CN112748755A - 一种基于视觉识别的温度控制装置 - Google Patents

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    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature
    • G05D23/32—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature with provision for adjustment of the effect of the auxiliary heating device, e.g. a function of time

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的温度控制装置，具体涉及禽舍温度监控技术领域。基于视觉识别的温度控制装置包括电控连接的摄像头、控制系统和环控系统，控制系统包括定位单元、图像分析与处理单元、图像识别单元、图像存储单元和控制单元，环控系统包括微处理器单元、加热机构、通风机构和降温机构；摄像头将拍摄的图像传输至控制系统，控制系统中的定位单元判断出所拍摄的图像的位置，图像分析与处理单元对图像信息进行处理并提取目标特征区域，图像识别单元将提取的目标特征与图像存储单元内存储的特征图像进行对比，判断目标特征的类别及数量，控制单元根据类别和数量确定相应的控制级别并产生相应的控制指令，并将指令传送至环控系统。

Description

一种基于视觉识别的温度控制装置
技术领域
本发明涉及禽舍温度监控技术领域，具体涉及一种基于视觉识别的温度控制装置。
背景技术
现有家禽养殖行业常用的控温方法，是通过安放在不同位置的温度探头检测禽舍内温度值，根据温度值的高低，控制加热通风等系统，调节舍内温度。由于温度探头与家禽有一定距离，不能准确反映家禽周围的实际温度。由于自身代谢产热，每一只家禽相当于一个加热单元，家禽周围的温度比温度探头检测到的温度值要高，导致出现家禽体感温度高，但是通风降温等级低的情况，达不到理想的控温效果，会影响家禽的成长发育速度，这种情况在家禽养殖中普遍存在，有经验的饲养人员可以家禽的行为特征，判断出家禽体感温度是否合适，比如：当家禽体感温度比较高时，家禽羽毛会变湿，会张嘴增加散热等；体感温度较低时，家禽会拥挤在一起，抱团取暖，针对上述情况通过控制单元的手动调节功能进行人为干预，调节加热或通风，使舍内达到适合家禽生长的温度，饲养人员的经验和时间毕竟有限，不可能实时的关注家禽的状态，当对上述不利于家禽生长的状况监控不及时时，会影响整个饲养效率。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种基于视觉图像的识别技术，能够准确及时的控制监控区域内温度的温度控制装置。
本发明具体采用如下技术方案：
一种基于视觉识别的温度控制装置，包括电控连接的摄像头、控制系统和环控系统，控制系统包括定位单元、图像分析与处理单元、图像识别单元、图像存储单元和控制单元，环控系统包括微处理器单元、加热机构、通风机构和降温机构；
摄像头将拍摄的图像传输至控制系统，控制系统中的定位单元判断出所拍摄的图像的位置，图像分析与处理单元对图像信息进行处理并提取目标特征区域，图像识别单元将提取的目标特征与图像存储单元内存储的特征图像进行对比，判断目标特征的类别及数量，控制单元根据类别和数量确定相应的控制级别并产生相应的控制指令，并将指令传送至环控系统。
优选地，将该装置的控制区域分为前中后三个区域，每个区域分成左中右三个小区间，每个小区间安装一个摄像头，并对摄像头进行编码用以确定每个摄像头的位置，摄像头将拍摄的图像传送至控制系统；
控制系统内的定位单元根据摄像头的编码确定摄像头的位置，根据转动角度信息确定所拍摄的图像在监控区域内的具体位置，并根据位置信息给图像命名；
图像分析与处理单元对图像进行预处理和目标区域状态的提取，为图像对比做准备；
图像识别单元将所提取到的各种状态与存储在图像存储单元中的特征图像进行对比，判断出所提取的状态图像属于哪种状态，并记录这种状态的数量；
控制系统记录摄像头拍摄的各区域的状态，摄像头在控制系统控制下旋转，持续的将拍摄的图像传送至控制系统，控制系统将图像状态类别和数量按照图像名称进行分类存储；
控制系统每隔一段时间读取各个区域内新存储的状态特征类别及数量信息，将所有区域内的信息汇总整理，并根据整理的信息判断出该时段内区域内的状态是否正常；
当某时间段内存储的状态特征出现异常，环控系统接收到控制系统发送的指令后，根据指令控制加热机构、通风机构、降温机构的关闭、开启或者开启程度，实现温度调节。
优选地，该基于视觉识别的温度控制装置应用于饲养家禽的禽舍内的温度监控。
优选地，目标区域的提取包括家禽的嘴部区域的状态、身上的羽毛状态以及家禽个体的分布状态，并记录各种状态的总数量。
优选地，如果某时段内存储的目标区域的状态特征是多数家禽的嘴部张开，表示家禽体感温度偏高，需要停止加热或打开通风机构；如果出现羽毛潮湿的情况，说明体感温度过高，需要将通风机构开到最大，打开降温机构；如果很多家禽聚拢在一起，或者分成几组聚集，应关闭降温机构，减小通风机构的打开幅度，必要时打开加热机构；如果家禽羽毛干爽，多数家禽嘴部闭合，并且分散开，此时家禽体感温度正常，保持禽舍内的正常通风。
本发明具有如下有益效果：
该装置通过摄像头采集待测区域内的图像信息，通过控制系统对采集的图像进行处理分析，根据分析结果向环控系统发送控制指令，控制加热机构、通风机构和降温机构的工作状态，调节控制区域使其属于最佳状态，整个控制过程实现闭环控制，能够做到实时监控，保证监控区域处于最佳温度状态。
附图说明
图1为装置结构示意图；
图2为摄像头安装位置示意图；
图3为摄像头旋转角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合附图1-3，一种基于视觉识别的温度控制装置，包括电控连接的摄像头、控制系统和环控系统，控制系统可以以PC机为载体，控制系统包括定位单元、图像分析与处理单元、图像识别单元、图像存储单元和控制单元，环控系统包括微处理器单元、加热机构、通风机构和降温机构。
摄像头将拍摄的图像传输至控制系统，控制系统中的定位单元判断出所拍摄的图像的位置，图像分析与处理单元对图像信息进行处理并提取目标特征区域，图像识别单元将提取的目标特征与图像存储单元内存储的特征图像进行对比，判断目标特征的类别及数量，控制单元根据类别和数量确定相应的控制级别并产生相应的控制指令，并将指令传送至环控系统。
该基于视觉识别的温度控制装置应用于饲养家禽的禽舍内的温度监控，将禽舍分为前中后三个区域，每个区域分成左中右三个小区间，每个小区间安装一个摄像头，并对摄像头进行编码用以确定每个摄像头的位置，摄像头可以在计算机的控制下进行360°旋转，摄像头将拍摄的图像传送至控制系统。
控制系统内的定位单元根据摄像头的编码确定摄像头的位置，根据转动角度信息确定所拍摄的图像在监控区域内的具体位置，并根据位置信息给图像命名。例如第一位代表摄像头的安装位置，用数字1～9表示；第二位代表摄像头旋转的角度，用数字1～6表示，摄像头每旋转60°拍摄一张图像。数字1表示在旋转60°位置处拍摄的，数字2表示在旋转120°位置处拍摄的。后面十四位数字为拍摄的时间，包括年月日时分秒；
图像分析与处理单元对图像进行预处理和目标区域状态的提取，为图像对比做准备。目标区域的提取包括家禽的嘴部区域的状态、身上的羽毛状态以及家禽个体的分布状态，并记录各种状态的总数量。
图像识别单元将所提取到的各种状态与存储在图像存储单元中的特征图像进行对比，判断出所提取的状态图像属于哪种状态，并记录这种状态的数量。
控制系统记录摄像头拍摄的各区域的状态，摄像头在控制系统控制下旋转，持续的将拍摄的图像传送至控制系统，控制系统将图像状态类别和数量按照图像名称进行分类存储。
控制系统每隔一段时间读取各个区域内新存储的状态特征类别及数量信息，将所有区域内的信息汇总整理，并根据整理的信息判断出该时段内区域内的状态是否正常。
当某时间段内存储的状态特征出现异常，环控系统接收到控制系统发送的指令后，根据指令控制加热机构、通风机构、降温机构的关闭、开启或者开启程度，实现温度调节。
环控系统中的微处理器单元，接收PC机发送的控制指令，根据指令控制加热装置、通风装置或降温装置的关闭和开启，根据指令级别，控制相关装置开启的幅度，调节禽舍内的温度。
比如，如果某时段内存储的状态特征是多数家禽的嘴部张开，表示家禽体感温度偏高，需要停止加热或打开通风机构；家禽的嘴部张开的越多，表示家禽的体感温度越高，降温指令级别越高，通风机构的打开幅度越大。如果出现羽毛潮湿的情况，说明体感温度过高，必须尽快采取有效的降温措施，比如将通风机构开到最大，打开降温机构。如果很多家禽聚拢在一起，或者分成几组聚集，此时家禽体感温度低，应关闭降温机构，减小通风装置的打开幅度，必要时打开加热装置；如果家禽羽毛干爽，多数家禽嘴部闭合，并且分散开，此时家禽体感温度正常，保持禽舍内的正常通风。控制系统根据做出的判断结果，产生相应的控制指令，并将指令传递给外环控系统。比如，当控制系统读取到的嘴部张开的特征达到1/3的比例时，降温指令级别为1级，此时产生的控制指令是停止加热，1/3～1/2数量的风机启动，同时通风装置打开1/2的幅度；当读取到的嘴部张开特征达到1/2～2/3比例，或少数家禽羽毛潮湿时，降温指令为2级，2/3数量风机启动，同时通风装置打开2/3的幅度；当嘴部张开的特征超过2/3的比例，或一半以上家禽羽毛出现潮湿时，风机全部启动，通风机构全部关闭，打开降温机构，强制降温。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于视觉识别的温度控制装置，其特征在于，包括电控连接的摄像头、控制系统和环控系统，控制系统包括定位单元、图像分析与处理单元、图像识别单元、图像存储单元和控制单元，环控系统包括微处理器单元、加热机构、通风机构和降温机构；
摄像头将拍摄的图像传输至控制系统，控制系统中的定位单元判断出所拍摄的图像的位置，图像分析与处理单元对图像信息进行处理并提取目标特征区域，图像识别单元将提取的目标特征与图像存储单元内存储的特征图像进行对比，判断目标特征的类别及数量，控制单元根据类别和数量确定相应的控制级别并产生相应的控制指令，并将指令传送至环控系统。
2.如权利要求1所述的一种基于视觉识别的温度控制装置，其特征在于，将该装置的控制区域分为前中后三个区域，每个区域分成左中右三个小区间，每个小区间安装一个摄像头，并对摄像头进行编码用以确定每个摄像头的位置，摄像头将拍摄的图像传送至控制系统；
控制系统内的定位单元根据摄像头的编码确定摄像头的位置，根据转动角度信息确定所拍摄的图像在监控区域内的具体位置，并根据位置信息给图像命名；
图像分析与处理单元对图像进行预处理和目标区域状态的提取，为图像对比做准备；
图像识别单元将所提取到的各种状态与存储在图像存储单元中的特征图像进行对比，判断出所提取的状态图像属于哪种状态，并记录这种状态的数量；
控制系统记录摄像头拍摄的各区域的状态，摄像头在控制系统控制下旋转，持续的将拍摄的图像传送至控制系统，控制系统将图像状态类别和数量按照图像名称进行分类存储；
控制系统每隔一段时间读取各个区域内新存储的状态特征类别及数量信息，将所有区域内的信息汇总整理，并根据整理的信息判断出该时段内区域内的状态是否正常；
当某时间段内存储的状态特征出现异常，环控系统接收到控制系统发送的指令后，根据指令控制加热机构、通风机构、降温机构的关闭、开启或者开启程度，实现温度调节。
3.如权利要求1或2所述的一种基于视觉识别的温度控制装置，其特征在于，该基于视觉识别的温度控制装置应用于饲养家禽的禽舍内的温度监控。
4.如权利要求3所述的一种基于视觉识别的温度控制装置，其特征在于，目标区域的提取包括家禽的嘴部区域的状态、身上的羽毛状态以及家禽个体的分布状态，并记录各种状态的总数量。
5.如权利要求3所述的一种基于视觉识别的温度控制装置，其特征在于，如果某时段内存储的目标区域的状态特征是多数家禽的嘴部张开，表示家禽体感温度偏高，需要停止加热或打开通风机构；如果出现羽毛潮湿的情况，说明体感温度过高，需要将通风机构开到最大，打开降温机构；如果很多家禽聚拢在一起，或者分成几组聚集，应关闭降温机构，减小通风机构的打开幅度，必要时打开加热机构；如果家禽羽毛干爽，多数家禽嘴部闭合，并且分散开，此时家禽体感温度正常，保持禽舍内的正常通风。
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