CN110597333B - 一种基于物联网的猪舍环境监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的猪舍环境监控系统，包括巡检机器人、主控制器、远程服务器、各个控制终端以及设置在每一头猪身上的编号唯一的RFID标签，巡检机器人安装在猪舍上方，用于采集猪舍内的视频图像、温湿度参数以及空气质量参数，并将采集到的参数经无线方式实时发送到主控制器，主控制器接收并完成数据的处理分析，实现猪舍当前环境的评估、每一头猪生长情况的计算以及状态的评估，并基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，实现猪舍环境调控设备、巡检机器人的工作状态的修改。本发明实现了猪舍内环境全方位的检测。
Description
技术领域
本发明涉及养殖技术领域，具体涉及一种基于物联网的猪舍环境监控系统。
背景技术
养猪业是我国农业中的重要产业，对保障肉食品安全供应有重要作用，我国养猪业正由传统养猪业向现代养猪业转变，无论是养殖模式、区域布局还是生产方式、生产能力都在发生显著变化。未来的养猪发展方向主要在“适度规模养殖”、“智能猪业”、“动物福利”、“低碳排放”等4个方面。
猪舍是开展养猪生产必要的物质基础条件。猪舍环境的科学合理性直接影响猪群的正常生长和生产，与猪群疾病控制、污染防治等密切相关，直接关系到养猪生产的经济效益。
目前，现有的猪舍环境监控系统普遍采用空气和温湿度检测的方式进行猪舍环境的监控，而传感器的布置方式均为固定的，普遍存在功能单一、监测范围固定、后期维护困难等缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的猪舍环境监控系统，可实现猪舍内环境的全方位监测。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于物联网的猪舍环境监控系统，包括巡检机器人、主控制器、远程服务器、各个控制终端以及设置在每一头猪身上的编号唯一的RFID标签，巡检机器人安装在猪舍上方，用于采集猪舍内的视频图像、温湿度参数以及空气质量参数，并将采集到的参数经无线方式实时发送到主控制器，主控制器接收并完成数据的处理分析，实现猪舍当前环境的评估、每一头猪生长情况的计算以及状态的评估，并基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，实现猪舍环境调控设备、巡检机器人的工作状态的修改，并将接收到数据及其处理分析的结果发送到远程服务器进行储存；主控制器还接收来自于人机交互界面以及手机APP的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端，实现对环境调控设备、巡检机器人工作状态的修改。
进一步地，所述巡检机器人采用轨道式巡检机器人，轨道安装在猪舍的上方，巡检机器人沿轨道实现巡检。
进一步地，所述巡检机器人上通过蛇形机器人搭载有360度全景摄像头、温湿度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、二氧化碳传感器，可实现猪舍全范围数据的采集。
进一步地，所述主控制器内设有：
图像提取模块，用于调用视频取帧脚本，每隔一定帧数获取一张图像；
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异常点检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，实现二值化图像中异常点的检测，主要包括粪便内红色分泌物点、猪皮肤异常点、猪嘴唇异常点、蹄子异常点、眼角异常点等，用于实现猪病的及时发现；
猪舍内污物检测模块，基于完成二值化处理的图像，连通分量外接矩形的长宽比进行污物覆盖体积的估算，完成猪舍内污物情况的监测；
猪生长情况计算模块，基于完成二值化处理的图像实现RFID标签的识别，实现猪身份信息的确认，然后，连通分量外接矩形的长宽比进行猪体积的估算，并将此次的计算结果与上一次的计算结果作差求解，输出猪生长情况结果；
猪舍内环境评估模块，用于根据接收到的气体采集参数、温湿度传感器以及猪舍内污物检测模块的检测结果输出对应的评估结果。
进一步地，还包括内载于RFID标签上的温度传感器和姿态传感器，用于实现猪体温和姿态信息的定时采集，并将采集到的信息通过无线的方式发送至主控制器，所述主控制器内设有一猪状态评估模块，用于根据接收到的猪体温数据、姿态信息、猪生长情况计算模块的计算结果输出猪的状态评估结果，评估结果包括：正常生长、生长缓慢、生长滞后、病态。
进一步地，所述主控制器内设有：
GSM通讯模块，用于在猪舍内污物检测模块和/猪舍内环境评估模块和/异常点检测模块和/猪状态评估模块的结果落入预设的门限时启动，调用相应的短信模板，完成预警短信的编辑发送。
进一步地，所述主控制器内设有：
数据整理模块，以每一头猪的RFID标签为基准实现每头猪养殖数据的整理；
数据储存模块，用于实现监控过程中所有历史数据的储存。
本发明具有以下有益效果：
1)基于悬挂式轨道巡检机器人进行监测端的布置，在不占用地面空间的同时，整个监测端的位置是可以根据需要调整的，大大方便了后期的维护，以及监测范围的可调。
2)基于传感器以及摄像头同时进行猪舍内环境数据的采集，前者用于采集空气、温湿度数据以及猪群活动状态数据、体温数据，后者用于采集粪便以及猪群外表数据，从而实现了猪舍内环境全方位的检测。
3)系统自带预警功能，可以及时的发现猪群的异常，从而减少损失。
4)每一头猪自带一组养殖生长参数，数据清晰，一目了然，用户可以很清楚的了解到每一头猪的生长情况。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于物联网的猪舍环境监控系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于物联网的猪舍环境监控系统，包括巡检机器人、主控制器、远程服务器、各个控制终端以及设置在每一头猪身上的编号唯一的RFID标签，巡检机器人安装在猪舍上方，用于采集猪舍内的视频图像、温湿度参数以及空气质量参数，并将采集到的参数经无线方式实时发送到主控制器，主控制器接收并完成数据的处理分析，实现猪舍当前环境的评估、每一头猪生长情况的计算以及状态的评估，并基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，实现猪舍环境调控设备、巡检机器人的工作状态的修改，并将接收到数据及其处理分析的结果发送到远程服务器进行储存；主控制器还接收来自于人机交互界面以及手机APP的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端，实现对环境调控设备、巡检机器人工作状态的修改，所述手机APP注册登录后通过访问远程服务器可实现权限内数据的查看。
本实施例中，所述巡检机器人采用轨道式巡检机器人，轨道安装在猪舍的上方，巡检机器人沿轨道实现巡检，所述巡检机器人上通过蛇形机器人搭载有360度全景摄像头、温湿度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、二氧化碳传感器，可实现猪舍全范围数据的采集，蛇形机器人基于雷达和双目视觉传感器实现自身的避障和越障，360度全景摄像头、温湿度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、二氧化碳传感器上均安装有姿态传感器。
本实施例中，所述主控制器内设有：
图像提取模块，用于调用视频取帧脚本，每隔一定帧数获取一张图像；
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异常点检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，实现二值化图像中异常点的检测，采用ssd目标检测算法，主要包括粪便内红色分泌物点、猪皮肤异常点(如斑块)、猪嘴唇异常点、蹄子异常点(如有丘疹或红斑)、眼角异常点(如两眼有多量粘液或脓性分泌物)等，用于实现猪病的及时发现；
猪舍内污物检测模块，基于完成二值化处理的图像，连通分量外接矩形的长宽比进行污物(粪便等)覆盖体积的估算，完成猪舍内污物(粪便等)情况的监测；
猪生长情况计算模块，基于完成二值化处理的图像实现RFID标签的识别，实现猪身份信息的确认，然后，连通分量外接矩形的长宽比进行猪体积的估算，并将此次的计算结果与上一次的计算结果作差求解，输出猪生长情况结果；
猪舍内环境评估模块，用于将接收到的气体采集参数、温湿度传感器以及猪舍内污物检测模块的检测结果输入预设的BP神经网络模型输出对应的评估结果；
GSM通讯模块，用于在猪舍内污物检测模块和/猪舍内环境评估模块和/异常点检测模块和/猪状态评估模块的结果落入预设的门限时启动，调用相应的短信模板，完成预警短信的编辑发送；
数据整理模块，以每一头猪的RFID标签为基准实现每头猪养殖数据的整理；
数据储存模块，用于实现监控过程中所有历史数据的储存；
中央处理器，用于协调各模块实现工作。
本实施例中，还包括内载于RFID标签上的温度传感器和姿态传感器，用于实现猪体温和姿态信息的定时采集，并将采集到的信息通过无线的方式发送至主控制器，所述主控制器内设有一猪状态评估模块，用于根据接收到的猪体温数据、姿态信息、猪生长情况计算模块的计算结果输出猪的状态评估结果，评估结果包括：正常生长、生长缓慢、生长滞后、病态。所述猪状态评估模块采用BP神经网络模型。
本实施例中，所述猪舍环境调控设备包括安装在猪舍内的制热设备、制冷设备、通风设备以及清粪设备。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：包括巡检机器人、主控制器、远程服务器、各个控制终端以及设置在每一头猪身上的编号唯一的RFID标签，巡检机器人安装在猪舍上方，用于采集猪舍内的视频图像、温湿度参数以及空气质量参数，并将采集到的参数经无线方式实时发送到主控制器，主控制器接收并完成数据的处理分析，实现猪舍当前环境的评估、每一头猪生长情况的计算以及状态的评估，并基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，实现猪舍环境调控设备、巡检机器人的工作状态的修改，并将接收到数据及其处理分析的结果发送到远程服务器进行储存；主控制器还接收来自于人机交互界面以及手机APP的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端，实现对环境调控设备、巡检机器人工作状态的修改；所述主控制器内设有：
图像提取模块，用于调用视频取帧脚本，每隔一定帧数获取一张图像；
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异常点检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，实现二值化图像中异常点的检测，主要包括粪便内红色分泌物点、猪皮肤异常点、猪嘴唇异常点、蹄子异常点、眼角异常点，用于实现猪病的及时发现；
猪舍内污物检测模块，基于完成二值化处理的图像，连通分量外接矩形的长宽比进行污物覆盖体积的估算，完成猪舍内污物情况的监测；
猪生长情况计算模块，基于完成二值化处理的图像实现RFID标签的识别，实现猪身份信息的确认，然后，连通分量外接矩形的长宽比进行猪体积的估算，并将此次的计算结果与上一次的计算结果作差求解，输出猪生长情况结果；
猪舍内环境评估模块，用于根据接收到的气体采集参数、温湿度传感器以及猪舍内污物检测模块的检测结果输出对应的评估结果。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：所述巡检机器人采用轨道式巡检机器人，轨道安装在猪舍的上方，巡检机器人沿轨道实现巡检。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：所述巡检机器人上通过蛇形机器人搭载有360度全景摄像头、温湿度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、二氧化碳传感器，可实现猪舍全范围数据的采集。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：还包括内载于RFID标签上的温度传感器和姿态传感器，用于实现猪体温和姿态信息的定时采集，并将采集到的信息通过无线的方式发送至主控制器，所述主控制器内设有一猪状态评估模块，用于根据接收到的猪体温数据、姿态信息、猪生长情况计算模块的计算结果输出猪的状态评估结果，评估结果包括：正常生长、生长缓慢、生长滞后、病态。
5.如权利要求1所述的一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：所述主控制器内设有：
GSM通讯模块，用于在猪舍内污物检测模块和/猪舍内环境评估模块和/异常点检测模块和/猪状态评估模块的结果落入预设的门限时启动，调用相应的短信模板，完成预警短信的编辑发送。
6.如权利要求1所述的一种基于物联网的猪舍环境监控系统，其特征在于：所述主控制器内设有：
数据整理模块，以每一头猪的RFID标签为基准实现每头猪养殖数据的整理；
数据储存模块，用于实现监控过程中所有历史数据的储存。
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- 2019-10-24 CN CN201911014711.3A patent/CN110597333B/zh active Active
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