CN113875629A - 一种基于热成像的生猪体温检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于热成像的生猪体温检测装置。所述基于热成像的生猪体温检测装置包括生猪限位栏、滑动轨道和云台机器人，所述滑动轨道位于所述生猪限位栏的上方，所述云台机器人安装在所述滑动轨道上；所述云台机器人包括电子控制单元、检测传感器、机械本体、电源管理单元、执行器、无线通信单元。本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置具有能全天实时监测生猪体温和活动量的装置能够提前观察并发觉生猪疾病发生前的异常现象，从而及时采取措施减少养殖损失的优点。
Description
技术领域
本发明涉及生猪养殖技术领域，尤其涉及一种基于热成像的生猪体温检测装置。
背景技术
生猪养殖是我国畜牧业的支柱产业，但是养殖过程中的流行性疾病往往会造成生猪群体大量死亡，会给生猪养殖业带来巨大的损失，因此，生猪的疾病预警与防治已经成为了目前养殖过程中关心的核心问题。生猪维持较为恒定的体温和一定的活动量是其进行正常新陈代谢和生命活动的基础，在生猪某些疾病发生前，其通常有着体温和活动量等参数异常的前兆。
因此有必要提出一种基于热成像的生猪体温检测装置来解决上述问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能全天实时监测生猪体温和活动量的装置能够提前观察并发觉生猪疾病发生前的异常现象，从而及时采取措施减少养殖损失的基于热成像的生猪体温检测装置。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置包括：生猪限位栏、滑动轨道和云台机器人，所述滑动轨道位于所述生猪限位栏的上方，所述云台机器人安装在所述滑动轨道上；所述云台机器人包括电子控制单元、检测传感器、机械本体、电源管理单元、执行器、无线通信单元。
优选的，所述电子控制单元包括主控制器、辅助控制器、电机驱动单元和状态显示器，所述检测传感器包括红外热成像传感器、激光测距传感器a、激光测距传感器b和环境检测单元，所述执行器包括步进电机。
优选的，所述红外成像传感器、所述无线通信单元和所述辅助控制器均与所述主控制器相连接，所述电机驱动单元、所述电源管理单元、所述环境湿度检测单元、所述状态显示器、所述激光测距单元a和所述激光测距单元b均与所述辅助控制器相连接，所述电机驱动单元与所述步进电机相连接,所述步进电机与所述机械本体相连接。
优选的，所述环境检测单元包括屋顶温度传感器、风速传感器、温度传感器和湿度传感器。
与相关技术相比较，本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置具有如下有益效果：
本发明提供一种基于热成像的生猪体温检测装置，利用限位栏式猪场的结构特点，使装置按轨道自动运行；利用电机驱动单元驱动步进电机带动小车，能更加平稳运行；采用热成像摄像头能够在远距离精确测量体温；选用激光测距传感器，高精度测量装置行进距离；选用温度传感器，经辅助控制器调控，精准测量环境温湿度；通过主控制器测量，并积分计算获得生猪活动量精确数值；通过无线通讯，将装置测得的数据发送至云端，进行远程监测，从容实现全自动监测与运行，无需人工干预，装置体积小，便于运输与安装，充分利用限位栏式猪场特点，可全天高频率测温监测，拥有测量生猪体温，统计生猪活动量，测量环境温湿度等多种功能，装置与云端相连，可做到远程监管，主控与辅控相互协调，有序控制整体系统，不会相互干扰等优点。
附图说明
图1为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的安装示意图；
图2为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的一种较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的原理框图。
图中标号：
1、生猪限位栏；
2、滑动轨道；
3、云台机器人：
311、红外热成像传感器；312、激光测距传感器a；313、激光测距传感器b；314、环境检测单元；3141、屋顶温度传感器；3142、风速传感器；3143、温度传感器；3144、湿度传感器；
32、电子控制单元：321、主控制器；322、辅助控制器；323、电机驱动单元；324、状态显示器；
33、步进电机；
34、无线通信单元；
35、电源管理单元；
36、机械本体。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的安装示意图；图2为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的一种较佳实施例的结构示意图；图3为本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置的原理框图。本装置应用于场景如下，根据本系统需要架设在母猪限位栏式猪场的悬梁之上，并采用轨道式移动的情况。本装置的功能性如下分析：
1、装置总体设计方案
根据测量原理，为实现生猪的自动化测温，需要装置实现自动检测猪只的表面热图像、环境温湿度、风速和猪舍屋顶温度等参数，并识别猪只身份ID号。测温装置针对限位栏饲养模式设计，在该饲养模式下，猪只并行排列且被限定在固定的空间内，生猪限位栏1的宽度、长度和高度尺寸固定。根据养殖模式的特点，总体设计方案是在生猪限位栏1上方铺设滑动轨道2，云台机器人3在滑动轨道2上自由移动，以便检测到猪舍内所有猪只，如图1所示。当云台机器人3移动到猪只正上方时，以俯视的角度采集其背部红外热图像，同时检测测试距离和环境参数，并记录猪只ID号。
2、装置结构组成
云台机器人3包括电子控制单元32、检测传感器、机械本体36、电源管理单元35、执行器、无线通信单元34，云台机器人3总体结构框图如图2所示。
所述检测传感器包括红外热成像传感器311、激光测距传感器a312、激光测距传感器b313和环境检测单元314，所述执行器包括步进电机33，所述环境检测单元314包括屋顶温度传感器3141、风速传感器3142、温度传感器3143和湿度传感器3144；
所述电子控制单元32包括主控制器321、辅助控制器322、电机驱动单元323和状态显示器324，所述检测传感器31包括红外热成像传感器311、激光测距传感器a312、激光测距传感器b313和环境检测单元314，所述执行器包括步进电机33；
电子控制单元32是装置的核心部件，控制各单元协调工作，实现装置的运动控制、数据采集、猪只识别和网络通信等功能。红外热成像传感器311用于采集生猪体表的热图像，并转换为温度数据，激光测距传感器a312和激光测距传感器b313同时测量红外热成像传感器311与生猪的距离。辅助控制器322用于控制屋顶温度传感器3141、风速传感器3142、温度传感器3143和湿度传感器3144的工作状态，读取环境参数。机械本体36为各单元提供支撑和固定作用。电源管理单元35为各单元提供不同电平的电压，并对电压进行检测和保护。
3、生猪识别
通过提前测量猪场的总长和生猪限位栏1长度等参数提前储存在主控制器321的数据文件中。待装置运行时读取距离传感器测得的行进数据，通过写好的公式计算并判断是否到达指定位置。
4、装置运动控制
本装置使用步进电机33作为运动执行器，在上一步获取装置位置后，通过辅助控制器322获取当前位置与目标位置的误差，此误差作为步进电机33速度PID的输入值。通过PID算法的控制，实现装置位置的精确控制。
5、获取生猪热图像得到其体温
考虑到本设计的测量距离相对较大，因此选用热成像摄像头。通过主控制器321驱动并控制。在到达指定位置后，拍摄生猪的热图像，将其转化为彩色图像，分析并标注出最高温度的区域。最后根据摄像头技术手册描述，将得到的图像经过控制器中的程序计算，得到生猪的体温。
6、活动量检测
活动量监测算法是建立在温度检测成功的基础上的。当获得了最高温度区域时，也就获得了其中心坐标。因为生猪在短时间内最高温度区域不会快速变化，因此可以将该最高温度区域看作生猪的中心，通过估算最高温度区域的总位移，从而评估生猪的活动量。
7、主控制器321与辅助控制器322通信
本装置采用串口通信。通过已设置好的串口配置实现主辅控制器之间的数据互通。
8、环境信息测量
通过辅助控制器322控制环境检测单元314工作，测量环境的温湿度数据并返回辅助控制。
与相关技术相比较，本发明提供的基于热成像的生猪体温检测装置具有如下有益效果：
本发明提供一种基于热成像的生猪体温检测装置，利用限位栏式猪场的结构特点，使装置按轨道自动运行；利用电机驱动单元32驱动步进电机带动小车，能更加平稳运行；采用热成像摄像头能够在远距离精确测量体温；选用激光测距传感器，高精度测量装置行进距离；选用温度传感器，经辅助控制器调控，精准测量环境温湿度；通过主控制器测量，并积分计算获得生猪活动量精确数值；通过无线通讯，将装置测得的数据发送至云端，进行远程监测，从容实现全自动监测与运行，无需人工干预，装置体积小，便于运输与安装，充分利用限位栏式猪场特点，可全天高频率测温监测，拥有测量生猪体温，统计生猪活动量，测量环境温湿度等多种功能，装置与云端相连，可做到远程监管，主控与辅控相互协调，有序控制整体系统，不会相互干扰等优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于热成像的生猪体温检测装置，其特征在于，包括：生猪限位栏、滑动轨道和云台机器人，所述滑动轨道位于所述生猪限位栏的上方，所述云台机器人安装在所述滑动轨道上；
所述云台机器人包括电子控制单元、检测传感器、机械本体、电源管理单元、执行器、无线通信单元。
2.根据权利要求1所述的基于热成像的生猪体温检测装置，其特征在于，所述电子控制单元包括主控制器、辅助控制器、电机驱动单元和状态显示器，所述检测传感器包括红外热成像传感器、激光测距传感器a、激光测距传感器b和环境检测单元，所述执行器包括步进电机。
3.根据权利要求2所述的基于热成像的生猪体温检测装置，其特征在于，所述红外成像传感器、所述无线通信单元和所述辅助控制器均与所述主控制器相连接，所述电机驱动单元、所述电源管理单元、所述环境湿度检测单元、所述状态显示器、所述激光测距单元a和所述激光测距单元b均与所述辅助控制器相连接，所述电机驱动单元与所述步进电机相连接,所述步进电机与所述机械本体相连接。
4.根据权利要求2所述的基于热成像的生猪体温检测装置，其特征在于，所述环境检测单元包括屋顶温度传感器、风速传感器、温度传感器和湿度传感器。
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