CN111780811A - 鸡群状态巡检监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种鸡群状态巡检监测系统及方法，该系统包括巡检机器人和监测平台，巡检机器人包括AGV小车、电动升降机构和观测台，观测台经电动升降机构安装于AGV小车上，以随着AGV小车沿既定轨道移动，并通过竖向升降调整观测高度，以观测到不同高度的鸡笼；观测台上设有热成像摄像机、若干种传感器、数据采集板和主控模块，主控模块与热成像摄像机电性连接，并经数据采集板与各传感器电性连接，以采集巡视过程中的图像数据和环境数据，并通过无线网络传输至监测平台；监测平台对巡检机器人发送来的巡检数据进行处理分析，进而判断鸡群状态。该系统及方法有利于对集中笼养的鸡群状态进行巡检监测，自动化程度高，节约了人力成本。

Description

鸡群状态巡检监测系统及方法
技术领域
本发明属于家禽养殖技术领域，具体涉及一种鸡群状态巡检监测系统及方法。
背景技术
现代蛋鸡场采用集中式笼养鸡的方法进行养殖工作，极大地提升了饲养、收集鸡蛋等工作，但是对于寻找死鸡的日常工作仍需要人工进行。人工寻找死鸡不仅耗费时间人力，而且错漏率高，极大地增加了尸体腐烂引起大范围疫情的风险。因此，有必要设计一种鸡舍巡检机器人来代替人工完成寻找病死鸡，监测鸡舍环境等工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种鸡群状态巡检监测系统及方法，该系统及方法有利于对集中笼养的鸡群状态进行巡检监测，自动化程度高，节约了人力成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种鸡群状态巡检监测系统，包括巡检机器人和监测平台，所述巡检机器人包括AGV小车、电动升降机构和观测台，所述观测台经电动升降机构安装于AGV小车上，以随着AGV小车沿既定轨道移动，并通过竖向升降调整观测高度，以观测到不同高度的鸡笼；所述观测台上设有热成像摄像机、若干种传感器、数据采集板和主控模块，所述主控模块与热成像摄像机电性连接，并经数据采集板与各传感器电性连接，以采集巡视过程中的图像数据和环境数据，并通过无线网络传输至监测平台；所述监测平台对巡检机器人发送来的巡检数据进行处理分析，进而判断鸡群状态。
进一步地，所述若干种传感器包括氨气传感器、温湿度传感器和光照度传感器的一种或几种。
进一步地，所述巡检机器人由AGV小车的电池供电，所述巡检机器人上设有电源转换板，所述AGV小车的电池经电源转换板与电动升降机构、主控模块、数据采集板、热成像摄像机和各传感器电性连接，以适配各个模块的工作电压进行供电。
进一步地，所述电动升降机构包括交叉伸缩架、丝杆滑动机构和驱动电机，所述丝杆滑动机构包括丝杆、导轨和与丝杆、导轨配合以将转动转化为直线运动的滑块，所述交叉伸缩架下端部一端固定于AGV小车上，另一端与滑块转动连接，以在滑块水平滑移时伸缩升降，所述观测台设于交叉伸缩架上部，所述驱动电机安装于AGV小车上，且其输出端与丝杆固定连接，以驱动丝杆转动；所述主控模块与驱动电机的控制信号输入端电性连接，以控制其启停、工作。
进一步地，所述主控模块上设有无线通信模块，以通过无线网络与设于监测中心的监测平台进行无线连接及数据通信。
本发明还提供了一种鸡群状态巡检监测方法，包括以下步骤：
1）巡检机器人沿着既定轨道移动；
2）当巡检机器人到达巡检点时，通过热成像摄像机逐笼拍摄鸡笼的可见光视频和热成像视频，并将拍摄到的视频上传至监测平台；
3）监测平台分别将可见光视频和热成像视频按帧转换为对应的可见光图像和热成像图像，然后基于得到的可见光图像和热成像图像，对各鸡笼中各鸡的状态进行判断，若发现死鸡，则进行报警；
4）按步骤2-3的方法，对各巡检点进行巡检，直至所有巡检点巡检完毕，巡检机器人返回初始位置，等待下一次巡检任务。
进一步地，所述步骤2中，在对各鸡笼进行拍摄过程中，对应于不同高度的鸡笼，通过电动升降机构相应调整观测台的高度，以使热成像摄像机的拍摄方向正对于需拍摄的各鸡笼。
进一步地，所述巡检机器人在进行巡检过程中，还通过其上设置的若干种传感器对鸡舍的环境数据进行采集。
进一步地，所述步骤3中，对鸡笼中各鸡状态进行判断，包括以下步骤：
301）分别对可见光视频和热成像视频进行逐帧提取，得到可见光图像和热成像图像；
302）通过死鸡一次识别算法从可见光图像中识别死鸡，如果未发现死鸡则对下一可见光图像进行识别，直至所有可见光图像识别完毕，如果发现死鸡，则进入步骤303；
303）从可见光图像中确定死鸡位置，并匹配对应的热成像图像的对应位置，以从热成像图像中找到死鸡位置，然后通过死鸡二次识别算法对该位置的热成像图像进行死鸡二次识别，如果确认是死鸡，则进行报警并给出死鸡所在鸡笼位置，否则返回步骤302，继续对下一可见光图像进行识别。
进一步地，所述死鸡一次识别算法和死鸡二次识别算法均基于卷积神经网络VGG16的识别检查框架SSD搭建而成，所述死鸡一次识别算法将站立状态异常的鸡判定为死鸡，所述死鸡二次识别算法将温度低于设定阈值的鸡判定为死鸡。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：提供了一种鸡群状态巡检监测系统及方法，该系统及方法能够代替人工对集中笼养的鸡群状态进行巡检工作，从而在监测平台就可以监测鸡舍及鸡群状况，自动化程度高，大大节省了人工巡查的人力成本支出，因此，本发明具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中巡检机器人的结构示意图。
图2是本发明实施例中巡检机器人的控制原理框图。
图3是本发明实施例中巡检机器人的供电原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-3所示，本发明提供了一种鸡群状态巡检监测系统，包括巡检机器人和监测平台10，所述巡检机器人包括AGV小车1、电动升降机构2和观测台3，所述观测台3经电动升降机构2安装于AGV小车1上，以随着AGV小车沿既定轨道移动，并通过竖向升降调整观测高度，以观测到不同高度的鸡笼。所述观测台3上设有热成像摄像机4、若干种传感器5、数据采集板6和主控模块7，所述主控模块7与热成像摄像机4电性连接，并经数据采集板6与各传感器电性连接，以采集巡视过程中的图像数据和环境数据，并通过无线网络传输至监测平台。所述监测平台10对巡检机器人发送来的巡检数据进行处理分析，进而判断鸡群状态。其中，所述若干种传感器包括氨气传感器51、温湿度传感器52和光照度传感器53的一种或几种。所述主控模块7上设有无线通信模块，以通过无线网络与设于监测中心的监测平台进行无线连接及数据通信。
所述AGV小车的导航采用AGV磁导航技术，该技术以磁条作为AGV行进轨道，RFID卡标定站点。AGV小车通过自带传感器识别轨道和站点，完成轨道上移动以及站点停靠等动作。通过软件控制，令其自动完成启动、停止、回充等自动巡视必要动作。
所述巡检机器人由AGV小车的电池8供电，所述巡检机器人上设有电源转换板9，所述AGV小车的电池8经电源转换板9与电动升降机构2、主控模块7、数据采集板6、热成像摄像机4和各传感器电性连接，以适配各个模块的工作电压进行供电。
在本发明的较佳实施例中，所述电动升降机构2包括交叉伸缩架、丝杆滑动机构和驱动电机，所述丝杆滑动机构包括丝杆、导轨和与丝杆、导轨配合以将转动转化为直线运动的滑块，所述交叉伸缩架下端部一端固定于AGV小车上，另一端与滑块转动连接，以在滑块水平滑移时伸缩升降，所述观测台设于交叉伸缩架上部，所述驱动电机安装于AGV小车上，且其输出端与丝杆固定连接，以驱动丝杆转动；所述主控模块与驱动电机的控制信号输入端电性连接，以控制其启停、工作。
本发明还提供了对应于上述系统的鸡群状态巡检监测方法，包括以下步骤：
1）巡检机器人在无人操控的情况下，在规定时间内，沿着既定轨道移动。
2）当巡检机器人到达巡检点时，通过热成像摄像机逐笼拍摄鸡笼的可见光视频和热成像视频，并将拍摄到的视频上传至监测平台。
在对各鸡笼进行拍摄过程中，对应于不同高度的鸡笼，通过电动升降机构相应调整观测台的高度，以使热成像摄像机的拍摄方向正对于需拍摄的各鸡笼。
所述巡检机器人在进行巡检过程中，还通过其上设置的若干种传感器对鸡舍的环境数据进行采集，从而得到鸡舍内均匀密集点位的环境数据。
3）监测平台分别将可见光视频和热成像视频按帧转换为对应的可见光图像和热成像图像，然后基于得到的可见光图像和热成像图像，对各鸡笼中各鸡的状态进行判断，若发现死鸡，则进行报警。具体包括以下步骤：
301）分别通过OpenCV对可见光视频和热成像视频进行逐帧提取，得到可见光图像和热成像图像。
302）通过死鸡一次识别算法从可见光图像中识别死鸡，如果未发现死鸡则对下一可见光图像进行识别，直至所有可见光图像识别完毕，如果发现死鸡，则进入步骤303。
303）从可见光图像中确定死鸡位置，并匹配对应的热成像图像的对应位置，以从热成像图像中找到死鸡位置，然后通过死鸡二次识别算法对该位置的热成像图像进行死鸡二次识别，如果确认是死鸡，则进行报警并给出死鸡所在鸡笼位置，否则返回步骤302，继续对下一可见光图像进行识别。
其中，所述死鸡一次识别算法和死鸡二次识别算法均基于卷积神经网络VGG16的识别检查框架SSD搭建而成，所述死鸡一次识别算法将站立状态异常的鸡判定为死鸡，所述死鸡二次识别算法将温度低于设定阈值的鸡判定为死鸡。
从而，饲养员就可以根据定位找到死鸡。
4）按步骤2-3的方法，对各巡检点进行巡检，直至所有巡检点巡检完毕，巡检机器人返回初始位置，等待下一次巡检任务。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种鸡群状态巡检监测系统，其特征在于，包括巡检机器人和监测平台，所述巡检机器人包括AGV小车、电动升降机构和观测台，所述观测台经电动升降机构安装于AGV小车上，以随着AGV小车沿既定轨道移动，并通过竖向升降调整观测高度，以观测到不同高度的鸡笼；所述观测台上设有热成像摄像机、若干种传感器、数据采集板和主控模块，所述主控模块与热成像摄像机电性连接，并经数据采集板与各传感器电性连接，以采集巡视过程中的图像数据和环境数据，并通过无线网络传输至监测平台；所述监测平台对巡检机器人发送来的巡检数据进行处理分析，进而判断鸡群状态。
2.根据权利要求1所述的鸡群状态巡检监测系统，其特征在于，所述若干种传感器包括氨气传感器、温湿度传感器和光照度传感器的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的鸡群状态巡检监测系统，其特征在于，所述巡检机器人由AGV小车的电池供电，所述巡检机器人上设有电源转换板，所述AGV小车的电池经电源转换板与电动升降机构、主控模块、数据采集板、热成像摄像机和各传感器电性连接，以适配各个模块的工作电压进行供电。
4.根据权利要求1所述的鸡群状态巡检监测系统，其特征在于，所述电动升降机构包括交叉伸缩架、丝杆滑动机构和驱动电机，所述丝杆滑动机构包括丝杆、导轨和与丝杆、导轨配合以将转动转化为直线运动的滑块，所述交叉伸缩架下端部一端固定于AGV小车上，另一端与滑块转动连接，以在滑块水平滑移时伸缩升降，所述观测台设于交叉伸缩架上部，所述驱动电机安装于AGV小车上，且其输出端与丝杆固定连接，以驱动丝杆转动；所述主控模块与驱动电机的控制信号输入端电性连接，以控制其启停、工作。
5.根据权利要求1所述的鸡群状态巡检监测系统，其特征在于，所述主控模块上设有无线通信模块，以通过无线网络与设于监测中心的监测平台进行无线连接及数据通信。
6.一种鸡群状态巡检监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）巡检机器人沿着既定轨道移动；
2）当巡检机器人到达巡检点时，通过热成像摄像机逐笼拍摄鸡笼的可见光视频和热成像视频，并将拍摄到的视频上传至监测平台；
3）监测平台分别将可见光视频和热成像视频按帧转换为对应的可见光图像和热成像图像，然后基于得到的可见光图像和热成像图像，对各鸡笼中各鸡的状态进行判断，若发现死鸡，则进行报警；
4）按步骤2-3的方法，对各巡检点进行巡检，直至所有巡检点巡检完毕，巡检机器人返回初始位置，等待下一次巡检任务。
7.根据权利要求6所述的鸡群状态巡检监测方法，其特征在于，所述步骤2中，在对各鸡笼进行拍摄过程中，对应于不同高度的鸡笼，通过电动升降机构相应调整观测台的高度，以使热成像摄像机的拍摄方向正对于需拍摄的各鸡笼。
8.根据权利要求6所述的鸡群状态巡检监测方法，其特征在于，所述巡检机器人在进行巡检过程中，还通过其上设置的若干种传感器对鸡舍的环境数据进行采集。
9.根据权利要求6所述的鸡群状态巡检监测方法，其特征在于，所述步骤3中，对鸡笼中各鸡状态进行判断，包括以下步骤：
301）分别对可见光视频和热成像视频进行逐帧提取，得到可见光图像和热成像图像；
302）通过死鸡一次识别算法从可见光图像中识别死鸡，如果未发现死鸡则对下一可见光图像进行识别，直至所有可见光图像识别完毕，如果发现死鸡，则进入步骤303；
303）从可见光图像中确定死鸡位置，并匹配对应的热成像图像的对应位置，以从热成像图像中找到死鸡位置，然后通过死鸡二次识别算法对该位置的热成像图像进行死鸡二次识别，如果确认是死鸡，则进行报警并给出死鸡所在鸡笼位置，否则返回步骤302，继续对下一可见光图像进行识别。
10.根据权利要求9所述的鸡群状态巡检监测方法，其特征在于，所述死鸡一次识别算法和死鸡二次识别算法均基于卷积神经网络VGG16的识别检查框架SSD搭建而成，所述死鸡一次识别算法将站立状态异常的鸡判定为死鸡，所述死鸡二次识别算法将温度低于设定阈值的鸡判定为死鸡。
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