CN115423641A - 一种生猪养殖远程检测与ai控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生猪养殖技术领域,特别涉及一种生猪养殖远程检测与AI控制设备;包括AI控制端、现场信息收集检测装置和安装在猪舍内的各个控制终端。本发明通过设置AI控制端、现场信息收集检测装置和控制终端,能够根据猪舍内环境特征和生猪体征参数,及时调整适宜生猪生长的猪舍内环境,以及及时获得生猪患病病因和诊疗方案,无需依靠饲养人员主观观察得到生猪患病情况,大大降低了对饲养人员本身的素质要求,以及能够及时将病情和治疗方案发送至管理人员,及时的发现生猪的异常,从而减少损失;并能够不断增加数据库中的结果数据,通过调用历史结果数据,可以提高AI控制端的反应速度,减少养殖损失。
Description
技术领域
本发明涉及生猪养殖技术领域,特别涉及一种生猪养殖远程检测与AI控制设备。
背景技术
我国是一个养猪大国,也是猪肉消费大国。我国猪肉市场需求量大,目前,猪肉在我国居民肉类消费结构中占67%左右,是人民消费的主要肉制品,养猪业仍是我国畜牧业的重要组成产业。在养殖过程中容易因季节变化、缺乏营养、细菌感染等原因而造成食欲不振、消化不良、患病、甚至死亡,造成巨大经济损失,而大规模疫病的爆发更是有可能导致血本无归。
目前猪场中猪的疾病主要靠饲养人员观察,饲养人员观察能够发现很多的疾病。但是这对饲养人员本身的素质要求较高。另外从饲养人员发现病情到病情汇报给投资方可能会出现延迟,会导致出资方的判断失误。
为此,提出一种生猪养殖远程检测与AI控制设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,以解决上述技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,包括AI控制端、现场信息收集检测装置和安装在猪舍内的各个控制终端,现场信息收集检测装置安装在猪舍内的环境特征和以耳环的形式设置在生猪耳朵上的RFID标签,RFID标签中存储着生猪的生猪编号和检测生猪体征情况的第一检测单元,环境特征包括猪栏红外图像、360°全景监控彩色图像、温湿度参数以及空气质量参数,并将采集到的环境特征和生猪体征参数通过融合通讯网关实时发送到AI控制端,AI控制端接收并完成数据的识别处理分析,实现猪舍内环境的处理结果评估、每一头生猪的疾病诊断结果评估和治疗方案评估,并根据识别处理分析结果输出相应的控制命令通过融合通讯网关实时发送到各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制;
所述AI控制端包括:主控模块、通讯模块、接口模块、生猪数据处理分析模块、生猪疾病识别模块和猪舍内环境评估模块;
所述主控模块,用于接收接口模块输入的数据信号,并将数据信号输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号;
所述通讯模块,用于通过融合通讯网关分别与其相连接的现场信息收集检测装置和控制终端建立通讯连接;
所述接口模块,包括至少一种接口,所述接口包括外部配置接口模块和外部数据接口模块,用于建立分别与场信息收集检测装置和控制终端之间的连接,并接收现场信息收集检测装置传输的数据信号,以及转发主控模块输出的对与其连接的控制终端的控制信号;
所述生猪数据处理分析模块,采用HSV颜色空间对猪栏红外图像进行变换,生成S层图像,采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理,得到二值化图像,基于形态学开运算闭运算对二值化图像进行滤波消噪和区域联通处理,去除小面积杂点噪声,实现对二值化图像中异常点的检测,包括耳根部温度异常点、眼角异常点、猪皮肤毛色异常点、四肢异常点、猪口唇鼻异常点、肚腹异常点和粪便内红色分泌物点,用于实现猪病的及时发现,并提取异常点特征数据,将异常点特征数据以及生猪体征参数输入到生猪疾病识别模块中,输出生猪的疾病诊断结果和治疗方案,并将此次的疾病诊断结果和治疗方案反馈给主控模块,并进行备份;
所述猪舍内环境评估模块,用于根据接收到的温湿度参数以及空气质量参数的检测结果输出对应的处理结果,并进行备份。
可选的,所述主控模块还接收来自于人机交互界面的指令和通过人机交互界面的预警,其中,接收来自于人机交互界面的指令经融合通讯网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制;通过人机交互界面的预警,基于邮件和/或短信将生猪的疾病诊断结果和治疗方案发送至管理人员进行预警,用于及时发现生猪的异常。
可选的,所述AI控制端还包括数据库,所述数据库中建立Map表,Map表用于记录和存储采集到的所有历史数据、生猪疾病类别数据、疗方数据、以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据以及环境处理结果数据。
可选的,所述主控模块在接收到接口模块输入的数据信号后,首先在数据库中遍历检索是否有历史的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,若匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则调用对应的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,同时将对应的控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号;若未匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则将接收接口模块输入的数据信号再输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号。
可选的,所述现场信息收集检测装置包括360度红外线摄像头、360度全景监控摄像头、温湿度传感器、氨气传感器和二氧化碳传感器,用于实现猪舍全范围数据的采集。
可选的,所述RFID标签还内载有温度传感器和三轴加速度传感器,用于实现生猪耳部体温、与攻击性、嗜睡、跛行或神经系统疾病相关的头部倾斜数据和运动数据的定时采集,并将采集到的生猪体征情况通过融合通讯网关的方式发送至AI控制端。
可选的,所述融合通讯网关为5G融合网关,用于融合通信网络连接AI控制端、现场信息收集检测装置和控制终端,以及用于融合网络连接环境特征信号、生猪体征情况信号和处理分析结果。
可选的,所述生猪疾病识别模块包括疾病识别模型和疗方确诊模型,所述疾病识别模型,输入并训练生猪的异常点特征数据以及生猪体征参数,得到生猪的疾病诊断结果,所述疾病识别模型以异常点特征数据为样本,以疾病为标签进行训练得到,所述疗方确诊模型,输入并训练生猪的异常点特征数据和疾病诊断结果,得到生猪的治疗方案,所述疗方确诊模型以异常点特征数据和疾病诊断结果为样本,以治疗方案为标签进行训练得到。
本发明的有益效果为:
本发明通过设置AI控制端、现场信息收集检测装置和控制终端,能够根据猪舍内环境特征和生猪体征参数,及时调整适宜生猪生长的猪舍内环境,以及及时获得生猪患病病因和诊疗方案,无需依靠饲养人员主观观察得到生猪患病情况,大大降低了对饲养人员本身的素质要求,以及能够及时将病情和治疗方案发送至管理人员,及时的发现生猪的异常,从而减少损失;并能够不断增加数据库中的结果数据,通过调用历史结果数据,可以提高AI控制端的反应速度,减少养殖损失。
附图说明
图1为本发明实施例生猪养殖远程检测与AI控制设备的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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。
参考附图1,本发明提供了一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,包括AI控制端、现场信息收集检测装置和安装在猪舍内的各个控制终端;其中,所述AI控制端包括:主控模块、通讯模块、接口模块、生猪数据处理分析模块、生猪疾病识别模块、猪舍内环境评估模块和数据库。
在本实施例中,现场信息收集检测装置安装在猪舍内的环境特征和以耳环的形式设置在生猪耳朵上的RFID标签,RFID标签中存储着生猪的生猪编号和检测生猪体征情况的第一检测单元,环境特征包括猪栏红外图像、360°全景监控彩色图像、温湿度参数以及空气质量参数,并将采集到的环境特征和生猪体征参数通过融合通讯网关实时发送到AI控制端,AI控制端接收并完成数据的识别处理分析,实现猪舍内环境的处理结果评估、每一头生猪的疾病诊断结果评估和治疗方案评估,并根据识别处理分析结果输出相应的控制命令通过融合通讯网关实时发送到各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制。
在本实施例中,所述主控模块,用于接收接口模块输入的数据信号,并将数据信号输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号。
在本实施例中,主控模块包括主控制芯片、DDR、时钟控制电路等外围电路,其中,主控制芯片灵活选择,本实施例中,采用的是rk3399,其CPU采用big.LITTLE核心架构,采用双核Cortex-A72大核+四核Cortex-A53小核结构,可以对图像和数据进行复杂计算,并具有深度学习的能力,能满足AI的系统需要。
在本实施例中,所述通讯模块,用于通过融合通讯网关分别与其相连接的现场信息收集检测装置和控制终端建立通讯连接。
所述接口模块,包括至少一种接口,所述接口包括外部配置接口模块和外部数据接口模块,用于建立分别与场信息收集检测装置和控制终端之间的连接,并接收现场信息收集检测装置传输的数据信号,以及转发主控模块输出的对与其连接的控制终端的控制信号。
在本实施例中,外部配置接口模块和外部数据接口模块为以太网接口。
所述生猪数据处理分析模块,采用HSV颜色空间对猪栏红外图像进行变换,生成S层图像,采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理,得到二值化图像,基于形态学开运算闭运算对二值化图像进行滤波消噪和区域联通处理,去除小面积杂点噪声,实现对二值化图像中异常点的检测,包括耳根部温度异常点、眼角异常点、猪皮肤毛色异常点、四肢异常点、猪口唇鼻异常点、肚腹异常点和粪便内红色分泌物点,用于实现猪病的及时发现,并提取异常点特征数据,将异常点特征数据以及生猪体征参数输入到生猪疾病识别模块中,输出生猪的疾病诊断结果和治疗方案,并将此次的疾病诊断结果和治疗方案反馈给主控模块,并进行备份。
在本实施例中,为了更好地对图像进行识别和检测,HSV颜色空间对猪栏红外图像进行变换,同时,统计需要识别的S层图像中是否为猪只区域,若存在猪只,采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理,得到二值化图像,基于形态学开运算闭运算对二值化图像进行滤波消噪和区域联通处理,对二值化图像进行进一步去除噪声干扰,突出生猪耳部、眼部、猪皮肤、四肢和蹄子部、猪口唇鼻部、肚腹部和猪舍内污物区域的特征,用于实现猪病的及时发现。
所述猪舍内环境评估模块,用于根据接收到的温湿度参数以及空气质量参数的检测结果输出对应的处理结果,并进行备份。
在本实施例中,猪舍内环境评估模块用于将接收到的温湿度参数、空气质量参数的检测结果输入预设的采用keras搭建神经网络模型输出对应的评估结果。
可选的,所述主控模块还接收来自于人机交互界面的指令和通过人机交互界面的预警,其中,接收来自于人机交互界面的指令经融合通讯网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制;通过人机交互界面的预警,基于邮件和/或短信将生猪的疾病诊断结果和治疗方案发送至管理人员进行预警,用于及时发现生猪的异常。
在本实施例中,人机交互界面包括但不限于手机、电脑等。
可选的,所述AI控制端还包括数据库,所述数据库中建立Map表,Map表用于记录和存储采集到的所有历史数据、生猪疾病类别数据、疗方数据、以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据以及环境处理结果数据。
在本实施例中,数据库中建立Map表,Map表包括四个数据表,其中,第一个数据表用于记录和存储采集到的所有历史数据(指猪舍内环境历史数据),第二个数据表用于记录和存储生猪疾病类别数据(例如:五号病(最首)链球菌病,骨质缺失,缺钙,伪狂犬病毒感染,初生乳猪被霉菌毒素感染等),第三个数据表用于记录和存储疗方数据,第四个数据表用于记录和存储以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据以及环境处理结果数据。
应当理解,四个数据表之间存在一一映射关系,例如:猪舍内气温较低(第一个数据表中记录猪舍内气温较低的环境历史数据),易导致生猪患肠道疾病(第二个数据表中记录生猪疾病类别数据),将接收接口模块输入的数据信号再输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块中,分析生猪的耳根部温度(是否身体发热)、猪口唇鼻部(是否有呕吐物)、猪舍内污物(粪便是否粪质稀薄)、确定该生猪的疾病诊断结果为患肠道疾病,输入并训练生猪的异常点特征数据和疾病诊断结果,得到生猪的治疗方案,即采用注射腹泻太保针,拌料添加:清温太保+阿莫西林+硫酸粘菌素(第三个数据表中记录生猪疗方数据),在第四个数据表中存储以该头猪的RFID标签为基准(例如,RFID标签为0010的生猪),处理结果数据为采用注射腹泻太保针、拌料添加:清温太保+阿莫西林+硫酸粘菌素;环境处理结果数据为提高猪舍温度和加强通风,以便满足生猪适宜生长的温度和降低猪舍气味。
可选的,所述主控模块在接收到接口模块输入的数据信号后,首先在数据库中遍历检索是否有历史的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,若匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则调用对应的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,同时将对应的控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号;若未匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则将接收接口模块输入的数据信号再输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号。
在本实施例中,首先在数据库中遍历检索是否有历史的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,若存在历史数据,则可调用对应的历史数据,即能够直接输出对给与其连接的控制终端的控制信号,大大提高了AI控制端的反应速度,减少养殖损失;若不存在历史数据,再将数据信号输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,并且同步到数据库中的第四个数据表中,以便扩充历史数据范围。
可选的,所述现场信息收集检测装置包括360度红外线摄像头、360度全景监控摄像头、温湿度传感器、氨气传感器和二氧化碳传感器,用于实现猪舍全范围数据的采集。
可选的,所述RFID标签还内载有温度传感器和三轴加速度传感器,用于实现生猪耳部体温、与攻击性、嗜睡、跛行或神经系统疾病相关的头部倾斜数据和运动数据的定时采集,并将采集到的生猪体征情况通过融合通讯网关的方式发送至AI控制端。
可选的,所述融合通讯网关为5G融合网关,用于融合通信网络连接AI控制端、现场信息收集检测装置和控制终端,以及用于融合网络连接环境特征信号、生猪体征情况信号和处理分析结果。
在本实施例中,5G融合网关具有高速率、低时延、大容量等特点,在同样的密集的设备接入地区,5G要比4G更快、更稳定,5G的下行峰值数据速率可达20Gbps,而上行峰值数据速率可达10Gbps,最快能达到小于5毫秒的端到端延迟,支持对带宽和时延敏感的各种数据流采集与传输。
可选的,所述生猪疾病识别模块包括疾病识别模型和疗方确诊模型,所述疾病识别模型,输入并训练生猪的异常点特征数据以及生猪体征参数,得到生猪的疾病诊断结果,所述疾病识别模型以异常点特征数据为样本,以疾病为标签进行训练得到,所述疗方确诊模型,输入并训练生猪的异常点特征数据和疾病诊断结果,得到生猪的治疗方案,所述疗方确诊模型以异常点特征数据和疾病诊断结果为样本,以治疗方案为标签进行训练得到。
在本实施例中,本发明涉及的疾病识别模型和疗方确诊模型均采用keras搭建神经网络模型,其中,网络隐藏层使用激励函数为线性整流函数relu;隐藏层的节点数量和深度可根据实际情况与需求可以进行调整;输出层为Sigmoid函数,输出置信度值介于0-1之间。
在本实施例中,本发明涉及的控制终端,包括安装在猪舍内的制热设备、制冷设备、加湿设备、去湿设备、通风设备以及清粪设备。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,包括AI控制端、现场信息收集检测装置和安装在猪舍内的各个控制终端,现场信息收集检测装置安装在猪舍内的环境特征和以耳环的形式设置在生猪耳朵上的RFID标签,RFID标签中存储着生猪的生猪编号和检测生猪体征情况的第一检测单元,环境特征包括猪栏红外图像、360°全景监控彩色图像、温湿度参数以及空气质量参数,并将采集到的环境特征和生猪体征参数通过融合通讯网关实时发送到AI控制端,AI控制端接收并完成数据的识别处理分析,实现猪舍内环境的处理结果评估、每一头生猪的疾病诊断结果评估和治疗方案评估,并根据识别处理分析结果输出相应的控制命令通过融合通讯网关实时发送到各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制;
所述AI控制端包括:主控模块、通讯模块、接口模块、生猪数据处理分析模块、生猪疾病识别模块和猪舍内环境评估模块;
所述主控模块,用于接收接口模块输入的数据信号,并将数据信号输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号;
所述通讯模块,用于通过融合通讯网关分别与其相连接的现场信息收集检测装置和控制终端建立通讯连接;
所述接口模块,包括至少一种接口,所述接口包括外部配置接口模块和外部数据接口模块,用于建立分别与场信息收集检测装置和控制终端之间的连接,并接收现场信息收集检测装置传输的数据信号,以及转发主控模块输出的对与其连接的控制终端的控制信号;
所述生猪数据处理分析模块,采用HSV颜色空间对猪栏红外图像进行变换,生成S层图像,采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理,得到二值化图像,基于形态学开运算闭运算对二值化图像进行滤波消噪和区域联通处理,去除小面积杂点噪声,实现对二值化图像中异常点的检测,包括耳根部温度异常点、眼角异常点、猪皮肤毛色异常点、四肢异常点、猪口唇鼻异常点、肚腹异常点和粪便内红色分泌物点,用于实现猪病的及时发现,并提取异常点特征数据,将异常点特征数据以及生猪体征参数输入到生猪疾病识别模块中,输出生猪的疾病诊断结果和治疗方案,并将此次的疾病诊断结果和治疗方案反馈给主控模块,并进行备份;
所述猪舍内环境评估模块,用于根据接收到的温湿度参数以及空气质量参数的检测结果输出对应的处理结果,并进行备份。
2.根据权利要求1所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述主控模块还接收来自于人机交互界面的指令和通过人机交互界面的预警,其中,接收来自于人机交互界面的指令经融合通讯网关的相关协议转换和处理后发送给各个控制终端,实现猪舍环境调控设备的控制;通过人机交互界面的预警,基于邮件和/或短信将生猪的疾病诊断结果和治疗方案发送至管理人员进行预警,用于及时发现生猪的异常。
3.根据权利要求1所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述AI控制端还包括数据库,所述数据库中建立Map表,Map表用于记录和存储采集到的所有历史数据、生猪疾病类别数据、疗方数据、以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据以及环境处理结果数据。
4.根据权利要求3所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述主控模块在接收到接口模块输入的数据信号后,首先在数据库中遍历检索是否有历史的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,若匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则调用对应的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,同时将对应的控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号;若未匹配到存在的环境处理结果数据和/或以每一头猪的RFID标签为基准的处理结果数据,则将接收接口模块输入的数据信号再输出给生猪数据处理分析模块和/或猪舍内环境评估模块,接收处理分析结果输出对应的控制信号,同时将控制信号输出给接口模块,以便通过通讯模块与融合通讯网关进行数据交换,输出对给与其连接的控制终端的控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述现场信息收集检测装置包括360度红外线摄像头、360度全景监控摄像头、温湿度传感器、氨气传感器和二氧化碳传感器,用于实现猪舍全范围数据的采集。
6.根据权利要求1所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述RFID标签还内载有温度传感器和三轴加速度传感器,用于实现生猪耳部体温、与攻击性、嗜睡、跛行或神经系统疾病相关的头部倾斜数据和运动数据的定时采集,并将采集到的生猪体征情况通过融合通讯网关的方式发送至AI控制端。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述融合通讯网关为5G融合网关,用于融合通信网络连接AI控制端、现场信息收集检测装置和控制终端,以及用于融合网络连接环境特征信号、生猪体征情况信号和处理分析结果。
8.根据权利要求1所述的一种生猪养殖远程检测与AI控制设备,其特征在于,所述生猪疾病识别模块包括疾病识别模型和疗方确诊模型,所述疾病识别模型,输入并训练生猪的异常点特征数据以及生猪体征参数,得到生猪的疾病诊断结果,所述疾病识别模型以异常点特征数据为样本,以疾病为标签进行训练得到,所述疗方确诊模型,输入并训练生猪的异常点特征数据和疾病诊断结果,得到生猪的治疗方案,所述疗方确诊模型以异常点特征数据和疾病诊断结果为样本,以治疗方案为标签进行训练得到。
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