CN115250940A - 基于自学习的养殖动物喂食系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于自学习的养殖动物喂食系统，包括养殖舍，设有环境温度采集处理模块和体温采集处理模块，分别获取养殖舍的环境温度和养殖动物的体温，并发送给控制服务器；饲喂设备安装于养殖舍中并与控制模块连接，饲喂设备具有至少一组称重传感器，分别获取饲料投加量、余料重量和排泄物重量并发送给控制服务器；控制服务器被配置为：获取一个喂食周期的饲料摄取量和排泄物重量，基于饲喂评价模型得到饲喂评分，将此次饲喂评分与策略存储库中相同日龄、环境温度、体温和动物品种条件下的饲喂评分比较；若评分高于策略存储库中对应饲喂策略的饲喂评分，则将此次饲喂策略替换策略存储库中对应条件下的预存饲喂策略，若低于则不学习此次饲喂策略。
Description
技术领域
本发明涉及动物饲养技术领域，具体为基于自学习的养殖动物喂食系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
禽畜类动物在养殖时需要确保供给高蛋白、高能量的饲料才能满足其生长需要，而目前针对禽畜类动物仍然采用自由采食的方式进行，即把饲料放在饲料槽内任动物随时分食，终日保持饲料器内有饲料，并根据饲料的投加量来控制养殖动物的体重，此种方式使得饲料成本较高，没有考虑饲料投加后动物并不一定全部吃完，无法精准测量饲料摄入量，并且饲料在高温环境下易变质，而采用定时定量饲喂的养殖场同样存在着养殖人员经验不足无法精准定量的问题。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于自学习的养殖动物喂食系统，解决定时定量依据品种、环境温度和生理阶段等诸多种因素精准饲喂的问题，极大提高饲料利用率，减少传统饲喂方式饲料的浪费，提高禽类养殖精准科学水平。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供基于自学习的养殖动物喂食系统，包括：
养殖舍，设有环境温度采集处理模块和体温采集处理模块，分别获取养殖舍的环境温度和养殖动物的体温，并发送给控制服务器；
饲喂设备，安装于养殖舍上并与控制模块连接，饲喂设备具有至少一组称重传感器，分别获取饲料投加重量、余料重量和排泄物重量并发送给控制服务器；
控制服务器被配置为：
获取一个喂食周期的饲料摄取量和排泄物重量，基于饲喂评价模型得到饲喂评分，将此次饲喂评分与策略存储库中相同日龄、环境温度、体温和动物品种条件下的饲喂评分比较；若评分高于策略存储库中对应饲喂策略的饲喂评分，则将此次饲喂策略替换策略存储库中对应条件下的预存饲喂策略，若低于则不学习此次饲喂策略。
饲喂评价模型输入为一个喂食周期内一只动物的饲料摄入量和排泄物重量，如下：
其中，SF为饲喂评分，GF为一个喂食周期内一只动物的饲料摄入量，GE为一个喂食周期内一只动物的排泄物重量，WF为饲料摄入量权重，WP为排泄物权重。
控制服务器还被配置为：
接收饲喂设备的称重传感器获取的重量数据，接收环境温度采集处理模块和体温采集处理模块获取的养殖舍环境温度和动物体温数据，根据预先保存的饲喂策略并生成控制指令，或根据通讯单元接收用户终端发送的命令生成控制指令，根据控制指令通过控制模块控制饲喂设备。
养殖舍包括垂直布置的至少一层养殖空间，每一层养殖空间均设有饲喂设备。
饲喂设备包括设置在每一层养殖空间前面板处的投料装置和饮水称重装置，养殖空间前面板底部设有喂食槽，喂食养殖空间底部设有排泄物输送带，喂食槽两端开口且下方空间设有余料输送带。
体温采集处理模块具有第一温度传感器，第一温度传感器位于喂食槽背面。
环境温度采集处理模块具有第二温度传感器，第二温度传感器位于喂食槽两端。
投料装置顶部空间设有混料装置和装料器，饲料经装料器投入混料装置混合后通过投料装置投入到喂食槽内。
余料输送带连接余料收集容器，排泄物输送带连接排泄物收集容器。
投料装置包括连接在混料装置底部出口的下料器，下料器底部出口设有倾倒装置，倾倒装置在水平状态和垂直状态切换，喂食槽位于水平状态下的倾倒装置下方空间，倾倒装置连接投料称重传感器。
喂食槽的截面呈倒梯形且两端和顶部均具有开口，顶部的开口用于承接来自投料装置的饲料，喂食槽靠近养殖空间的一侧设有喂食窗口，喂食窗口上方空间设有沿垂直方向运动的采食挡板，采食挡板下降将喂食窗口阻挡，喂食槽内部设有弧形板将喂食槽的内部空间划分为朝向顶部开口的隔离储料区和朝向喂食窗口的喂食区，喂食槽内部设有沿喂食槽方向运动的余料刮板，喂食槽底部连接余料称重传感器。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
1、通过采集环境温度和动物体温数据，结合日龄，动物品种匹配最佳饲喂策略，养殖专家平台提供养殖策略，依据饲喂评价模型更新学习养殖策略，提供精准饲喂科学养殖方式；解决了饲料浪费，营养利用率低和养殖人员精准饲喂能力限制的问题。
2、饲喂设备配合系统的控制指令，获取的环境温度、动物体温、饲料投加量和排泄物重量能够帮助养殖人员分析并调整饲喂策略。
3、饲喂设备的倾倒装置翻转90度将称重完毕的饲料倒入喂食槽中，能够精准的将已经称重完毕的饲料投加到喂食槽中。
4、喂食槽根据养殖策略在关闭喂食窗口的前提下称量余料重量，防止称重期间动物取食造成饲料余量重量数据不准确。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明一个或多个实施例提供的系统结构示意图；
图2是本发明一个或多个实施例提供的养殖舍结构示意图；
图3是本发明一个或多个实施例提供的投料装置结构示意图；
图4是本发明一个或多个实施例提供的喂食槽结构示意图；
图5是本发明一个或多个实施例提供的系统工作过程示意图；
图6是本发明一个或多个实施例提供的系统自学习过程示意图；
图2中：1、装料器；2、混料装置；3、投料装置；4、饮水称重装置；5、喂食槽；6、余料输送带；7、余料收集桶；8、排泄物输送带；9、排泄物称重传感器；10、第一温度传感器；11、第二温度传感器；
图3中：30、下料器；31、倾倒装置；32、投料称重传感器；
图4中：50、喂食窗口；51、采食挡板；52、弧形板；53、隔离储料区；54、喂食区；55、余料刮板；56、余料称重传感器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术中所描述的，目前针对禽畜类动物仍然采用自由采食的方式进行，即把饲料放在饲料槽内任动物随时分食，终日保持饲料器内有饲料，并根据饲料的投加量来控制养殖动物的体重，此种方式使得饲料成本较高，没有考虑饲料投加后动物并不一定全部吃完，无法精准测量饲料摄入量，并且饲料在高温环境下易变质，而采用定时定量饲喂的养殖场同样存在着养殖人员经验不足无法精准定量的问题。
因此，以下实施例给出了基于自学习的养殖动物喂食系统，通过采集环境温度和动物体温数据，结合日龄，动物品种匹配最佳饲喂策略，养殖专家平台提供科学养殖策略，自学习单元依据饲喂评价模型更新学习养殖策略，提供精准饲喂科学养殖方式；解决了饲料浪费，营养利用率低和养殖人员精准饲喂能力限制的问题。
实施例一：
如图1-6所示，基于自学习的养殖动物喂食系统，包括：
养殖舍，设有环境温度采集处理模块和体温采集处理模块，分别获取养殖舍的环境温度和养殖动物的体温，并发送给控制服务器；
饲喂设备，安装于养殖舍上并与控制模块连接，饲喂设备具有至少一组称重传感器，分别获取饲料投加重量、余料重量和排泄物重量并发送给控制服务器；
控制服务器被配置为：
接收饲喂设备的称重传感器获取的重量数据，接收环境温度采集处理模块和体温采集处理模块获取的养殖舍环境温度和动物体温数据，根据预先保存的饲喂策略并生成控制指令，或根据通讯单元接收用户终端发送的命令生成控制指令，根据控制指令通过控制模块控制饲喂设备；
获取一个喂食周期的饲料摄取量和排泄物重量，基于饲喂评价模型得到饲喂评分，将此次饲喂评分与策略存储库中相同日龄、环境温度、体温和动物品种条件下的饲喂评分比较；若评分高于策略存储库中对应饲喂策略的饲喂评分，则将此次饲喂策略替换策略存储库中对应条件下的预存饲喂策略，若低于则不学习此次饲喂策略。
控制模块根据控制服务器发送的控制指令生成设备控制指令，并将设备控制指令发送饲喂设备，将饲喂设备的控制数据发送控制服务器。
控制服务器包括分析单元，自学习单元，策略存储库和通讯单元，用于接收控制模块发送的控制数据，接收饲喂设备的称重传感器发送的重量数据，接收环境温度采集处理模块和体温采集处理模块发送的动物舍环境温度和动物体温数据，分析单元将采集数据对比选择策略存储库中预存储的饲喂策略生成控制指令，或根据通讯单元接收用户终端发送的指令生成控制指令，并将该控制指令发送控制模块，当养殖人员从用户终端手动调整饲喂策略，自学习单元根据自学习算法判断对手动饲喂策略更新学习；分析单元从重量数据中获取一个喂食周期的饲料摄取量，若饲料摄取量低于养殖人员设定正常摄入范围则通过通讯模块向用户终端发送警告信息，警告信息包括动物笼号、投料量和余料量。
饲喂设备接收控制模块发送的设备控制指令，按照设备控制指令修改设备工作状态，并将控制数据发送控制模块，将各称重传感器得到的重量数据发送控制服务器。
养殖专家平台接收用户终端发出的饲喂策略咨询请求，请求中包括日龄、环境温度、体温和动物品种数据，养殖专家平台根据日龄、环境温度、体温和动物品种等数据在线指导养殖人员制定正确的饲喂策略。
如图2所示，养殖舍包括垂直布置的至少一层养殖空间，每一层养殖空间均设有饲喂设备，饲喂设备包括设置在每一层养殖空间前面板处的投料装置3和饮水称重装置4，前面板底部设有喂食槽5，喂食槽5两端开口且下方空间设有余料输送带6，养殖空间底部设有排泄物输送带8，喂食槽5两端设有环境温度采集处理模块，喂食槽5背面设有体温采集处理模块。
投料装置3顶部空间设有混料装置2和装料器1，饲料经装料器1投入混料装置2混合均匀后通过投料装置3投入到喂食槽5内，用于动物饲料的投喂。
余料输送带6连接余料收集容器，排泄物输送带8连接排泄物收集容器，本实施例中，余料收集容器为余料收集桶7，排泄物收集容器为排泄物收集桶7，两者均设有称重传感器，用于获取饲料被动物进食后剩余的重量和动物产生的排泄物重量，用于后续的喂食控制。根据实际的养殖需求，将若干组养殖空间划分为一个组共用一个余料收集容器和排泄物收集容器。
本实施例中，环境温度采集处理模块的采集设备包括第二温度传感器11，安装于喂食槽两端；
本实施例中，体温采集处理模块的采集设备包括第一温度传感器10，安装于喂食槽背面；
本实施例中，喂食槽5为可称重防溅自清洗喂食槽。
本实施例中，饮水称重装置包括连接有饮水器的方形容器和称重传感器，将重量数据发送控制服务器。
本实施例中，排泄物从每一层养殖空间下方漏到传送带上，传送带将排泄物运输到排泄物收集容器上并通过称重传感器上称重，将重量数据发送控制服务器。
本实施例中，养殖空间可以为动物笼。
如图3所示，投料装置包括连接在混料装置2底部出口的下料器30，下料器30底部出口设有倾倒装置31，倾倒装置31在水平状态和垂直状态切换，喂食槽5位于水平状态下的倾倒装置31下方空间，倾倒装置31连接投料称重传感器32。
倾倒装置31水平状态下将落入其中的饲料投入下方空间的喂食槽5中。
本实施例具有10个独立的装料器1，养殖人员将不同种类的动物饲料分别装入装料器1中，对于不同日龄不同品种和不同环境条件下动物所需营养物质不同，根据喂食策略配比将装在不同装料器中的动物饲料在混料装置2中充分混合，混合后通过下料器30倒入倾倒装置31中，投料称重传感器32安装于倾倒装置31底部，一旦达到预设重量下料器30停止下料，倾倒装置31翻转90度将饲料倒入喂食槽5。
如图4所示，喂食槽5的截面呈直角梯形且两端和顶部均具有开口，顶部的开口用于承接来自投料装置3的饲料，两端的开口用于内部刮板刮除余料时从两端的开口将多余的饲料导入至余料输送带6中；
喂食槽5靠近养殖空间的一侧设有喂食窗口50，喂食窗口50上方空间设有沿垂直方向运动的采食挡板51，采食挡板51下降将喂食窗口50封堵，喂食槽5内部设有弧形板52将喂食槽5的内部空间划分为朝向顶部开口的隔离储料区53和朝向喂食窗口50的喂食区54，喂食槽5内部设有沿喂食槽5方向运动的余料刮板55，喂食槽5底部连接余料称重传感器56。
本实施例中，余料刮板安装在喂食槽5内底面的上表面，在一个喂食周期结束，余料称重后，自动开启余料刮板55和余料运输带6，将喂食槽5内剩余饲料刮向喂食槽两端落到余料运输带6上运走；喂食槽底部呈倒梯形，内部设置弧形板隔离储料区和喂食区，喂食槽内外两面设置16cm高透明塑料材质防溅板，防止饲料外溅，喂食槽内面设置6cm高喂食窗口；采食挡板用于当余料称重时自动落下挡住喂食槽的喂食窗口，防止在称重过程中动物从喂食槽5中取食导致称重数据不准确，在余料刮板将剩余饲料清除后自动升起。
策略存储库用于预存储各日龄、环境温度、体温和动物品种对应的饲喂策略和对应饲喂评分，控制服务器根据采集到的动物舍内温度数据和动物体温数据附加用户在养殖初期输入的动物品种和日龄数据匹配对应喂养策略，根据对应喂养策略生成饲喂设备控制指令。饲喂策略包括：日喂食次数和每次喂食各种饲料量。
如图5所示，系统工作过程如下：
在动物入舍时，养殖人员将动物品种和日龄数据通过用户终端发送控制服务器，日龄数据根据时间自动更新，若用户终端选择手动调整喂食策略，养殖人员可以向养殖专家平台发送饲喂策略咨询请求，请求中包括日龄、动物品种、环境温度和体温数据，平台根据各项数据做出建议，养殖人员通过用户终端调整喂食策略向控制服务器发送指令，控制服务器生成控制指令；
若用户终端未发出调整喂食策略指令，则控制服务器的分析模块将采集数据对比选择策略存储库中预存储的饲喂策略生成控制指令；
控制模块接收控制服务器发送的控制指令调整饲喂设备工作状态，具体为：
根据喂食策略中各饲料配比将装在不同装料器中的饲料落入混料装置中混合，混合后通过下料装置倒入倾倒装置中，安装于倾倒装置底部的称重传感器一旦达到预设重量，下料器30停止下料，倾倒装置翻转90度将饲料倒入可称重防溅自清洗喂食槽；
一个喂食周期后，采食挡板落下挡住喂食槽的喂食窗口，喂食槽和排泄物收集容器上的称重传感器开始称重，并将重量数据发送控制服务器获取余料重量和排泄物重量，称重结束后喂食槽的余料刮板将喂食槽内剩余饲料刮向喂食槽两端落到余料运输传送带上运走，采食挡板升起；
分析单元从重量数据中获取一个喂食周期的饲料摄取量(饲料投加重量-余料重量)，若饲料摄取量低于养殖人员设定正常摄入范围则通过通讯模块向用户终端发送警告信息，警告信息包括养殖空间编号、投料量和余料量；若此次为人工手动调整喂食策略，则控制服务器的自学习单元根据自学习算法学习更新此次喂食策略。
如图6所示，控制服务器的自学习单元，工作过程如下：
当养殖人员从用户终端手动调整饲喂策略，控制服务器根据用户指令生成控制指令发送控制模块，控制模块根据控制指令生成设备控制指令改变饲喂设备的工作状态后，控制服务器接收控制模块发送的控制数据，自学习单元记录此次饲喂策略；
到达下一次喂食时间，从喂食槽得到余料重量，计算出一个喂食周期内的饲料摄入量，从排泄物收集容器得到一个喂食周期内排泄物重量，将饲料摄入量和排泄物重量输入饲喂评价模型得到饲喂评分；
将此次饲喂评分与策略存储库中相同日龄、环境温度、体温和动物品种条件下的饲喂评分比较，若评分更高则证明此次人工饲喂策略更佳，则将此次饲喂策略替换策略存储库中对应条件下的预存饲喂策略，若评分更低则不学习此次人工饲喂策略，并通过通讯单元通知养殖人员更换更佳饲喂策略。
饲喂评价模型输入为一只动物一个喂食周期内的饲料摄入量和排泄物重量，根据饲喂评价表达式得出饲喂评分，饲喂表达式如下：
其中，SF为饲喂评分，GF为一只动物一个喂食周期内的饲料摄入量，GE为一个喂食周期内一只动物的排泄物重量，WF为饲料摄入量权重，WP为排泄物权重。
用户终端可以为移动终端和PC终端。
上述系统通过采集环境温度和动物体温数据，结合日龄，动物品种匹配最佳饲喂策略，养殖专家平台提供科学养殖策略，自学习单元依据饲喂评价模型更新学习养殖策略，提供精准饲喂科学养殖方式；解决了饲料浪费，营养利用率低和养殖人员精准饲喂能力限制的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：包括：
养殖舍，设有环境温度采集处理模块和体温采集处理模块，分别获取养殖舍的环境温度和养殖动物的体温，并发送给控制服务器；
饲喂设备，安装于养殖舍中并与控制模块连接，饲喂设备具有至少一组称重传感器，分别获取饲料投加重量、余料重量和排泄物重量并发送给控制服务器；
控制服务器被配置为：
获取一个喂食周期的饲料摄取量和排泄物重量，基于饲喂评价模型得到饲喂评分，将此次饲喂评分与策略存储库中相同日龄、环境温度、体温和动物品种条件下的饲喂评分比较；若评分高于策略存储库中对应饲喂策略的饲喂评分，则将此次饲喂策略替换策略存储库中对应条件下的预存饲喂策略，若低于则不学习此次饲喂策略。
2.如权利要求1所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述饲喂评价模型输入为一个喂食周期内一只动物的饲料摄入量和排泄物重量，如下：
其中，SF为饲喂评分，GF为一个喂食周期内一只动物的饲料摄入量，GE为一个喂食周期内一只动物的排泄物重量，WF为饲料摄入量权重，WP为排泄物权重。
3.如权利要求1所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述控制服务器还被配置为：
接收饲喂设备的称重传感器获取的重量数据，接收环境温度采集处理模块和体温采集处理模块获取的养殖舍环境温度和动物体温数据，根据预先保存的饲喂策略并生成控制指令，或根据通讯单元接收用户终端发送的命令生成控制指令，根据控制指令通过控制模块控制饲喂设备。
4.如权利要求1所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述养殖舍包括垂直布置的至少一层养殖空间，每一层养殖空间均设有饲喂设备。
5.如权利要求4所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述饲喂设备包括设置在每一层养殖空间前面板处的投料装置和饮水称重装置，养殖空间前面板底部设有喂食槽，喂食养殖空间底部设有排泄物输送带，喂食槽两端开口且下方空间设有余料输送带。
6.如权利要求5所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述体温采集处理模块具有第一温度传感器，第一温度传感器位于喂食槽背面；环境温度采集处理模块具有第二温度传感器，第二温度传感器位于喂食槽两端。
7.如权利要求5所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述投料装置顶部空间设有混料装置和装料器，饲料经装料器投入混料装置混合后通过投料装置投入到喂食槽内。
8.如权利要求5所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述余料输送带连接余料收集容器，排泄物输送带连接排泄物收集容器。
9.如权利要求5所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述投料装置包括连接在混料装置底部出口的下料器，下料器底部出口设有倾倒装置，倾倒装置在水平状态和垂直状态切换，喂食槽位于水平状态下的倾倒装置下方空间，倾倒装置连接投料称重传感器。
10.如权利要求5所述的基于自学习的养殖动物喂食系统，其特征在于：所述喂食槽的截面呈倒梯形且两端和顶部均具有开口，顶部的开口用于承接来自投料装置的饲料，喂食槽靠近养殖空间的一侧设有喂食窗口，喂食窗口上方空间设有沿垂直方向运动的采食挡板，采食挡板下降将喂食窗口阻挡，喂食槽内部设有弧形板将喂食槽的内部空间划分为朝向顶部开口的隔离储料区和朝向喂食窗口的喂食区，喂食槽内部设有沿喂食槽方向运动的余料刮板，喂食槽底部连接余料称重传感器。
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