CN111105518A - 养殖巡检系统 - Google Patents

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梁磊
夏晴
吴炜杰
赵贤相
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    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/20—Checking timed patrols, e.g. of watchman
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry

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Abstract

本发明涉及到一种养殖巡检系统，其特征是：包括巡检模块、充电模块、导轨和服务器；所述巡检模块由主控模块，信息采集模块，电池模块，无线模块，充电锁紧模块和报警模块组成；主控模块控制巡检模块沿导轨依次从猪圈上方经过，所述巡检模块安装的3D深度摄像头用于采集猪圈图像信息和深度信息，所述巡检模块内置的小车安装在导轨上方。本发明可适应规模较大的养殖场所；相应解决了识别猪圈内种猪的大小以及清点种猪数量的技术问题；同时，还可根据图像来监测种猪的异常状况；根据对各个猪栏猪总重量变化的统计，可以知道每个猪栏的养殖情况，从而给绩效评估提供有效的数据。

Description

养殖巡检系统
技术领域
本发明涉及家禽类养殖技术领域，特别是一种养殖巡检系统。
背景技术
我国是传统的农业大国和人口大国，农业是国民经济的支柱产业。随着我国人口的增长和生活水平的不断提高，城乡居民对高品质的畜、禽、水产等农产品以及各种粮食加工作物的需求越来越大。同时伴随着城市化进程的不断加快，农村人口大量涌进城市务工、生活，致使从事养殖业的农户数量大幅减少，导致需求与供给的矛盾日益突出，为规模化数字化智能化养殖业的进一步发展提供了广阔的空间。
随着规模的越来越大，对于养殖管理的工作量也越来越大，从而带来的养殖技术问题也日益明显。
猪圈内部的猪因站位随机的原因，体积较大的猪容易产生遮挡死角，人工清点比较困难；且猪栏环境相对较差，是的清点工作比较辛苦。对于规模化养殖来说，合理的规划补栏，出栏，以及商品资产的评估非常重要。而体重是规划的重要参数之一。通过体重的变化可以评估当前的饲养方案是否合理，是否需要调整。但是，猪易动，且不易管理，称重记录统计操作困难，也很费时间。由于称重清点的难度，工作量较大，称重，清点的频率不会很高，同时会出现一些异常的情况，例如，猪生病，逃跑。巡检时，可以监控养殖人员。
发明内容
本发明需要解决的技术问题，本发明提供了一种悬挂式多视角巡检、实时检测并统计数据和无需人工现场处理的养殖巡检系统。
为解决上述的技术问题，本发明提供了一种养殖巡检系统，包括巡检模块、充电模块、导轨和服务器；
所述巡检模块由主控模块，信息采集模块，电池模块，无线模块，充电锁紧模块和报警模块组成；
所述主控模块控制巡检模块沿导轨依次从猪圈上方经过，所述巡检模块安装的3D深度摄像头用于采集猪圈图像信息和深度信息，所述巡检模块内置的小车安装在导轨上方；
所述主控模块堆叠判断算法，用于判断图像信息是否清晰有效，是否有堆叠，从而筛选出合适的图像信息进行判断；所述主控模块具有防堆叠算法，用于堆叠状态下的数量分析；
巡检模块根据马达电机运动的距离以及预输入的猪栏位置；
所述巡检模块以猪栏外框作为长度参考，猪栏外框的尺寸预输入；
所述巡检模块根据预存的猪头，尾巴，肩部，臀部的特征点来分析图像信息，所述识别猪的个体；
所述巡检模块根据图像信息里识别出整猪，以猪栏外框的尺寸为基本参考，估算猪的体积信息；
所述巡检模块根据预输入的猪的密度和猪的体积信息算出猪的体重；
所述巡检模块根据预存的猪各个角度的图像特征分辨猪的轮廓，从而判断堆叠；
所述巡检模块根据预存堆叠的特征图片，用于堆叠情况下的数量估算。
所述巡检模块上报数量，以及体积，重量数据传输至服务器汇总，服务器分析出累计重量，平均重量，生长曲线等用于养殖规划的数据，并将该数据下发控制指令至手机等智能终端；同时，手机等智能终端可以通过人工操作下达控制指令至服务器，输入指令并控制小车到达指定位置实时获取相应数据，从而实现养殖规划。
进一步，所述信息采集模块包括3D深度摄像头和主控板，所述3D深度摄像头（4）将图片数据通过USB数据传输至主控板，所述主控板将数据信息进一步传输至主控模块，所述主控模块可以根据信息采集模块采集的图像判断和猪栏的相对位置关系。
更进一步，所述无线模块用于发送分析结果，接收控制指令，包括4G模块，GPRS模块，蓝牙，WIFI，ZigBee。
更进一步，所述小车由小车前端部和小车后端部组成，所述小车前端部通过转销与小车后端部活动连接，所述小车前端部和小车后端部底部安装有四组支撑端块，所述支撑端块两侧安装有辅助轮，所述辅助轮附着在轨道。
更进一步，所述小车后端部边角处安装有充电端头，所述充电端头外侧端面上突出有充电磁吸接头，所述充电端头通过线路与电源电连接，所述电源固定安装在小车前端部上表面，所述电源的输出端口通过线路与小车前端部地面固定安装的马达电机电连接，所述马达电机的输出端口上安装有驱动轮，所述驱动轮附着在轨道上。
更进一步，所述小车前端部和小车后端部连接端头呈圆弧状，所述小车后端部的连接端头开有活动槽，小车前端部内侧的圆弧形连接端头伸入至活动槽内。
更进一步，所述3D深度摄像头通过平衡框固定安装在小车底部，所述平衡框上端安装有旋转接头，所述旋转接头通过转轴与小车底部安装的伺服电机输出端口对接，所述伺服电机通过线路与电源电连接。
更进一步，所述轨道两侧通过支架固定在天花板上。
更进一步，所述巡检模块根据图像信息解析出猪栏的外框，从而微调位置，修正定位。
更进一步，所述巡检模块包括位置核准模块，包括但不限于接近开关，二维码，RFID。用于辅助巡检模块的定位。通过电机的转动步距可以实现定位，3D深度相机根据图像中猪栏的位置可以实现的位置的微调。
采用上述结构后，与现有技术相比较，本发明可适应规模较大的养殖场所；相应解决了识别猪圈内种猪的大小以及清点种猪数量的技术问题；同时，还可根据图像来监测种猪的异常状况；根据对各个猪栏猪总重量变化的统计，可以知道每个猪栏的养殖情况，从而给绩效评估提供有效的数据。
附图说明
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。
图1为本发明养殖巡检系统的结构示意图。
图2为本发明养殖巡检系统小车的结构示意图。
图3为本发明养殖巡检系统3D深度摄像头的结构示意图。
图中：猪圈、2为导轨、3为小车、4为3D深度摄像头、5为支架、6为活动槽、8为平衡框、9为旋转接头、10为电源、11为转销、12为充电端头、13为支撑端块、14为驱动轮、15为马达电机；
3-1为小车前端部、3-2为小车后端部、12-1为充电磁吸接头、13-1为辅助轮。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种养殖巡检系统，包括巡检模块、充电模块、导轨2和服务器；
所述巡检模块由主控模块，信息采集模块，电池模块，无线模块，充电锁紧模块和报警模块组成；
所述主控模块控制巡检模块沿导轨2依次从猪圈1上方经过，所述巡检模块安装的3D深度摄像头4用于采集猪圈1图像信息和深度信息，所述巡检模块内置的小车3安装在导轨上方；
所述主控模块堆叠判断算法，用于判断图像信息是否清晰有效，是否有堆叠，从而筛选出合适的图像信息进行判断；所述主控模块具有防堆叠算法，用于堆叠状态下的数量分析；
巡检模块根据马达电机运动的距离以及预输入的猪栏位置；
所述巡检模块以猪栏外框作为长度参考，猪栏外框的尺寸预输入；
所述巡检模块根据预存的猪头，尾巴，肩部，臀部的特征点来分析图像信息，所述识别猪的个体；
所述巡检模块根据图像信息里识别出整猪，以猪栏外框的尺寸为基本参考，估算猪的体积信息；
所述巡检模块根据预输入的猪的密度和猪的体积信息算出猪的体重；
所述巡检模块根据预存的猪各个角度的图像特征分辨猪的轮廓，从而判断堆叠；
所述巡检模块根据预存堆叠的特征图片，用于堆叠情况下的数量估算。
所述巡检模块上报数量，以及体积，重量数据传输至服务器汇总，服务器分析出累计重量，平均重量，生长曲线等用于养殖规划的数据，并将该数据下发控制指令至手机等智能终端；同时，手机等智能终端可以通过人工操作下达控制指令至服务器，输入指令并控制小车到达指定位置实时获取相应数据，从而实现养殖规划。
如图1、图2和图3所示，所述信息采集模块包括3D深度摄像头4和主控板，所述3D深度摄像头4将图片数据通过USB数据传输至主控板，所述主控板将数据信息进一步传输至主控模块，所述主控模块可以根据信息采集模块采集的图像判断和猪栏的相对位置关系。
所述无线模块用于发送分析结果，接收控制指令，包括4G模块，GPRS模块，蓝牙，WIFI，ZigBee。
如图1和图2所示，所述小车3由小车前端部3-1和小车后端部3-2组成，所述小车前端部3-1通过转销11与小车后端部3-2活动连接，所述小车前端部3-1和小车后端部3-2底部安装有四组支撑端块13，所述支撑端块13两侧安装有辅助轮13-1，所述辅助轮13-1附着在轨道2。
如图1和图2所示，所述小车后端部3-2边角处安装有充电端头12，所述充电端头12外侧端面上突出有充电磁吸接头12-1，所述充电端头12通过线路与电源10电连接，所述电源10固定安装在小车前端部3-1上表面，所述电源10的输出端口通过线路与小车前端部3-1地面固定安装的马达电机15电连接，所述马达电机15的输出端口上安装有驱动轮14，所述驱动轮14附着在轨道2上。
如图2所示，所述小车前端部3-1和小车后端部3-2连接端头呈圆弧状，所述小车后端部3-2的连接端头开有活动槽，小车前端部3-1内侧的圆弧形连接端头伸入至活动槽内。
如图2所示，所述3D深度摄像头4通过平衡框8固定安装在小车3底部，所述平衡框8上端安装有旋转接头9，所述旋转接头9通过转轴与小车底部安装的伺服电机输出端口对接，所述伺服电机通过线路与电源10电连接。
如图1所示，所述轨道2两侧通过支架5固定在天花板上。
所述巡检模块根据图像信息解析出猪栏的外框，从而微调位置，修正定位。
所述巡检模块包括位置核准模块，包括但不限于接近开关，二维码，RFID。用于辅助巡检模块的定位。通过电机的转动步距可以实现定位，3D深度相机4根据图像中猪栏的位置可以实现的位置的微调。
主控模块用于管理巡检模块里的其他所有的模块，控制信息采集，控制巡检模块的运动，通过无线模块接收指令，发送数据。控制报警模块报警。主控模块包括但不限于安卓主板。（例如K7G20）
信息采集模块用于图像信息和深度信息的采集，由一个或者多个3D深度相机4组成。进一步，多个3D深度相机4通过平衡框8与伺服电机的配合自主调整角度以获得更清晰有效的图像深度信息。
报警模块的报警提示不限于声音，同时可以采用灯光警示。
充电模块充电时，电磁铁动作，吸紧充电装置。需要巡检时，电磁铁释放，脱离充电装置充电模块，巡检模块巡查结束之后停在固定位置，充电模块负责巡检模块的供电以及对电池充电。
本发明可以通过辅助定位，如接近开关，接近开关安装在巡检模块上方，猪栏上方安装定位装置，当巡检模块上的接近开关，触碰到定位装置，接近开关动作，定位完成。如二维码，猪栏上方装有定位二维码，巡检模块上安装有扫码头，当扫码头获取到二维码信息时，定位完成，并且知道位于哪个猪栏上方。如RFID，巡检模块上安装有RFID读卡装置，猪栏上方装有RFID卡，当读卡装置检测到RFID卡时，定位完成，并且知道位于哪个猪栏的上方。
服务器用于对数据的汇总分析。通过手机等智能终端连接服务器可以下发控制指令。
主控模块控制控制巡检模块沿着导轨依次从每个猪栏上方经过。信息采集模块用于采集图像信息以及深度信息。
主控模块堆叠判断算法，用于判断图像信息是否清晰有效，是否有堆叠，从而筛选出合适的图像信息进行判断。进一步，主控模块具有防堆叠算法，用于堆叠状态下的数量分析。
信息采集模块里包含多个3D深度摄像头4，每个3D深度相机4以不同的角度进行采集，从而筛选出清晰有效的图像信息。
信息采集模块里的3D深度摄像头4会根据图像信息自主微调角度以获取更好的图像数据和深度数据。进一步，主控模块可以根据信息采集模块采集的图像判断和猪栏的相对位置关系，从而可以控制运动模块悬停或者调整位置以获得更好的图像数据。
主控模块通过多组图像对比分析，从而得出当前猪栏里猪的数量。通过图像和深度信息的分析，从而获取猪的体积信息，从而可以对猪栏里的猪进行估重。
获取了每个猪栏里的数据，我们可以推及整个猪舍，计算出整个猪舍的数据，乃至整个养殖场的数据（包括但不限于数量，重量，体积）。
巡检模块可以每天定时巡检，也可以通过手机等智能终端启动巡检。
巡检模块上报数量，以及体积，重量数据给服务器汇总。服务器可以做进一步的归纳整理。可以分析出累计重量，平均重量，生长曲线等等用于养殖规划的数据。手机等智能终端获取到这些数据可以实现养殖规划。

Claims (10)

1.一种养殖巡检系统，其特征是：包括巡检模块、充电模块、导轨（2）和服务器；
所述巡检模块由主控模块，信息采集模块，电池模块，无线模块，充电锁紧模块和报警模块组成；
所述主控模块控制巡检模块沿导轨（2）依次从猪圈（1）上方经过，所述巡检模块安装的3D深度摄像头（4）用于采集猪圈（1）图像信息和深度信息，所述巡检模块内置的小车（3）安装在导轨上方；
所述主控模块堆叠判断算法，用于判断图像信息是否清晰有效，是否有堆叠，从而筛选出合适的图像信息进行判断；所述主控模块具有防堆叠算法，用于堆叠状态下的数量分析；
巡检模块根据马达电机运动的距离以及预输入的猪栏位置；
所述巡检模块以猪栏外框作为长度参考，猪栏外框的尺寸预输入；
所述巡检模块根据预存的猪头，尾巴，肩部，臀部的特征点来分析图像信息，所述识别猪的个体；
所述巡检模块根据图像信息里识别出整猪，以猪栏外框的尺寸为基本参考，估算猪的体积信息；
所述巡检模块根据预输入的猪的密度和猪的体积信息算出猪的体重；
所述巡检模块根据预存的猪各个角度的图像特征分辨猪的轮廓，从而判断堆叠；
所述巡检模块根据预存堆叠的特征图片，用于堆叠情况下的数量估算；
所述巡检模块上报数量，以及体积，重量数据传输至服务器汇总，服务器分析出累计重量，平均重量，生长曲线等用于养殖规划的数据，并将该数据下发控制指令至手机等智能终端；同时，手机等智能终端可以通过人工操作下达控制指令至服务器，输入指令并控制小车到达指定位置实时获取相应数据，从而实现养殖规划。
2.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述信息采集模块包括3D深度摄像头（4）和主控板，所述3D深度摄像头（4）将图片数据通过USB数据传输至主控板，所述主控板将数据信息进一步传输至主控模块，所述主控模块可以根据信息采集模块采集的图像判断和猪栏的相对位置关系。
3.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述无线模块用于发送分析结果，接收控制指令，包括4G模块，GPRS模块，蓝牙，WIFI，ZigBee。
4.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述小车（3）由小车前端部（3-1）和小车后端部（3-2）组成，所述小车前端部（3-1）通过转销（11）与小车后端部（3-2）活动连接，所述小车前端部（3-1）和小车后端部（3-2）底部安装有四组支撑端块（13），所述支撑端块（13）两侧安装有辅助轮（13-1），所述辅助轮（13-1）附着在轨道（2）。
5.根据权利要求4所述的养殖巡检系统，其特征是：所述小车后端部（3-2）边角处安装有充电端头（12），所述充电端头（12）外侧端面上突出有充电磁吸接头（12-1），所述充电端头（12）通过线路与电源（10）电连接，所述电源（10）固定安装在小车前端部（3-1）上表面，所述电源（10）的输出端口通过线路与小车前端部（3-1）地面固定安装的马达电机（15）电连接，所述马达电机（15）的输出端口上安装有驱动轮（14），所述驱动轮（14）附着在轨道（2）上。
6.根据权利要求5所述的养殖巡检系统，其特征是：所述小车前端部（3-1）和小车后端部（3-2）连接端头呈圆弧状，所述小车后端部（3-2）的连接端头开有活动槽，小车前端部（3-1）内侧的圆弧形连接端头伸入至活动槽内。
7.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述3D深度摄像头（4）通过平衡框（8）固定安装在小车（3）底部，所述平衡框（8）上端安装有旋转接头（9），所述旋转接头（9）通过转轴与小车底部安装的伺服电机输出端口对接，所述伺服电机通过线路与电源（10）电连接。
8.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述轨道（2）两侧通过支架（5）固定在天花板上。
9.根据权利要求1所述的养殖巡检系统，其特征是：所述巡检模块根据图像信息解析出猪栏的外框，从而微调位置，修正定位。
10.根据权利要求9所述的养殖巡检系统，其特征是：所述巡检模块包括位置核准模块，包括但不限于接近开关，二维码，RFID，用于辅助巡检模块的定位；通过电机的转动步距可以实现定位，3D深度相机（4）根据图像中猪栏的位置可以实现的位置的微调。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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