CN113063479A - 一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置和方法，所述装置包括跟踪传感器模块、体重测量模块、数据传输模块和数据处理模块，所述方法包括：(1)识别猪只位置信息并获取位于地磅秤上的猪只体重信息；(2)将测得的猪只位置信息和猪只体重信息传输至计算机；(3)建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重；若所得信息方程组不能达到可求解条件时，重复上述(1)和(2)，重新获得一个不同猪只体重组合的测量方程，直到所有方程构成的方程组达到可求解条件。本发明可实现猪体重的无应激测量，测量精准，适用性强，可远程监控猪的体重变化，省时省力。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术应用于畜牧生产的技术领域，具体涉及一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置和方法。
背景技术
在猪的畜牧生产过程中，需要及时准确的对猪只不同生长阶段和不同饲养管理方式下的体重进行测量，以便精准掌握猪只的生长情况，提高畜牧生产效率，节约生产成本。
应激是影响畜牧生产的重要因素，传统的驱赶和接触式测重会给猪群带来严重的应激反应，且耗时耗力增加生产成本。对于群养栏内的猪群测重，通常采用的测重方式为:一种在群养栏内放置地磅秤测重，此法测量方式繁杂，驱赶会导致猪只应激反应增大；另一种是通过处理分析图像信息进行估重，此法测得的猪只体重精度不高，误差较大，且不同品种或品系的猪群都要重新建立体重预测模型，增加畜牧生产过程和成本。
发明内容
本发明的目的在于高效精准无应激的测量猪只体重，克服现有技术误差较大、过程繁杂的缺点，进而提供一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置和方法，通过结合在猪圈内分区域的地磅称和猪圈上方传感器提供的跟踪信息，建立每头猪体重的已知信息方程组，当方程组的秩满足可唯一求解条件时，即可唯一求解每头猪的体重，实现猪的无应激的准确的体重检测。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置，其包括：
跟踪传感器模块，用于识别每头猪，并实时跟踪和输出每头猪的位置信息；
体重测量模块，采用地磅秤测量猪只体重，对位于地磅秤上的猪只体重进行测量；
数据传输模块，用于将测得的猪只体重信息传输至计算机；
数据处理模块，根据接收到的猪只位置信息和体重信息，利用计算机建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重。
作为本方案的进一步优选，所述地磅秤分区设置，并且地磅秤的面积至少大于一头成年猪的面积。
作为本方案的进一步优选，所述地磅秤安装于食槽前或水槽前；所述跟踪传感器安装于猪圈中心点正上方。
另一方面，本发明还提供了一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，其包括以下步骤：
步骤一、识别猪只位置信息并获取位于地磅秤上的猪只体重信息；
步骤二、将测得的猪只位置信息和猪只体重信息传输至计算机；
步骤三、建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重；若所得信息方程组不能达到可求解条件时，重复上述步骤一和二，重新获得一个不同猪只体重组合的测量方程，直到所有方程构成的方程组达到可求解条件。
作为本方案的进一步优选，所述步骤一中，通过安装在猪圈内的地磅秤对各分区地磅秤上猪只体重进行测量，同时通过跟踪传感器对猪圈内的猪只进行识别编号以及检测各分区地磅秤上的猪只数量。
作为本方案的进一步优选，所述步骤三中，待各分区的地磅秤重量稳定时，记录重量值和地磅秤上方猪只的编号，形成一个测量方程，根据形成的所有测量方程，检验所有测量方程是否达到可求解条件。
作为本方案的进一步优选，据所有测量方程，解算每头猪的重量，设Wi代表每头猪的实际重量，Di代表每个分区地磅输出的重量，则可构建关于Wi和Di的n元齐次线性方程组；若方程总个数为m，则它的系数矩阵为一个m*n的矩阵A，此时矩阵A的秩就是方程组的秩，实际上它指的就是方程组中独立方程的个数r，当方程组提供的信息不够多时，方程组的解就不止一个，有多种情况，就需要用解集来表示，解集中会包含有n-r个独立的解；当方程组提供的独立方程够多时，方程组有唯一解。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)测量无接触，不会对猪群造成应激；
(2)测量精准，不会产生太大误差；
(3)适用性强，不同品种或品系以及不同生长阶段的猪群都可测量；
(4)网络传输，实时性强，可远程监测体重变化；
(5)计算机测算，省时省力。
附图说明
为了更加清楚阐明本发明实施例中的技术方案，对实施例中涉及到的以下附图作简要介绍；
图1是本发明实施例中跟踪传感器和地磅安装位置示意图；
图2是本发明实施例中测算方程的猪重解算图；
图3是本发明实施例中在同一测量过程某一时刻A的一种测重情况；
图4是本发明实施例中在同一测量过程某一时刻B的一种测重情况；
图5是本发明实施例中在同一测量过程某一时刻C的一种测重情况。
图中标记为：1-猪圈，2-跟踪传感器，3-分区地磅一，4-分区地磅二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一。
一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置，其包括如下模块：
(1)跟踪传感器模块；该跟踪传感器模块可识别每头猪并对其进行编号，同时实时跟踪并输出每头猪的位置信息；其中，跟踪传感器安装于猪圈中心点正上方，传感器高度和位置可根据实际情况调整，覆盖猪圈平面所有位置。
(2)体重测量模块：该模块采用地磅秤测量猪只体重，对位于地磅秤上的猪只体重进行测量。其中，地磅称安装于猪圈特殊位置的承重支撑点，漏缝板、食槽前、水槽前等，面积至少大于一个成年猪的面积，猪圈应至少包含一个地磅秤。
(3)数据传输模块：该模块用于将测得的猪只体重信息、位置信息等传输至计算机；
(4)数据处理模块：利用计算机建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重。其中，已知信息方程组按线性代数建立。
实施例二。
一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，包括步骤如下：
步骤一、获取猪只体重信息。
(1)识别猪只位置信息：跟踪传感器可识别每头猪，并实时跟踪并输出每头猪的位置信息，分区地磅可以只有一个、两个或多个，可以放置于特殊区域，比如食槽前，饮水槽前等等，但面积要至少大于一头成年猪的面积，以便测量。
其中，本实施例中使用了两个分区地磅秤，在猪圈左右两侧。
(2)获得分区地磅称上猪只总重：利用猪圈内左右两侧分区的地磅秤，对每个区域上的猪总重进行测量，待猪只在地磅称上停止移动或移动幅度不大时，此时测量较为准确，结合跟踪传感器识别的猪只位置，对地磅称上所有猪只的总重进行测量。
具体地，结合跟踪传感器和地磅称所测量猪只体重信息，获得该区地磅称上具体具体有几头猪只，以及这几头猪只的体重总和。
如图3，本实施例中猪圈内共有某品种猪5头，某一时刻跟踪传感器识别出1号和2号猪位于一号地磅秤，3号和4号猪位于二号地磅秤，待两个分区地磅称稳定后，分别读取地磅一和地磅二的读数，并存储传输；
如图4，同一测量过程的某一时刻，跟踪传感器识别出1号和4号猪位于一号地磅称，3号和5号猪位于二号地磅称，待两个分区地磅称稳定后，分别读取地磅一和地磅二的读数，并存储传输；
如图5，同一测量过程的某一时刻，跟踪传感器识别共有1号、2号和3号猪位于一号地磅称，4号和5号猪位于二号地磅称，待两个分区地磅称稳定后，分别读取地磅一和地磅二的读数，并存储传输。
步骤二、传输猪只体重数据：将三个时刻测得的地磅一和地磅二的猪只体重信息传输至计算机。
步骤三、建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重。
(1)获得猪只体重测量方程：根据获得的体重信息形成一个测量方程，形成的所有测量方程检验是否达到可求解条件。
进一步地，当所有测量方程不能达到可求解条件时，按步骤一所述测量体重方法，重新获得一个不同猪只组合的测量方程，直到所有方程达到可求解条件。
本实施例中，让Wi代表每头猪的实际重量，Di代表每个分区地磅输出的重量。
图3的情况就可以得到两个测量方程：W1+W2＝D1，W3+W4＝D2；
图4的情况就可以得到两个测量方程：W1+W4＝D1，W3+W5＝D2；
图5的情况就可以得到两个测量方程：W1+W2+W3＝D1，W4+W5＝D2。
(2)解算测量方程：根据所有测量方程，解算每头猪的重量。
本实施例中，经地磅秤和跟踪传感器获得的某品种猪只体重数据，图3的D1＝299.53kg，D2＝302.17kg；图4的D1＝305.42kg，D2＝296.85kg；图5的D1＝456.93kg，D2＝284.69kg。
由此，可以得到以下测量方程组：
W1+W2＝299.53kg；
W3+W4＝302.17kg；
W1+W4＝305.42kg；
W3+W5＝296.85kg；
W4+W5＝284.69kg；
W1+W2+W3＝456.93kg；
根据以上所有测量方程，可解算得唯一解，获得猪只体重：W1＝159.41kg，W2＝140.12kg，W3＝157.17kg，W4＝146.01kg，W5＝138.68kg；
综上所述，需要测量猪圈内猪只不同生长时间段的体重时，只需要在不同时段，获得不同猪只体重方程组，解算获得唯一解，就能实时对猪群体重情况进行检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置，其特征在于包括：
跟踪传感器模块，用于识别每头猪，并实时跟踪和输出每头猪的位置信息；
体重测量模块，采用地磅秤测量猪只体重，对位于地磅秤上的猪只体重进行测量；
数据传输模块，用于将测得的猪只体重信息传输至计算机；
数据处理模块，根据接收到的猪只位置信息和体重信息，利用计算机建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重。
2.根据权利要求1所述的一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置，其特征在于，所述地磅秤分区设置，并且地磅秤的面积至少大于一头成年猪的面积。
3.根据权利要求1所述的一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重装置，其特征在于，所述地磅秤安装于食槽前或水槽前；所述跟踪传感器安装于猪圈中心点正上方。
4.一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、识别猪只位置信息并获取位于地磅秤上的猪只体重信息；
步骤二、将测得的猪只位置信息和猪只体重信息传输至计算机；
步骤三、建立猪只体重的已知信息方程组，唯一求解每头猪的体重；若所得信息方程组不能达到可求解条件时，重复上述步骤一和二，重新获得一个不同猪只体重组合的测量方程，直到所有方程构成的方程组达到可求解条件。
5.根据权利要求4所述的一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，其特征在于，所述步骤一中，通过安装在猪圈内的地磅秤对各分区地磅秤上猪只体重进行测量，同时通过跟踪传感器对猪圈内的猪只进行识别编号以及检测各分区地磅秤上的猪只数量。
6.根据权利要求5所述的一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，其特征在于，所述步骤三中，待各分区的地磅秤重量稳定时，记录重量值和地磅秤上方猪只的编号，形成一个测量方程，根据形成的所有测量方程，检验所有测量方程是否达到可求解条件。
7.根据权利要求6所述的一种结合跟踪系统和磅秤的畜牧估重方法，其特征在于，据所有测量方程，解算每头猪的重量，设Wi代表每头猪的实际重量，Di代表每个分区地磅输出的重量，则可构建关于Wi和Di的n元齐次线性方程组；若方程总个数为m，则它的系数矩阵为一个m*n的矩阵A，此时矩阵A的秩就是方程组的秩，设方程组中独立方程的个数r，当方程组提供的信息不够多时，方程组的解就不止一个，有多种情况，就需要用解集来表示，解集中会包含有n-r个独立的解；当方程组提供的独立方程够多时，方程组有唯一解。
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