对和分析，将分析结果发送给后台服务器进行后续执行。

4.根据权利要求3所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，其特征在于：中央处理器还包括协议封装模块和协议解析模块，经过数据处理单元处理后的数据通过协议封装模块进行协议封装，按照当前支持的数据通信协议进行数据封装，通过协议解析模块与协议封装对应，完成互联网数据的解析，数据封装和解析模块通过网络接口与互联网相连接。

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，其特征在于：所述数据存储模块包括饲养动植物信息模块和设备监控信息模块；

所述饲养动植物信息模块包含每一天食用的饲料总量、每一天总的饮水量、每一次预防和治疗疾病时投放的药剂名称和用量、饲养过程中出现的疾病和治疗记录、饲养全程的视频图像；

所述设备监控信息模块包括大棚外内部的监控图像和视频以及各种监测和采集设备的数据信息。

6.根据权利要求1所述的基于边缘计算物联网的自动化大棚养殖系统，其特征在于：还包括报警模块，所述报警模块与所述中央处理器电性连接；所述报警模块包括红、黄、绿三色指示灯，三色指示灯分别代表三种不同工作状态的预警级别。