CN112741012A - 一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统 - Google Patents

一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，包括第一红外感应器、第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置和主控制装置等。本发明充分利用了太阳能资源，提高了能源利用效率；保证牲畜自动饮水；本发明通过多个传感器，提高各个水箱液位测量的精确度，防止蓄水供应不足或者蓄水过多，保证牧区的正常用水；并且，只针对牲畜进行供水，达到较好的牲畜供水管理；各个电路元器件之间的联动关系使得能量消耗极低。

Description

一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统。
背景技术
冬季严寒气候给牲畜饮水带来的诸多问题。意在实现以下研究目标：因水温太低和水槽结冰，致使牲畜饮水量大大减少，导致发育迟缓、饮食减少、产奶量剧降、严重影响生长性能等问题；牲畜饮用冰冷水后，由于冷应激反应，导致体能消耗大，易感冒、流产、抑制泌乳、降低饲料转化率等问题；缺乏自动控制及信息技术，无法实现无人化牲畜饮水管理研究与实验，无法解放牧民劳动力。
因此，现阶段需设计一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统,使牲畜冬季也能喝到10～20℃的饮用热水，来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：冬季严寒气候给牲畜饮水带来的诸多问题。意在实现以下研究目标：因水温太低和水槽结冰，致使牲畜饮水量大大减少，导致发育迟缓、饮食减少、产奶量剧降、严重影响生长性能等问题；牲畜饮用冰冷水后，由于冷应激反应，导致体能消耗大，易感冒、流产、抑制泌乳、降低饲料转化率等问题；缺乏自动控制及信息技术，无法实现无人化牲畜饮水管理研究与实验，无法解放牧民劳动力。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，包括第一红外感应器、第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置和主控制装置；
所述第一红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚外门禁附近是否有移动物体；所述第一摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚外门禁附近的移动物体图像信息；所述门禁打开装置与所述主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下开启供水棚门禁；所述第二红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚内饮水槽附近是否有牲畜；所述第二摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息；所述数据存储装置与所述主控制装置连接，用于向所述主控制装置提供牲畜识别对比图像信息；
其中，所述第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置均处于常开状态，所述第一红外感应器处于常闭状态；
当所述第一红外感应器感应到供水棚外门禁附近有移动物体时，所述主控制装置将所述第一摄像装置和数据存储装置开启；主控制装置将供水棚外门禁附近的移动物体图像信息与牲畜识别对比图像信息进行对比识别，若对比识别结果为二者匹配时，即供水棚外门禁附近的移动物体为牲畜时，主控制装置将门禁打开装置和第二红外感应器开启；当所述第二红外感应器感应到供水棚内饮水槽附近有牲畜时，主控制装置将第二摄像装置开启。
进一步的，还包括保温水箱、凉水箱、饮水槽、太阳能集热器；
所述温水箱与太阳能集热器连通，用于将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
所述温水箱、凉水箱分别与饮水槽连通，温水箱和凉水箱分别用于向饮水槽提供热水和冷水。
进一步的，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、循环泵；
所述第一温度传感器与主控制装置连接，用于检测太阳能集热器中热水的第一温度信息；所述第二温度传感器与主控制装置连接，用于检测温水箱中热水的第二温度信息；所述循环泵与主控制装置连接，用于控制将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器处于常闭状态，所述循环泵处于常开状态；
当第一温度信息高于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵开启，将温水箱中的水注入到太阳能集热器中，当第一温度信息低于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵关闭，太阳能集热器中的热水自动回流到温水箱中。
进一步的，还包括冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计；
所述冷水电磁阀与主控制装置连接，用于控制凉水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述冷水流量计与主控制装置连接，用于采集凉水箱向饮水槽供水的流量信息；
所述热水电磁阀与主控制装置连接，用于控制温水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述热水流量计与主控制装置连接，用于采集温水箱向饮水槽供水的流量信息；
其中，所述冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计均处于常开状态；
当第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息时，主控制装置根据供水棚内饮水槽处牲畜图像信息判断需要向饮水槽提供多少水量后，同时将冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计开启。
进一步的，还包括第三温度传感器、电加热棒；
所述第三温度传感器与主控制装置连接，用于采集饮水槽中水的第三温度信息；
所述电加热棒与主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下对饮水槽中水进行加热；
所述第三温度传感器、电加热棒均处于常开状态；
冷水电磁阀和冷水电磁阀处于开启状态，主控制装置将第三温度传感器开启，当第三温度信息低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀关闭，当第三温度信息不低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀开启。
进一步的，还包括排水电磁阀和排水流量计；
所述排水电磁阀与主控制装置连接，用于控制饮水槽中水的排放；
所述排水流量计与主控制装置连接，用于采集排放饮水槽中水的流量信息；
其中，所述排水电磁阀和排水流量计均处于常开状态；
当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制排水电磁阀和排水流量计开启。
进一步的，当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制门禁打开装置关闭门禁。
进一步的，还包括第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器；
所述第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器分别与主控制装置连接，分别用于采集太阳能集热器、凉水箱、温水箱、饮水槽中的水位信息并发送至主控制装置。
进一步的，还包括棚内温度传感器，所述棚内温度传感器与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内的温度信息。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案的一个创新点在于，充分利用了太阳能资源，提高了能源利用效率；保证牲畜自动饮水；本发明通过多个传感器，提高各个水箱液位测量的精确度，防止蓄水供应不足或者蓄水过多，保证牧区的正常用水；并且，只针对牲畜进行供水，达到较好的牲畜供水管理；各个电路元器件之间的联动关系使得能量消耗极低。
附图说明
图1是本发明具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1，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。
实施例：
为了解决冬季严寒气候给牲畜饮水带来的诸多问题。如：因水温太低和水槽结冰，致使牲畜饮水量大大减少，导致发育迟缓、饮食减少、产奶量剧降、严重影响生长性能等问题；牲畜饮用冰冷水后，由于冷应激反应，导致体能消耗大，易感冒、流产、抑制泌乳、降低饲料转化率等问题；缺乏自动控制及信息技术，无法实现无人化牲畜饮水管理研究与实验，无法解放牧民劳动力。
如图1所示，因此提出一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，包括第一红外感应器、第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置和主控制装置；
所述第一红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚外门禁附近是否有移动物体；所述第一摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚外门禁附近的移动物体图像信息；所述门禁打开装置与所述主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下开启供水棚门禁；所述第二红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚内饮水槽附近是否有牲畜；所述第二摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息；所述数据存储装置与所述主控制装置连接，用于向所述主控制装置提供牲畜识别对比图像信息；
其中，所述第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置均处于常开状态，所述第一红外感应器处于常闭状态；
当所述第一红外感应器感应到供水棚外门禁附近有移动物体时，所述主控制装置将所述第一摄像装置和数据存储装置开启；主控制装置将供水棚外门禁附近的移动物体图像信息与牲畜识别对比图像信息进行对比识别，若对比识别结果为二者匹配时，即供水棚外门禁附近的移动物体为牲畜时，主控制装置将门禁打开装置和第二红外感应器开启；当所述第二红外感应器感应到供水棚内饮水槽附近有牲畜时，主控制装置将第二摄像装置开启。
上述方案中，只针对牲畜进行供水，达到较好的牲畜供水管理；各个电路元器件之间的联动关系使得能量消耗极低。如：图像识别可识别不同种牲畜，对应输出不同信号，比如我家养的是羊，则接通羊对应的输出信号，只有羊来才开门。牛等其他牲畜也有对应输出。
进一步的，还包括保温水箱、凉水箱、饮水槽、太阳能集热器；
所述温水箱与太阳能集热器连通，用于将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
所述温水箱、凉水箱分别与饮水槽连通，温水箱和凉水箱分别用于向饮水槽提供热水和冷水。
进一步的，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、循环泵；
所述第一温度传感器与主控制装置连接，用于检测太阳能集热器中热水的第一温度信息；所述第二温度传感器与主控制装置连接，用于检测温水箱中热水的第二温度信息；所述循环泵与主控制装置连接，用于控制将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器处于常闭状态，所述循环泵处于常开状态；
当第一温度信息高于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵开启，将温水箱中的水注入到太阳能集热器中，当第一温度信息低于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵关闭，太阳能集热器中的热水自动回流到温水箱中。
进一步的，还包括冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计；
所述冷水电磁阀与主控制装置连接，用于控制凉水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述冷水流量计与主控制装置连接，用于采集凉水箱向饮水槽供水的流量信息；
所述热水电磁阀与主控制装置连接，用于控制温水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述热水流量计与主控制装置连接，用于采集温水箱向饮水槽供水的流量信息；
其中，所述冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计均处于常开状态；
当第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息时，主控制装置根据供水棚内饮水槽处牲畜图像信息判断需要向饮水槽提供多少水量后，同时将冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计开启。
进一步的，还包括第三温度传感器、电加热棒；
所述第三温度传感器与主控制装置连接，用于采集饮水槽中水的第三温度信息；
所述电加热棒与主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下对饮水槽中水进行加热；
所述第三温度传感器、电加热棒均处于常开状态；
冷水电磁阀和冷水电磁阀处于开启状态，主控制装置将第三温度传感器开启，当第三温度信息低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀关闭，当第三温度信息不低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀开启。
进一步的，还包括排水电磁阀和排水流量计；
所述排水电磁阀与主控制装置连接，用于控制饮水槽中水的排放；
所述排水流量计与主控制装置连接，用于采集排放饮水槽中水的流量信息；
其中，所述排水电磁阀和排水流量计均处于常开状态；
当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制排水电磁阀和排水流量计开启。
进一步的，当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制门禁打开装置关闭门禁。
进一步的，还包括第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器；
所述第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器分别与主控制装置连接，分别用于采集太阳能集热器、凉水箱、温水箱、饮水槽中的水位信息并发送至主控制装置。
进一步的，还包括棚内温度传感器，所述棚内温度传感器与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内的温度信息。
上述方案中，充分利用了太阳能资源，提高了能源利用效率；保证牲畜自动饮水；本发明通过多个传感器，提高各个水箱液位测量的精确度，防止蓄水供应不足或者蓄水过多，保证牧区的正常用水。比如：系统主要利用太阳能加热将饮水控制在10～20℃，解决传统电热水槽最多加热到不足8℃，只可防冻，不能提供饮用热水的问题。系统所需能源均来自太阳能，能源丰富、稳定、廉价、无污染。在冬季饮用热水，可使奶牛平均产奶量提高约10％，肉牛日均多增体重近0.22kg，提高养殖经济效益。同时，可解决因水温太低和水槽结冰，致使牲畜饮水量大大减少，及因饮用凉水导致牲畜体能下降等问题。系统采用信号传输终端设备将饮水棚内外环境温度、保温水箱和饮水槽内温度及视频等数据传输到手机APP中，可随时随地查看实时和历史数据。同时，可通过手机APP远程控制现场设备，实现无人化牲畜饮水管理，大大减轻牧民劳动量。研究过程中建立智能饮水系统应用示范点一处，形成结构优、成本低、运行可靠，并可推广的智能牲畜饮水系统产品方案。实现智能牲畜饮水管理，提高养殖质量及经济效益，减轻牧民的劳动量。
进一步的，本实施例中，还包括牲畜图像采集装置、牲畜图像存储装置、异常报警装置、通信装置、应急人员携带终端；
牲畜图像采集装置用于采集饮水棚前的实时牲畜图像信息并发送至主控制装置；
牲畜图像存储装置用于存储牧场内所有牲畜的标准牲畜图像信息并供主控制装置调用；
主控制装置将实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息进行比较判断，
若实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息相比为第一级异常，即当前牲畜存在可自愈性受伤，则主控制装置控制异常报警装置进行第一级异常报警；
若实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息相比为第二级异常，即当前牲畜存在不可自愈性受伤，则主控制装置通过通信装置与应急人员携带终端建立网络通信，并将实时牲畜图像信息传输过去，供应急人员远程查看判断，应急人员可根据图像信息携带相应的医疗器械和药物等，同时控制异常报警装置进行第二级异常报警；
其中，主控制装置通过常用判断单元将实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息进行第一次图像匹配判断，若第一次图像匹配判断结果为实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息匹配，则以第一次图像匹配判断结果作为实际的图像匹配判断结果，若第一次图像匹配判断结果为实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息不匹配，则主控制装置通过备用判断单元将实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息进行第二次图像匹配判断，若第二次图像匹配判断结果为实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息匹配，则以第二次图像匹配判断结果作为实际的图像匹配判断结果，若第二次图像匹配判断结果为实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息不匹配，则主控制装置判断实时牲畜图像信息与标准牲畜图像信息相比为异常，主控制装置通过异常判断单元对当前异常判断具体为第一级异常还是第二级异常。
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 (9)

1.一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，包括第一红外感应器、第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置和主控制装置；
所述第一红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚外门禁附近是否有移动物体；所述第一摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚外门禁附近的移动物体图像信息；所述门禁打开装置与所述主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下开启供水棚门禁；所述第二红外感应器与所述主控制装置连接，用于感应供水棚内饮水槽附近是否有牲畜；所述第二摄像装置与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息；所述数据存储装置与所述主控制装置连接，用于向所述主控制装置提供牲畜识别对比图像信息；
其中，所述第一摄像装置、门禁打开装置、第二红外感应器、第二摄像装置、数据存储装置均处于常开状态，所述第一红外感应器处于常闭状态；
当所述第一红外感应器感应到供水棚外门禁附近有移动物体时，所述主控制装置将所述第一摄像装置和数据存储装置开启；主控制装置将供水棚外门禁附近的移动物体图像信息与牲畜识别对比图像信息进行对比识别，若对比识别结果为二者匹配时，即供水棚外门禁附近的移动物体为牲畜时，主控制装置将门禁打开装置和第二红外感应器开启；当所述第二红外感应器感应到供水棚内饮水槽附近有牲畜时，主控制装置将第二摄像装置开启。
2.如权利要求1所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括保温水箱、凉水箱、饮水槽、太阳能集热器；
所述温水箱与太阳能集热器连通，用于将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
所述温水箱、凉水箱分别与饮水槽连通，温水箱和凉水箱分别用于向饮水槽提供热水和冷水。
3.如权利要求2所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、循环泵；
所述第一温度传感器与主控制装置连接，用于检测太阳能集热器中热水的第一温度信息；所述第二温度传感器与主控制装置连接，用于检测温水箱中热水的第二温度信息；所述循环泵与主控制装置连接，用于控制将温水箱中的水注入到太阳能集热器内；
其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器处于常闭状态，所述循环泵处于常开状态；
当第一温度信息高于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵开启，将温水箱中的水注入到太阳能集热器中，当第一温度信息低于第二温度信息第一阈值时，所述主控制装置将循环泵关闭，太阳能集热器中的热水自动回流到温水箱中。
4.如权利要求3所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计；
所述冷水电磁阀与主控制装置连接，用于控制凉水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述冷水流量计与主控制装置连接，用于采集凉水箱向饮水槽供水的流量信息；
所述热水电磁阀与主控制装置连接，用于控制温水箱与饮水槽之间的供水通断；
所述热水流量计与主控制装置连接，用于采集温水箱向饮水槽供水的流量信息；
其中，所述冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计均处于常开状态；
当第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息时，主控制装置根据供水棚内饮水槽处牲畜图像信息判断需要向饮水槽提供多少水量后，同时将冷水电磁阀、冷水流量计、热水电磁阀、热水流量计开启。
5.如权利要求4所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括第三温度传感器、电加热棒；
所述第三温度传感器与主控制装置连接，用于采集饮水槽中水的第三温度信息；
所述电加热棒与主控制装置连接，用于在主控制装置的控制下对饮水槽中水进行加热；
所述第三温度传感器、电加热棒均处于常开状态；
冷水电磁阀和冷水电磁阀处于开启状态，主控制装置将第三温度传感器开启，当第三温度信息低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀关闭，当第三温度信息不低于第二阈值时，主控制装置控制热水电磁阀开启、冷水电磁阀开启。
6.如权利要求5所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括排水电磁阀和排水流量计；
所述排水电磁阀与主控制装置连接，用于控制饮水槽中水的排放；
所述排水流量计与主控制装置连接，用于采集排放饮水槽中水的流量信息；
其中，所述排水电磁阀和排水流量计均处于常开状态；
当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制排水电磁阀和排水流量计开启。
7.如权利要求5所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，当所述第二红外感应器感应供水棚内饮水槽附近没有牲畜且所述第二摄像装置采集供水棚内饮水槽处牲畜图像信息中没有牲畜时，主控制装置控制门禁打开装置关闭门禁。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器；
所述第二液位传感器、第三液位传感器、第四液位传感器分别与主控制装置连接，分别用于采集太阳能集热器、凉水箱、温水箱、饮水槽中的水位信息并发送至主控制装置。
9.如权利要求8所述的一种基于自动识别的牧区牲畜供水系统，其特征在于，还包括棚内温度传感器，所述棚内温度传感器与所述主控制装置连接，用于采集供水棚内的温度信息。
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