CN114342836B - 一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统及其控制方法，包括轨道式小车、螺旋喂料机支架、螺旋喂料机、存食量检测摄像头、车载控制计算机、无线通信模块和远程控制机；轨道式小车底部安装有导轨，轨道式小车顶部连接有所述螺旋喂料机支架，螺旋喂料机支架上安装有所述螺旋喂料机，螺旋喂料机的一端连接有料斗，螺旋喂料机的另一端连接安装有存食量检测摄像头；车载控制计算机与所述无线通信模块、存食量检测摄像头相互通信连接，车载控制计算机输出端分别与轨道式小车驱动电机以及螺旋喂料机的喂料驱动电机通信连接；远程控制机与所述无线通信模块相互通信连接。本发明大大减少当前人工投喂的繁重重复劳动，提高了工作效率，降低了养殖企业的人力成本。

Description

一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动投喂控制技术领域，具体涉及一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统及其控制方法。

背景技术

随着我国经济的发展，人民生活水平的日益提高，对于家禽肉类及蛋类食品的需求不断加大，从而促进了家禽养殖业快速发展。目前家禽养殖特别是蛋鸡养殖一般都采用笼架养殖的模式，这种养殖模式优点是密度大，便于管理，经济效益好，适合大规模养殖。

对于这种笼架养殖模式，由于养殖密度大，规模效应好，必须每天坚持巡检，检查家禽的健康状态、生长状况，特别是每天还需多次为家禽投喂饲料或补充饲料，属于重复性劳动工作。

目前我国绝大多数养殖场的投喂饲料都是人工完成，工作量大，效率低，人工成本较高，给养殖企业或养殖农户造成较大的人工成本负担。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统及其控制方法，可自动根据食槽饲料存量情况调节投喂饲料数量，并可按照设定时间自动运行开展饲料的投喂或补充工作。

技术方案：本发明所述的一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统，包括轨道式小车、螺旋喂料机支架、螺旋喂料机、存食量检测摄像头、车载控制计算机、无线通信模块和远程控制机；

所述的轨道式小车底部安装有导轨，所述轨道式小车顶部连接有所述螺旋喂料机支架，所述螺旋喂料机支架上安装有所述螺旋喂料机，所述螺旋喂料机的一端连接有料斗，所述螺旋喂料机的另一端连接安装有存食量检测摄像头；

所述车载控制计算机与所述无线通信模块、存食量检测摄像头相互通信连接，所述车载控制计算机输出端分别与轨道式小车驱动电机以及螺旋喂料机的喂料驱动电机通信连接；所述远程控制机与所述无线通信模块相互通信连接。

进一步的，所述导轨采用定距双轨结构，包括距离固定的两条并列平行轨道。

进一步的，所述导轨与食槽相互平行，且间距固定。

进一步的，所述螺旋喂料机包括喂料驱动电机、输送管以及投喂管，所述喂料驱动电机安装在所述输送管的端部，驱动输送管内的螺旋结构转动；所述投喂管安装在输送管的另一端部，一端与所述输送管连通，另一端开口并朝向食槽。

进一步的，所述存食量检测摄像头安装在所述投喂管上，在小车行进方向一侧。

进一步的，所述存食量检测摄像头用于实时获取食槽内的图像，并将该图像传送至车载控制计算机处理分析。

进一步的，所述车载控制计算机用于设定小车行车速度；接受存食量检测摄像头传送的图像信息，并对图像信息进行处理分析，获知食槽饲料的剩余量，由此计算出饲料投喂量，并转换成螺旋喂料机的投喂速度，输出控制喂料驱动电机的转速，从而达到控制投喂饲料量的目的。

进一步的，所述无线通信模块和车载控制计算机均安装在所述轨道式小车内，所述轨道式小车内还安装有电源模块。

进一步的，所述远程控制机包括计算机或移动客户端。

本发明还公开了上述一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统的控制方法，包括：

（1）通过远程控制机设定不同家禽种类、不同生长阶段、不同饲料种类下小车的行走速度以及空食槽情况下投放饲料的速度参数信息，并通过无线通信模块将设定参数信息传送至车载控制计算机；

（2）车载控制计算机通过无线通信模块接收参数信息，分析计算处理转化为小车行走速度控制信号以及喂料驱动电机的驱动信号并输出，来调节和控制小车行走速度和喂料速度；

（3）通过存食量检测摄像头实时采集食槽图像，并将图像信息实时传送至车载控制计算机；

（4）车载控制计算机接收到图像并对图像进行处理，根据食槽与饲料颜色差异识别出饲料所占区域，获得食槽内饲料所占图像比例，设定图像中计算视域的总面积为S，饲料所占图像面积为S1，则有如下公式计算食槽内饲料所占比例：

食槽内饲料所占比例=S1/S×100%；

（5）根据计算的食槽内饲料所占比例确定食槽内饲料存量情况，若判断食槽内饲料存量少，则动态调整喂料速度控制信号，通过增加喂料驱动电机的转速以增加喂料速度；若判断食槽内饲料存量多，则动态调整喂料速度控制信号，通过减小喂料驱动电机的转速以减小喂料速度；

（6）投喂过程中实时记录投喂控制信号的变化，并对应着投喂位置通过无线通信模块反馈给远程控制机，形成养殖产线的每次投喂分布曲线，供饲养员参考。

有益效果：本发明可以自动完成笼架养殖家禽的智能投喂工作，投喂过程当中根据家禽笼架养殖产线不同位置饲料存量的不同来精准控制饲料的投喂量，大大减少当前人工投喂的繁重重复劳动，提高了工作效率，降低了养殖企业的人力成本。另外本发明还可反馈养殖产线的每次投喂分布曲线，饲养员可根据投喂分布，及时发现异常投喂量位置，及时发现引起投喂量异常的原因如个别位置家禽密度变化等。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的食槽图像比例位置示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明一个实施例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图1和图4所示，本发明所述的一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统，包括轨道式小车1、螺旋喂料机支架2、螺旋喂料机、存食量检测摄像头7、车载控制计算机、无线通信模块和远程控制机。

所述的轨道式小车1底部安装有导轨8，轨道式小车1在导轨8上滑行。轨道式小车1用于承载车上各类装置及饲料，并实现移动喂料的功能。所述轨道式小车1顶部连接有所述螺旋喂料机支架2，螺旋喂料机支架2安装在轨道式小车1上，用于支撑螺旋喂料机。所述螺旋喂料机支架2上安装有所述螺旋喂料机，所述螺旋喂料机的一端连接有料斗4，所述螺旋喂料机的另一端连接安装有存食量检测摄像头7。

所述车载控制计算机与所述无线通信模块、存食量检测摄像头7相互通信连接，所述车载控制计算机输出端分别与轨道式小车1驱动电机以及螺旋喂料机的喂料驱动电机通信连接；所述远程控制机与所述无线通信模块相互通信连接。

本实施例中，所述导轨8采用定距双轨结构，包括距离固定的两条并列平行轨道。进一步的，所述导轨8与食槽9相互平行，且间距固定。导轨8为定距双轨设计，包括距离固定的两条并列平行轨道，其与家禽喂料的食槽9在水平方向上的距离保持固定，从而保证小车行走时喂料口及摄像头始终对准食槽。

本实施例中，如图1所示，所述螺旋喂料机具体包括喂料驱动电机3、输送管5以及投喂管6，所述喂料驱动电机3安装在所述输送管5的端部，驱动输送管5内的螺旋结构转动；所述投喂管6安装在输送管5的另一端部，一端与所述输送管5连通，另一端开口并朝向食槽9。

其中，输送管5上部通过开口与料斗4底部连通，通过重力作用将料斗4内的饲料输送至输送管5内。输送至输送管5内的饲料通过输送管5内螺旋体的作用，在喂料驱动电机的转动驱动下，最终到达端部的投喂管处进行投喂。

本实施例中，为了检测的精度，所述存食量检测摄像头7安装在所述投喂管6上，在小车行进方向一侧。进一步的，存食量检测摄像头7的具体安装可以与投喂管6具有一定距离，这是因为通过摄像头采集图像到最终的喂料驱动电机调整喂料速度有一个过程，而且小车是不断在行进中的，因此通过将存食量检测摄像头7往前近方向多延伸一定距离，从而当小车正好在时间差内带动投喂管6到达带投喂处上方，从而提高了投喂精准度。

本实施例中进一步优选地，食量检测摄像头7距离投喂管6的距离不宜过长，取值3-8cm为宜。

本实施例中，所述存食量检测摄像头7用于实时获取食槽内的图像，并将该图像传送至车载控制计算机处理分析。食量检测摄像头7获取的是包含整体食槽宽度的图像，也就是说，在拍摄的某一个图像中，完整的拍摄到了食槽的整体宽度，长度是某一段。因此食量检测摄像头7的安装高度不宜太低，也不宜太高，太高了拍摄图像范围太大，影响到精准投喂。

本实施例中进一步优选地，食量检测摄像头7安装高度以距离食槽顶部以上10-100cm为宜。具体取值与食槽宽度相关，食槽宽度越大，安装高度越高；食槽宽度越小，安装高度就越小。

本实施例中，所述车载控制计算机用于设定小车行车速度；接受存食量检测摄像头传送的图像信息，并对图像信息进行处理分析，获知食槽饲料的剩余量，由此计算出饲料投喂量，并转换成螺旋喂料机的投喂速度，输出控制喂料驱动电机的转速，从而达到控制投喂饲料量的目的。

进一步的，所述无线通信模块和车载控制计算机均安装在所述轨道式小车1内，所述轨道式小车1内还安装有电源模块。

无线通信模块安装在轨道式小车上，用于接受远程控制机的控制信息并传送给车载控制计算机，并可将车载控制计算机的数据通过无线连接模式传送给远程控制机。

远程控制机可以是计算机，也可以用手机或其他移动式客户端替代，主要功能是接受智能投喂小车每次投喂饲料量沿着食槽的分布曲线，并可根据需要向车载控制计算机输入智能投喂小车运行控制参数以及投喂参数等。

电源模块为整个智能投喂的自动驾驶小车提供供电，包括小车驱动供电、螺旋喂料机的供电、车载控制计算机的供电、无线通信模块的供电、摄像头的供电等。

实施例2

如图1到图4所示的一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统的控制方法，该投喂系统包括轨道式小车1、螺旋喂料机支架2、螺旋喂料机、存食量检测摄像头7、车载控制计算机、无线通信模块和远程控制机。

所述的轨道式小车1底部安装有导轨8，轨道式小车1在导轨8上滑行。轨道式小车1用于承载车上各类装置及饲料，并实现移动喂料的功能。所述轨道式小车1顶部连接有所述螺旋喂料机支架2，螺旋喂料机支架2安装在轨道式小车1上，用于支撑螺旋喂料机。所述螺旋喂料机支架2上安装有所述螺旋喂料机，所述螺旋喂料机的一端连接有料斗4，所述螺旋喂料机的另一端连接安装有存食量检测摄像头7。

所述车载控制计算机与所述无线通信模块、存食量检测摄像头7相互通信连接，所述车载控制计算机输出端分别与轨道式小车1驱动电机以及螺旋喂料机的喂料驱动电机通信连接；所述远程控制机与所述无线通信模块相互通信连接。

上述导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统的具体控制过程方法包括：

（1）首先，通过远程控制机设定不同家禽种类、不同生长阶段、不同饲料种类下小车的行走速度以及空食槽情况下投放饲料的速度参数信息，并通过无线通信模块将设定参数信息传送至车载控制计算机。具体的参数信息在每次投喂前进行设定，或者设定存储在车载控制计算机内进行调用。

设定不同家禽种类、不同生长阶段、不同饲料种类下小车的行走速度以及空食槽情况下投放饲料的速度参数信息的目的是，因为不同的家禽类或者不同的生长阶段需求的饲料种类以及投喂量均不相同，需要针对不同的家禽、不同的生长阶段以及具体的投喂饲料选择适当的小车的行走速度以及空食槽情况下投放饲料的速度。

比如说，幼年鸡仔与成年鸡，由于生长阶段不同，需要的饲料以及投喂量就不同。幼年鸡仔因为食量较小，因此在投喂时可以提高小车的行走速度以及减小空食槽情况下投放饲料的速度；而针对成年鸡，由于食量较大，因此在投喂时可以减小小车的行走速度以及增加空食槽情况下投放饲料的速度，以获得较多的饲料投放。

（2）车载控制计算机通过无线通信模块接收参数信息，分析计算处理转化为小车行走速度控制信号以及喂料驱动电机的驱动信号并输出，来调节和控制小车行走速度和喂料速度。

车载控制计算机计算处理转化为小车行走速度控制信号以及喂料驱动电机的驱动信号（包括正常情况下喂料驱动电机的驱动信号以及空槽情况下喂料驱动电机的驱动信号），输出分别控制喂料驱动电机以及小车行走驱动电机相应的速度。具体的，启动后，小车行走驱动电机按照车载控制计算机输出的小车行走速度恒定行进，在行进的过程中，小车行走速度保持恒定不变化，以保证投喂的均匀性，为以后的变化曲线以及分析做参考。

正常投喂时，喂料驱动电机可以不工作或以一定转动速度恒定工作。

若遇到需要空槽需要多投喂，此时车载控制计算机驱动喂料驱动电机动作，按照设定的空槽时喂料驱动电机转速转动，进行补充投喂。

（3）通过存食量检测摄像头实时采集食槽图像，并将图像信息实时传送至车载控制计算机；采集图像时，可以根据小车的行进速度，选择采集图像的周期，确保每一张拍摄图像的范围与小车单位时间内行进的速度相匹配。比如说，小车1秒行进多少长度，该长度与食槽宽度正好是1张图像的拍摄范围，所以该种情况图像的采集周期不大于1秒。

（4）车载控制计算机接收到图像并对图像进行处理，根据食槽与饲料颜色差异识别出饲料所占区域，如图2和图3所示。获得食槽内饲料所占图像比例，设定图像中计算视域11的总面积为S，饲料10所占图像面积为S1，则有如下公式计算食槽内饲料所占比例：

食槽内饲料所占比例=S1/S×100%。

可以设定一个食槽内饲料所占比例的阈值，比如说50％，少于该阈值时启动或增加喂料驱动电机的转速以提高投喂量；大于该阈值时则减小当前转速或不启动喂料驱动电机，不投喂。具体阈值范围可以设定为50％-90％。也可根据实际情况，形成食槽内饲料所占比例与喂料驱动电机转速关系的数学模型，根据数学模型来控制喂料驱动电机的转速保证合适的投喂量。

（5）根据计算的食槽内饲料所占比例确定食槽内饲料存量情况，若判断食槽内饲料存量少，则动态调整喂料速度控制信号，通过增加喂料驱动电机的转速以增加喂料速度；若判断食槽内饲料存量多，则动态调整喂料速度控制信号，通过减小喂料驱动电机的转速以减小喂料速度，或者停止喂料驱动电机不进行投喂。

（6）投喂过程中实时记录投喂控制信号的变化，并对应着投喂位置通过无线通信模块反馈给远程控制机，形成养殖产线的每次投喂分布曲线，供饲养员参考。分布曲线可以反映出该阶段某一区间内家禽的饲料食用情况，以便饲养员进行及时处理。

本发明可以自动完成笼架养殖家禽的智能投喂工作，投喂过程当中根据家禽笼架养殖产线不同位置饲料存量的不同来精准控制饲料的投喂量，大大减少当前人工投喂的繁重重复劳动，提高了工作效率，降低了养殖企业的人力成本。另外本发明还可反馈养殖产线的每次投喂分布曲线，饲养员可根据投喂分布，及时发现异常投喂量位置，及时发现引起投喂量异常的原因如个别位置家禽密度变化等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种导轨式笼架养殖家禽自动投喂系统的控制方法，其特征在于：

（1）通过远程控制机设定不同家禽种类、不同生长阶段、不同饲料种类下小车的行走速度以及空食槽情况下投放饲料的速度参数信息，并通过无线通信模块将设定参数信息传送至车载控制计算机；

（2）车载控制计算机通过无线通信模块接收参数信息，分析计算处理转化为小车行走速度控制信号以及喂料驱动电机的驱动信号并输出，来调节和控制小车行走速度和喂料速度；

（3）通过存食量检测摄像头实时采集食槽图像，并将图像信息实时传送至车载控制计算机；

（4）车载控制计算机接收到图像并对图像进行处理，根据食槽与饲料颜色差异识别出饲料所占区域，获得食槽内饲料所占图像比例，设定图像中计算视域的总面积为S，饲料所占图像面积为S1，则有如下公式计算食槽内饲料所占比例：

食槽内饲料所占比例=S1/S×100%；

（5）根据计算的食槽内饲料所占比例确定食槽内饲料存量情况，若判断食槽内饲料存量少，则动态调整喂料速度控制信号，通过增加喂料驱动电机的转速以增加喂料速度；若判断食槽内饲料存量多，则动态调整喂料速度控制信号，通过减小喂料驱动电机的转速以减小喂料速度；

（6）投喂过程中实时记录投喂控制信号的变化，并对应着投喂位置通过无线通信模块反馈给远程控制机，形成养殖产线的每次投喂分布曲线，供饲养员参考；

所述的投喂系统包括轨道式小车（1）、螺旋喂料机支架（2）、螺旋喂料机、存食量检测摄像头（7）、车载控制计算机、无线通信模块和远程控制机；

所述的轨道式小车（1）底部安装有导轨（8），所述轨道式小车（1）顶部连接有所述螺旋喂料机支架（2），所述螺旋喂料机支架（2）上安装有所述螺旋喂料机，所述螺旋喂料机的一端连接有料斗（4），所述螺旋喂料机的另一端连接安装有存食量检测摄像头（7）；

所述车载控制计算机与所述无线通信模块、存食量检测摄像头（7）相互通信连接，所述车载控制计算机输出端分别与轨道式小车（1）驱动电机以及螺旋喂料机的喂料驱动电机通信连接；所述远程控制机与所述无线通信模块相互通信连接；

所述导轨（8）采用定距双轨结构，包括距离固定的两条并列平行轨道；所述导轨（8）与食槽（9）相互平行，且间距固定；

所述螺旋喂料机包括喂料驱动电机（3）、输送管（5）以及投喂管（6），所述喂料驱动电机（3）安装在所述输送管（5）的端部，驱动输送管（5）内的螺旋结构转动；所述投喂管（6）安装在输送管（5）的另一端部，一端与所述输送管（5）连通，另一端开口并朝向食槽（9）；所述存食量检测摄像头（7）安装在所述投喂管（6）上，在小车行进方向一侧；所述存食量检测摄像头（7）用于实时获取食槽内的图像，并将该图像传送至车载控制计算机处理分析；

所述车载控制计算机用于设定小车行车速度；接受存食量检测摄像头传送的图像信息，并对图像信息进行处理分析，获知食槽饲料的剩余量，由此计算出饲料投喂量，并转换成螺旋喂料机的投喂速度，输出控制喂料驱动电机的转速，从而达到控制投喂饲料量的目的；

所述无线通信模块和车载控制计算机均安装在所述轨道式小车（1）内，所述轨道式小车（1）内还安装有电源模块；

所述远程控制机包括计算机或移动客户端。

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