CN111650981A - 一种基于多传感器的畜牧远程控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于多传感器的畜牧远程控制系统及控制方法，包括远程控制箱，远程控制箱内部设置有主控板、接触器和保护器，接触器与主控板通过信号线连接，接触器与保护器相连接，执行单元通过保护器与接触器连接；远程控制箱面板上设置有触摸屏，触摸屏与主控板相连接；主控板通过4G网络与云平台进行通信，远程控制箱集成有多种传感器，主控板与传感器通过总线进行连接；客户端通过互联网与云平台进行信息交互。本发明通过多种传感器实时监测养殖场地内的环境空气温湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等环境参数，通过主控板将监测到的环境参数上传到服务器，并在浓度达到最大阈值时自动控制调节环境参数维持在相对稳定状态。

Description

一种基于多传感器的畜牧远程控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及畜牧远程控制系统，尤其是涉及一种基于多传感器的畜牧远程控制系统及控制方法。

背景技术

在养殖生产过程中，养殖场地内的环境对畜禽的生长具有较大的影响作用。为了保证养殖场地内的环境维持在一个相对恒定的范围内，需要将养殖场地的温度控制在合理的范围内，同时需要对养殖场地通风换气，保证氯化氢、氨气、二氧化碳等有害气体维持在较低程度，这样才能保证畜禽的顺利生长。另一方面，人工对养殖场地环境进行干预费时费力，并且不能保证及时调整环境参数，造成养殖场地室内环境变化较大，因此，需要一种自动化控制系统，代替工人完成养殖场地内的环境控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多传感器的畜牧远程控制系统及控制方法。该系统用于对畜牧养殖场地内的环境进行监测，并通过控制对应的执行机构在环境参数不满足需求时进行自动调整，将养殖场地内环持在适合畜禽生长恒定环境，并减少工作人员的劳动强度，减少人工投入。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于多传感器的畜牧远程控制系统，包括云平台、客户端、执行单元和远程控制箱，所述的远程控制箱内部设置有主控板、接触器和保护器，接触器与主控板通过信号线连接，接触器与保护器相连接，执行单元设置在远程控制箱内，执行单元通过保护器与接触器连接；远程控制箱面板上设置有触摸屏，触摸屏与主控板相连接；面板下部设计有实体按钮，主控板通过4G网络与云平台进行通信，所述的远程控制箱集成有硫化氢传感器、氨气传感器、空气温湿度传感器和二氧化碳传感器，主控板与硫化氢传感器、氨气传感器、空气温湿度传感器和二氧化碳传感器通过总线进行连接；客户端通过互联网与云平台进行信息交互。

进一步地，所述的执行单元包括定频风扇、变频风扇、加热设备和水帘；定频风扇用于夏季养殖场地内的通风与降温；变频风扇用于在冬季或者不需要大量通风时对养殖场地内进行换气，可以降低养殖场内的氨气、硫化氢、二氧化碳浓度；水帘用于夏季为养殖地内进行降温；加热设备用于提高养殖场地的温度。

进一步地，所述的客户端包括手机客户端和/或PC客户端。

一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，包括以下步骤：

⑴系统首先对多种传感器与配件进行初始化；

⑵初始化完成后，配置通信模块连接到云平台服务器；

⑶判断连接平台是否成功，如果连接云平台没有成功，则重新连接，连接成功后进入下一步程序；

⑷主控发送命令控制温湿度传感器，获取空气温湿度；

⑸主控发送命令控制氨气传感器，获取氨气浓度；

⑹主控发送命令控制硫化氢传感器，获取硫化氢浓度；

⑺主控发送命令控制二氧化碳传感器，获取二氧化碳浓度；

⑻判断温室是否超过设定的温度高低限阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元调整温度参数，如果温度在正常范围内进入到下一步；

⑼判断温室是否超过设定的二氧化碳阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低二氧化碳浓度，如果二氧化碳浓度在正常范围内进入到下一步；

⑽判断硫化氢浓度是否超过设定的硫化氢阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低硫化氢浓度，如果硫化氢浓度在正常范围内进入到下一步；

⑾判断氨气浓度是否超过设定氨气值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低氨气浓度，如果氨气浓度在正常范围内进入到下一步；

⑿接下来，将传感器的数据与设备的状态标志打包，发送到云平台服务端，发送完成后，重新检测与平台连接是否正常，然后循环进行上述步骤。

进一步地，所述的步骤⑻包括以下步骤：

判断温度是否超过设置的温度低限阈值1,当温度小于设定的温度低限阈值1时，关闭定频风扇，减少养殖场地的通风，如果温度大于温度阈值1跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度低限阈值2，当温度小于设定的温度低限阈值2时，关闭水帘设备，如果大于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度低限阈值3，当温度小于设定的温度低限阈值3时，打开加热设备，如果大于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值1，当温度大于设定的温度高限阈值1时，关闭加热设备，如果小于设定的温度低限阈值1跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值2，当温度大于设定的温度高限阈值2时，启动定频风扇，如果小于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值3，当温度大于设定的温度高限阈值3时，打开水帘，如果小于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志。

进一步地，所述的步骤⑼包括以下步骤：

判断二氧化碳浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断二氧化碳是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的二氧化碳浓度，并更新设备状态标志。

进一步地，所述的步骤⑽包括以下步骤：

判断硫化氢浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断硫化氢浓度是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的硫化氢浓度，并更新设备状态标志。

进一步地，所述的步骤⑾包括以下步骤：

判断氨气浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断氨气浓度是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的氨气浓度，并更新设备状态标志。

本发明所具有的优点及有益效果是：

本发明一种基于多传感器的畜牧远程控制系统通过多种传感器实时监测养殖场地内的环境空气温湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等环境参数，通过主控板将监测到的环境参数上传到服务器，并在浓度达到最大阈值时自动控制调节环境参数维持在相对稳定状态。当环境参数超过设定的阈值时自动控制对应的执行单元对环境参数进行控制，并将信息反馈到客户端；同时控制箱上设置有手动控制按钮，当自动控制无法满足需求时，可通过本地控制进行干预，保证场地环境参数恒定，降低人力成本同时提高生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述：

图1是本发明一种基于多传感器的畜牧远程控制结构示意图；

图2是本发明一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

如图1所示，一种基于多传感器的畜牧远程控制系统，包括云平台2、客户端、执行单元和远程控制箱3，设置了云平台2，云平台主要用于监测控制箱上报的传感器数据，将实时上报的传感器数据进行分类存储，云平台支持多种传感器实时的数据上传，以实现远程查询与控制。云平台允许用户通过网页进行养殖场环境信息查询老平台对所有数据进行整理分析。

为了保证养殖场环境参数达到阈值时及时通知用户，云平台开发了报警监测体系，报警监测体系实时监测主机采集到的环境信息，当养殖场环境参数达到阈值时，及时通知用户，对控制执行单元对环境参数进行干预。报警监测体系实时监测多种传感器的阈值，并根据实际养殖项目经验设定了参数联动报警等特有服务，可以对多源环境参数进行智能判断，避免单一环境参数达到阈值时，调整单一参数时影响其他参数，例如当氨气达到阈值浓度时应对场地进行通风管理，而此时通风可能会影响养殖场内的温度等环境参数，需要配合控制加温设备，保证通风的前提下减少氨气浓度。

云平台具有多种访问模式，为了实现多种访问模式，本系统设置手机客户端1与PC客户端4组成的多种访问模式，客户端通过互联网与云平台进行信息交互，为用户提供科学的生产管理依据。手机客户端具有较高的便捷性与灵活性，能够解决管理员实时查看养殖场地内环境情况的需求。PC客户端具有更高的功能完善性，可以满足管理者日常对养殖场地科学管理，查看养殖场地不同生长周期内的环境整体情况，便于进行科学管理。客户端通过互联网与云服务管理平台进行信息交互，为用户提供科学的生产管理依据。所述的手机客户端是指安装于用户手机内的畜牧手机应用app，允许用户随时查看采集到的具体信息。手机客户端主要用于实时查看环境信息，具体包括：监测位置的空气温湿度，硫化氢浓度，氨气浓度，二氧化碳浓度等信息；并可以远程控制执行单元对环境参数进行调控。

所述的远程控制箱能够实现对养殖场地的环境参数监测与控制场地内的多种执行单元，所述的远程控制箱内部设置有主控板9、接触器10和保护器11，远程控制箱面板上设置有触摸屏17、手动/自动切换按钮，手动控制按钮和指示灯，触摸屏与主控板9相连接，用于显示监测到的环境参数信息，屏幕上设计由触摸区域，可以通过触摸屏幕对系统进行设置，并可控制对应的执行单元；面板下部设计有实体按钮16，可以实现手动/自动模式切换，按键直接控制接触器，可以保证系统程序出现问题时保证系统依旧可以正常被手动控制，防止系统失控。主控板通过4G网络与云平台进行通信，将获取到的环境参数上报到云平台，并执行平台下发的控制指令，对执行单元进行控制。远程控制箱内的执行单元通过保护器11，与接触器10连接，保护器11主要作用是防止执行单元发生异常，能够保证执行单元在安全的电压也电流范围内工作，当发生危险时能够自动切断执行单元的动力供电。

接触器10与主控板9通过信号线连接，当系统需要调控某种环境参数时，首先控制对应的接触器10，接触器通过接通/断开执行单元动力供电完成对执行单元的控制。主控板与硫化氢传感器5、氨气传感器6、空气温湿度传感器7和二氧化碳传感器8通过总线进行连接，上述传感器用于获取养殖场地内的硫化氢气体浓度、氨气浓度、空气温湿度、二氧化碳浓度等环境参数。主控板将获取到的环境参数通过4G发送到云平台，并根据平台设定的阈值，在环境参数超过阈值时控制对应的执行单元，对养殖场地内的环境参数进行调控。

所述的云平台主要用于对控制箱与客户端等设备进行管理；所述客户端通过账号对相对应的设备进行远程控制与数据监测，使用客户端对自动控制参数进行设置，或者控制执行单元对养殖场环境进行远程控制；所述的执行单元包括定频风扇12、变频风扇13、加热设备15和水帘14；定频风扇12用于夏季养殖场地内的通风与降温；定变频风扇13用于在冬季或者不需要大量通风时对养殖场地内进行换气，可以降低养殖场内的氨气、硫化氢、二氧化碳浓度；水帘14用于夏季为养殖地内进行降温；加热设备15用于提高养殖场地的温度。

所述的远程控制箱集成了多种传感器、触摸屏幕与按钮；所述的触摸屏幕用于显示控制箱采集到的环境信息与执行单元的当前状态，并可以对系统参数进行设置；所述的按钮用于对系统进行手动与自动模式切换，并可以直接控制执行单元且不受主控板的状态影响。

如图2所示，一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，包括以下步骤：⑴系统首先对多种传感器与配件进行初始化（20）。

⑵初始化完成后，配置通信模块连接到云平台服务器（21）。

⑶判断连接平台是否成功（22），如果连接云平台没有成功，则重新连接，连接成功后进入下一步程序。

⑷主控发送命令控制温湿度传感器，获取空气温湿度(23)。

⑸主控发送命令控制氨气传感器，获取氨气浓度(24)。

⑹主控发送命令控制硫化氢传感器，获取硫化氢浓度(25)。

⑺主控发送命令控制二氧化碳传感器，获取二氧化碳浓度(26)。

⑻判断温室是否超过设定的温度高低限阈值(27)，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元调整温度参数，如果温度在正常范围内进入到下一步。

所述的步骤⑻包括以下步骤：

判断温度是否超过设置的温度低限阈值1(28),当温度小于设定的温度低限阈值1时，关闭定频风扇(29)，减少养殖场地的通风，如果温度大于温度阈值1跳转到更新设备状态标志(34)。

判断温度是否超过设置的温度低限阈值2(30)，当温度小于设定的温度低限阈值2时，关闭水帘设备(31)，如果大于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志(34)。

判断温度是否超过设置的温度低限阈值3(32)，当温度小于设定的温度低限阈值3时，打开加热设备(33)，如果大于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志(34)。

判断温度是否超过设置的温度高限阈值1(35)，当温度大于设定的温度高限阈值1时，关闭加热设备(36)，如果小于设定的温度低限阈值1跳转到更新设备状态标志(34)。

判断温度是否超过设置的温度高限阈值2(37)，当温度大于设定的温度高限阈值2时，启动定频风扇(38)，如果小于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志(34)。

判断温度是否超过设置的温度高限阈值3(39)，当温度大于设定的温度高限阈值3时，打开水帘(40)，如果小于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志(34)。

⑼判断温室是否超过设定的二氧化碳阈值(41)，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低二氧化碳浓度，如果二氧化碳浓度在正常范围内进入到下一步。

所述的步骤⑼包括以下步骤：

判断二氧化碳浓度是否超过低限阈值(42)，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志(43)，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇(44)，停止通风，并更新设备状态标志(47)。

判断二氧化碳是否超过高限阈值(45)，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气(46)，降低养殖场内的二氧化碳浓度，并更新设备状态标志（47）。

⑽判断硫化氢浓度是否超过设定的硫化氢阈值（48），如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低硫化氢浓度，如果硫化氢浓度在正常范围内进入到下一步。

所述的步骤⑽包括以下步骤：

判断硫化氢浓度是否超过低限阈值（49），如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志（50），是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇（51），停止通风，并更新设备状态标志（52）。

判断硫化氢浓度是否超过高限阈值（53），如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气（54），降低养殖场内的硫化氢浓度，并更新设备状态标志（52）。

⑾判断氨气浓度是否超过设定氨气值（55），如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低氨气浓度，如果氨气浓度在正常范围内进入到下一步。

所述的步骤⑾包括以下步骤：

判断氨气浓度是否超过低限阈值（56），如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志（57），是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇（58），停止通风，并更新设备状态标志（59）。

判断氨气浓度是否超过高限阈值（60），如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气（61），降低养殖场内的氨气浓度，并更新设备状态标志（59）。

⑿接下来，将传感器的数据与设备的状态标志打包，发送到云平台服务端（62），发送完成后，重新检测与平台连接是否正常，然后循环进行上述步骤。

最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种基于多传感器的畜牧远程控制系统，其特征在于：包括云平台（2）、客户端、执行单元和远程控制箱（3），所述的远程控制箱内部设置有主控板（9）、接触器（10）和保护器(11)，接触器(10)与主控板(9)通过信号线连接，接触器(10)与保护器(11)相连接，执行单元设置在远程控制箱内，执行单元通过保护器(11)与接触器(10)连接；远程控制箱面板上设置有触摸屏(17)，触摸屏与主控板(9)相连接；面板下部设计有实体按钮(16)，主控板通过4G网络与云平台进行通信，所述的远程控制箱集成有硫化氢传感器(5)、氨气传感器(6)、空气温湿度传感器(7)和二氧化碳传感器(8)，主控板与硫化氢传感器(5)、氨气传感器（6）、空气温湿度传感器（7）和二氧化碳传感器（8）通过总线进行连接；客户端通过互联网与云平台进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统，其特征在于：所述的执行单元包括定频风扇（12）、变频风扇（13）、加热设备（15）和水帘（14）；定频风扇（12）用于夏季养殖场地内的通风与降温；变频风扇（13）用于在冬季或者不需要大量通风时对养殖场地内进行换气，可以降低养殖场内的氨气、硫化氢、二氧化碳浓度；水帘（14）用于夏季为养殖地内进行降温；加热设备（15）用于提高养殖场地的温度。

3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统，其特征在于：所述的客户端包括手机客户端（1）和/或PC客户端（4）。

4.一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴系统首先对多种传感器与配件进行初始化；

⑵初始化完成后，配置通信模块连接到云平台服务器；

⑶判断连接平台是否成功，如果连接云平台没有成功，则重新连接，连接成功后进入下一步程序；

⑷主控发送命令控制温湿度传感器，获取空气温湿度；

⑸主控发送命令控制氨气传感器，获取氨气浓度；

⑹主控发送命令控制硫化氢传感器，获取硫化氢浓度；

⑺主控发送命令控制二氧化碳传感器，获取二氧化碳浓度；

⑻判断温室是否超过设定的温度高低限阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元调整温度参数，如果温度在正常范围内进入到下一步；

⑼判断温室是否超过设定的二氧化碳阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低二氧化碳浓度，如果二氧化碳浓度在正常范围内进入到下一步；

⑽判断硫化氢浓度是否超过设定的硫化氢阈值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低硫化氢浓度，如果硫化氢浓度在正常范围内进入到下一步；

⑾判断氨气浓度是否超过设定氨气值，如果超过阈值，进入到控制进程，控制执行单元降低氨气浓度，如果氨气浓度在正常范围内进入到下一步；

⑿接下来，将传感器的数据与设备的状态标志打包，发送到云平台服务端，发送完成后，重新检测与平台连接是否正常，然后循环进行上述步骤。

5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤⑻包括以下步骤：

判断温度是否超过设置的温度低限阈值1,当温度小于设定的温度低限阈值1时，关闭定频风扇，减少养殖场地的通风，如果温度大于温度阈值1跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度低限阈值2，当温度小于设定的温度低限阈值2时，关闭水帘设备，如果大于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度低限阈值3，当温度小于设定的温度低限阈值3时，打开加热设备，如果大于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值1，当温度大于设定的温度高限阈值1时，关闭加热设备，如果小于设定的温度低限阈值1跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值2，当温度大于设定的温度高限阈值2时，启动定频风扇，如果小于设定的温度低限阈值2跳转到更新设备状态标志；

判断温度是否超过设置的温度高限阈值3，当温度大于设定的温度高限阈值3时，打开水帘，如果小于设定的温度低限阈值3跳转到更新设备状态标志。

6.根据权利要求4所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤⑼包括以下步骤：

判断二氧化碳浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断二氧化碳是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的二氧化碳浓度，并更新设备状态标志。

7.根据权利要求4所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤⑽包括以下步骤：

判断硫化氢浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断硫化氢浓度是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的硫化氢浓度，并更新设备状态标志。

8.根据权利要求4所述的一种基于多传感器的畜牧远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤⑾包括以下步骤：

判断氨气浓度是否超过低限阈值，如果小于低限阈值，继续判断综合超限标志，是否有其他标志位存在超限报警，如果没有其他传感器超过设定阈值，关闭变频风扇，停止通风，并更新设备状态标志；

判断氨气浓度是否超过高限阈值，如果超过设定阈值，打开变频风扇进行换气，降低养殖场内的氨气浓度，并更新设备状态标志。

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