CN118014184A - 一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质，其包括：获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；基于预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，得到预警参考数据范围；对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生技术领域，特别是一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质。
背景技术
随着科技的不断发展，数字孪生技术逐渐在养殖技术中得到应用，为养殖业的发展带来了新的机遇和挑战。
数字孪生技术是一种将现实世界中的实体、过程和系统数字化模型化的技术。通过收集、整合和分析大量数据，数字孪生技术可以构建现实世界的真实模型，提供各种测试、模拟和优化的机会。
现有技术中，一般是对整个猪场数据进行监测，将监测数据与固定的猪只生长数据(例如对于某个生长周期内的猪只，设置适宜的生长环境数据、体重数据等等)进行对比，若监测数据与生长数据差别较大，则下发预警通知至管理人员。但是，每头猪的生长规律可能存在差异，固定的猪只生长数据只是一个较为笼统的参考数据，准确率较低，容易影响猪场预警的准确性；而下发预警通知至管理人员后，管理人员还需要人工处理预警信息，人工处理与预警提示之间可能存在一定的时间差，导致预警的及时性也较低。
因此，现有技术存在猪场预警的准确性和及时性较低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质，旨在解决现有的猪场预警方法准确性和及时性较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于数字孪生的猪场预警方法，其包括以下步骤：S10、获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；S20、基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；S30、将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；S40、重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；S50、基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；S60、根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
可选的，步骤S10所述实体设备至少包括环控设备、饲喂器、饮水设备、耳标、风机、水帘和通风窗；
步骤S20所述基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据，具体为：通过环控设备获取各个栋舍内每日预设时间点的环境数据，环境数据至少包括温度、湿度以及空气中多种气体浓度数据；通过饲喂器获取各个栋舍内的每头猪只的采食数据；通过饮水设备获取各个栋舍内的每头猪只的饮水数据；通过耳标获取各个栋舍内的每头猪只的健康状态数据以及历史疫病数据，健康状态数据包括猪只当前健康状态与猪只历史健康状态。
可选的，步骤S30所述猪只历史健康状态具体为：基于历史获取的环境数据、采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为猪只健康状态检测模型的输入数据，得到的各个栋舍的猪只历史健康状态。
可选的，步骤S30中，获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，具体为：获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围，并记录至预警参考数据库作为预警参考数据范围；获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的采食数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围；获取当前健康状态或猪只历史健康状态对应的饮水数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围。
可选的，温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围均由各自对应的上数值与下数值构成的区间范围；
步骤S40具体为：重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围各自对应的上数值与下数值之间的差值小于或等于预设差值时，得到最佳预警参考数据范围。
可选的，步骤S50至少包括以下步骤：S51、基于最佳预警参考数据范围中的采食数据范围与饮水数据范围，判断猪只当前采食量或饮水量是否下降，若是，则执行S52；S52、基于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围、湿度数据范围与多种气体浓度数据范围判断当前温度数据、湿度数据与多种气体浓度数据是否均处于对应的范围内，若是，则执行S53，若否，则进行第一可视化预警提示；S53、获取猪只的历史疫病数据，并与猪只状态进行数据匹配，判断猪只当前是否存在历史疫病，若是，则进行第二可视化预警提示；所述历史疫病数据包括历史疫病类型与对应症状。
可选的，第一可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应栋舍内生成第一预警悬浮窗以及第一预设操作界面；第二可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应猪只上生成第二预警悬浮窗以及第二预设操作界面；第一预设操作界面与第二预设操作界面内至少包括预警处理所需的实体设备处理选项，以供用户选择；第二预设操作界面内还包括历史疫病对应的治疗方案，以供用户查阅。
可选的，步骤S60具体为：根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，直接对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；或者，根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，先对实体设备运行状态进行检测后，再对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
与所述基于数字孪生的猪场预警方法相对应的，本发明提供一种基于数字孪生的猪场预警系统，其包括：数字孪生模型构建模块，用于获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；健康状态确定模块，用于基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；数据分析模块，用于将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；实时监测模块，用于基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；预警处理模块，根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于数字孪生的猪场预警程序，所述基于数字孪生的猪场预警程序被处理器执行时实现如上文所述的基于数字孪生的猪场预警方法的步骤。
本发明的有益效果是：
(1)与现有技术相比，本发明通过对预警参考数据范围进行迭代更新，得到最佳预警参考数据范围，能够根据猪场实时数据动态更新预警参考数据范围，避免采用固定的猪只生长数据进行预警而影响猪场预警的准确性；同时，基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示，再根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理，能够及时处理预警信息，避免人工处理与预警提示之间存在一定的时间差，导致预警的及时性较低的问题；即，与现有技术相比，本发明所述基于数字孪生的猪场预警方法的准确性与及时性较高；
(2)与现有技术相比，本发明通过获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的采食数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库；获取当前健康状态或猪只历史健康状态对应的饮水数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库；能够便于后续分析相同生长日期的猪只生长状况，供管理人员参考；
(3)与现有技术相比，本发明通过基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示，能够及时对采食量或饮水量异常的猪只进行预警；并且，针对不同原因(环境原因或疫病原因)造成的猪只采食量或饮水量异常分别进行预警，能够准确把控猪只异常原因，便于提高预警的准确性；
(4)与现有技术相比，本发明通过第一预设操作界面与第二预设操作界面内至少包括预警处理所需的实体设备处理选项，以供用户选择；第二预设操作界面内还包括历史疫病对应的治疗方案，以供用户查阅；能够方便用户及时对预警信息进行对应的处理，提高预警处理效率；
(5)与现有技术相比，本发明通过根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，直接对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；或者，先对实体设备运行状态进行检测后，再对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；能够避免无效处理方式耽误预警处理时间，提高预警处理效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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。在附图中：
图1为本发明基于数字孪生的猪场预警方法一实施例的流程简图；
图2为本发明基于数字孪生的猪场预警系统一实施例的框架图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1所示，本发明的一种基于数字孪生的猪场预警方法，其包括以下步骤：S10、获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；S20、基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；S30、将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；S40、重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；S50、基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；S60、根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
优选的，数字孪生猪场是基于数字孪生技术，根据真实猪场信息构建的。
本实施例中，将历史采集得到的各个栋舍的环境数据、各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为输入数据，将历史采集得到的猪只当前健康状态作为输出数据，构建猪只健康状态检测模型。
本发明通过对预警参考数据范围进行迭代更新，得到最佳预警参考数据范围，能够根据猪场实时数据动态更新预警参考数据范围，避免采用固定的猪只生长数据进行预警而影响猪场预警的准确性；同时，基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示，再根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理，能够及时处理预警信息，避免人工处理与预警提示之间存在一定的时间差，导致预警的及时性较低的问题；即，与现有技术相比，本发明所述基于数字孪生的猪场预警方法的准确性与及时性较高。
在本实施例中，S10至少包括以下步骤：
S11、获取猪场内实体设备的位置信息，并根据位置信息确定虚拟设备在数字孪生猪场内的设置位置以及设置数量，以便于能够准确地模拟实体设备的位置和方向；位置信息至少包括实体设备在数字孪生猪场内的虚拟坐标信息、方位角信息、俯仰角信息其中一种或多种；
S12、获取每个实体设备的实体设备编号，并根据实体设备编号为该实体设备对应的虚拟设备设置相应的虚拟设备编号；具体为建立实体设备编号与虚拟设备编号之间的关联关系；
S13、根据虚拟设备在数字孪生猪场内的设置位置以及设置数量，将带有虚拟设备编号的虚拟设备设置于数字孪生猪场内，实现虚拟设备与实体设备的无缝衔接。
本发明通过根据位置信息确定虚拟设备在数字孪生猪场内的设置位置以及设置数量，使得数字孪生猪场能够准确模拟真实猪场内的物理实体设备设置细节，进一步提高猪场预警的准确性与实时性。
在本实施例中，步骤S10所述实体设备至少包括环控设备、饲喂器、饮水设备、耳标、风机、水帘和通风窗。
进一步的，为每个实体设备建立一份设备档案，用于记录物理实体设备的类型、型号、规格、编号等信息，以便快速进行管理和查询。以及，根据猪只耳标对应不同的实体猪只，根据猪场的GIS(地理信息系统)来确定数字孪生猪场内的虚拟猪只和真实猪场内的真实猪只对应的栋舍和当前所在的位置和运动轨迹。
优选的，步骤S20所述基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据，具体为：通过环控设备获取各个栋舍内每日预设时间点的环境数据，环境数据至少包括温度、湿度以及空气中多种气体浓度数据；通过饲喂器获取各个栋舍内的每头猪只的采食数据；通过饮水设备获取各个栋舍内的每头猪只的饮水数据；通过耳标获取各个栋舍内的每头猪只的健康状态数据以及历史疫病数据，健康状态数据包括猪只当前健康状态与猪只历史健康状态。
优选的，每日预设时间点具体为每日早、午、晚对应的预设时间点。多种气体浓度数据至少包括氨气、二氧化碳、二氧化硫、氮气。
在本实施例中，步骤S30所述猪只历史健康状态具体为：基于历史获取的环境数据、采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为猪只健康状态检测模型的输入数据，得到的各个栋舍的猪只历史健康状态。
在本实施例中，步骤S30中，获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，具体为：获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围，并记录至预警参考数据库作为预警参考数据范围；获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的采食数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围；获取当前健康状态或猪只历史健康状态对应的饮水数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围。
本发明通过获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的采食数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库；获取当前健康状态或猪只历史健康状态对应的饮水数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库；能够便于后续分析相同生长日期的猪只生长状况，供管理人员参考。
优选的，分析相同生长日期的猪只生长状况(体重、健康状态数据)时，获取相同生长日期的猪只采食数据范围与饮水数据范围，构建可视化图表进行展示，以便于直观地分析相同生长日期的猪只生长状况。
在本实施例中，温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围均由各自对应的上数值与下数值构成的区间范围；
优选的，步骤S40具体为：重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围各自对应的上数值与下数值之间的差值小于或等于预设差值时，得到最佳预警参考数据范围。
在本实施例中，步骤S50至少包括以下步骤：S51、基于最佳预警参考数据范围中的采食数据范围与饮水数据范围，判断猪只当前采食量或饮水量是否下降，若是，则执行S52；S52、基于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围、湿度数据范围与多种气体浓度数据范围判断当前温度数据、湿度数据与多种气体浓度数据是否均处于对应的范围内，若是，则执行S53，若否，则进行第一可视化预警提示；S53、获取猪只的历史疫病数据，并与猪只状态进行数据匹配，判断猪只当前是否存在历史疫病，若是，则进行第二可视化预警提示；所述历史疫病数据包括历史疫病类型与对应症状。
在本实施例中，S52中，若当前温度数据高于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前温度过高；若当前温度数据低于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前温度过低；
若当前湿度数据高于最佳预警参考数据范围中的湿度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前湿度过高；若当前湿度数据低于最佳预警参考数据范围中的湿度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前湿度过低；
若当前多种气体浓度数据中的某一气体浓度数据高于最佳预警参考数据范围中对应的气体浓度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前气体浓度过高；若当前多种气体浓度数据中的某一气体浓度数据低于最佳预警参考数据范围中对应的气体浓度数据范围，则第一可视化预警提示将提示当前气体浓度过低。
本发明通过基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示，能够及时对采食量或饮水量异常的猪只进行预警；并且，针对不同原因(环境原因或疫病原因)造成的猪只采食量或饮水量异常分别进行预警，能够准确把控猪只异常原因，便于提高预警的准确性。
在本实施例中，第一可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应栋舍内生成第一预警悬浮窗以及第一预设操作界面；第二可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应猪只上生成第二预警悬浮窗以及第二预设操作界面；第一预设操作界面与第二预设操作界面内至少包括预警处理所需的实体设备处理选项，以供用户选择；第二预设操作界面内还包括历史疫病对应的治疗方案，以供用户查阅。
具体而言，若当前温度数据高于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围，则第一预警悬浮窗为红色；同时展示第一预设操作界面，界面操作功能包含是否打开通风窗、是否打开水帘、是否打开风机的对应选项，以供用户选择。用户选择对应选项后，获取预警处理所需的实体设备处理，将数据发送到物联网平台，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备(通风窗、水帘、风机)处理。
若当前温度数据低于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围，则第一预警悬浮窗为绿色；同时，展示第一预设操作界面，并检测当前栋舍是否已经开启通风窗、水帘、风机。对于已经开启的设备，界面操作功能展示关闭设备选项，对于已经关闭的设备，界面操作功能展示开启设备选项。进一步而言，界面操作功能还包括是否开启保温灯设备，用户根据实际要求对第一预设操作界面内的选项进行选择。
可以理解的是，对于湿度过高或过低、气体浓度过高或过低的情况，在相应栋舍内生成第一预警悬浮窗以及第一预设操作界面的具体示例以此类推。当然，也可以采用不同颜色对“过高”、“过低”数据异常进行区分，根据实际需要进行设置，在此不作不当限定。
优选的，在相应猪只上生成第二预警悬浮窗以及第二预设操作界面，具体为根据相应猪只的耳标号在数字孪生猪场内对应猪只头顶上生成第二预警悬浮窗以及第二预设操作界面。进一步而言，还将该猪只对应的虚拟模型进行红色全息影像显示，并标定该猪只所在的栋舍位置和栏位位置，在数字孪生猪场内自动开启该猪只的对应的摄像头视角。
本发明通过第一预设操作界面与第二预设操作界面内至少包括预警处理所需的实体设备处理选项，以供用户选择；第二预设操作界面内还包括历史疫病对应的治疗方案，以供用户查阅；能够方便用户及时对预警信息进行对应的处理，提高预警处理效率。
在本实施例中，步骤S60具体为：根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，直接对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；或者，根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，先对实体设备运行状态进行检测后，再对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
本发明通过根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，直接对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；或者，先对实体设备运行状态进行检测后，再对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；能够避免无效处理方式耽误预警处理时间，提高预警处理效率。
优选的，为了进一步提高预警方法的准确性与及时性，可定期智能化地调整和优化预警策略。
首先，对预警策略的准确性和及时性进行评估，准确性指的是预警提示是否能够准确地反映异常状态，及时性指的是预警提示是否能够在异常出现之前或出现时及时地发出。
准确性具体通过以下几个步骤进行评估：
1.定义预警场景：根据猪场可能出现异常情况，明确预警的具体应用场景。
2.定义预警指标：确定用来衡量猪场监控状态的预警指标，如温度、湿度、气体浓度等等。
3.定义预警指标的触发条件：为每个预警指标设定一个阈值或阈值范围，当监控数据不符合该阈值或阈值范围时，触发预警。
4.进行模拟测试：通过模拟异常情况，评估预警系统是否能够准确地发出预警。
5.对比实际情况：在预警系统运行过程中，将预警系统发出的预警提示和实际出现的问题进行对比，评估预警系统的准确性如何。
实时性具体通过以下方式进行评估：
1.响应时间测试：测试从发生异常情况到预警系统发出预警的时间，评估响应时间是否满足需求。
2.并发测试：模拟多种异常情况同时出现的情况下，预警系统是否能够在第一时间内发出预警。
3.系统性能测试：检查预警系统的运行效率和资源占用情况，评估是否会影响到预警的及时性。如果评估结果表明当前的预警策略存在问题，那么就需要对策略进行调整。策略调整的方式可能包括调整预警指标的阈值、调整预警的频率、调整预警的方式等。如果评估结果表明预警的及时性良好，那么可以维持现状，无需进行优化与调整。
预警策略优化的目标通常是提高预警的准确性和及时性，可能需要利用一些优化算法，如梯度下降、遗传算法等。
如图2所示，本发明还对应提供一种基于数字孪生的猪场预警系统，其包括：数字孪生模型构建模块10，用于获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；健康状态确定模块20，用于基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；数据分析模块30，用于将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；实时监测模块40，用于基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；预警处理模块50，根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中的存储器中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现图1所示的基于数字孪生的猪场预警方法。所述计算机可读存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例、设备实施例及存储介质实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
并且，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；
S20、基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；
S30、将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；
S40、重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；
S50、基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；
S60、根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：步骤S10所述实体设备至少包括环控设备、饲喂器、饮水设备、耳标、风机、水帘和通风窗；
步骤S20所述基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据，具体为：通过环控设备获取各个栋舍内每日预设时间点的环境数据，环境数据至少包括温度、湿度以及空气中多种气体浓度数据；通过饲喂器获取各个栋舍内的每头猪只的采食数据；通过饮水设备获取各个栋舍内的每头猪只的饮水数据；通过耳标获取各个栋舍内的每头猪只的健康状态数据以及历史疫病数据，健康状态数据包括猪只当前健康状态与猪只历史健康状态。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：步骤S30所述猪只历史健康状态具体为：基于历史获取的环境数据、采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为猪只健康状态检测模型的输入数据，得到的各个栋舍的猪只历史健康状态。
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：步骤S30中，获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，具体为：获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围，并记录至预警参考数据库作为预警参考数据范围；获取猪只当前健康状态或猪只历史健康状态对应的采食数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围；获取当前健康状态或猪只历史健康状态对应的饮水数据范围，将其与猪只当前生长日期进行关联后记录至预警参考数据库并作为预警参考数据范围。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围均由各自对应的上数值与下数值构成的区间范围；
步骤S40具体为：重复步骤S20-S30对预警参考数据范围进行迭代更新，直至温度数据范围、湿度数据范围、多种气体浓度数据范围、采食数据范围与饮水数据范围各自对应的上数值与下数值之间的差值小于或等于预设差值时，得到最佳预警参考数据范围。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：步骤S50至少包括以下步骤：
S51、基于最佳预警参考数据范围中的采食数据范围与饮水数据范围，判断猪只当前采食量或饮水量是否下降，若是，则执行S52；
S52、基于最佳预警参考数据范围中的温度数据范围、湿度数据范围与多种气体浓度数据范围判断当前温度数据、湿度数据与多种气体浓度数据是否均处于对应的范围内，若是，则执行S53，若否，则进行第一可视化预警提示；
S53、获取猪只的历史疫病数据，并与猪只状态进行数据匹配，判断猪只当前是否存在历史疫病，若是，则进行第二可视化预警提示；所述历史疫病数据包括历史疫病类型与对应症状。
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：
第一可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应栋舍内生成第一预警悬浮窗以及第一预设操作界面；
第二可视化预警提示具体为：基于数字孪生猪场，在相应猪只上生成第二预警悬浮窗以及第二预设操作界面；
第一预设操作界面与第二预设操作界面内至少包括预警处理所需的实体设备处理选项，以供用户选择；第二预设操作界面内还包括历史疫病对应的治疗方案，以供用户查阅。
8.根据权利要求7所述的基于数字孪生的猪场预警方法，其特征在于：步骤S60具体为：根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，直接对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理；
或者，根据用户所选的预警处理所需的实体设备处理选项，获取预警处理所需的实体设备处理，先对实体设备运行状态进行检测后，再对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
9.一种基于数字孪生的猪场预警系统，其特征在于，包括：
数字孪生模型构建模块，用于获取猪场内的实体设备信息，并基于数字孪生技术在数字孪生猪场内设置与实体设备相对应的虚拟设备；
健康状态确定模块，用于基于实体设备实时获取各个栋舍的环境数据，各个栋舍内的每头猪只的采食数据、饮水数据、健康状态数据以及历史疫病数据作为预训练好的猪只健康状态检测模型的输入数据，得到各个栋舍的猪只当前健康状态；
数据分析模块，用于将猪只当前健康状态与猪只历史健康状态进行比较，判断当前健康状态是否优于猪只历史健康状态，若是，则获取猪只当前健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围，若否，则获取猪只历史健康状态对应的环境数据、采食数据、饮水数据作为预警参考数据范围；对预警参考数据范围进行迭代更新，直至得到最佳预警参考数据范围；
实时监测模块，用于基于最佳预警参考数据范围对各个栋舍的猪只状态进行实时监测，并根据监测结果进行可视化预警提示；
预警处理模块，根据可视化预警提示，获取预警处理所需的实体设备处理，对虚拟设备进行相应控制，以实现实体设备处理。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于数字孪生的猪场预警程序，所述基于数字孪生的猪场预警程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于数字孪生的猪场预警方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311704079.1A CN118014184A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311704079.1A CN118014184A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118014184A true CN118014184A (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=90943734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311704079.1A Pending CN118014184A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种基于数字孪生的猪场预警方法、系统及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118014184A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118246712A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 厦门农芯数字科技有限公司 | 基于大语言模型的猪场生产智能分析系统及方法 |
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2023
- 2023-12-12 CN CN202311704079.1A patent/CN118014184A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118246712A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 厦门农芯数字科技有限公司 | 基于大语言模型的猪场生产智能分析系统及方法 |
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