CN210038479U - 一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，系统包括传感器节点网络、处理器、调控设备以及服务器；处理器连接于传感器节点网络和调控设备之间；所述传感器节点网络由主节点和多个从节点组成；其中，从节点为系统的数据监测点，负责采集参数信息、图像信息、声音信息和状态信息，将处理后的数据传输给主节点；主节点为系统的数据集中点，将集中后的数据传输给处理器，以及负责远程数据传输；主节点通过无线网络采用远程通讯方式将多个从节点的信息传输到服务器，实现远程信息的读取和存储。本实用新型具有操作简单、监测量多、布点灵活、多功能性、低功耗等优点，能够满足畜禽养殖环境参数监测的需求。

Description

一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及智能监控的技术领域，尤其涉及到一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统。

背景技术

畜禽养殖环境需要实时监测环境温度、相对湿度、氨气浓度、硫化氢浓度、PM10、光照度、畜禽个体体征信息等多种信息，结合该信息数值与控制系统设置值进行对比，判断并决策湿帘、风机等执行器的工作情况，实现畜禽养殖环境的智能调控。但目前绝大多数畜禽养殖场的环境调控都很粗放，大多只监测环境温度，其它环境参数基本不监测，而且即使监测温度也只有1个监测点，对于几百甚至几千平方米的畜禽养殖场来说，温度监测点数据根本无法准确表征整个养殖环境的温度分布，环境调控比较粗放，不同位置的畜禽饲养环境可能有非常大的差别，恶劣的饲养环境容易使畜禽生病，甚至死亡。另外，畜禽环境参数的监测对环境调控和畜禽患病预警有着极其重要的意义，目前现有的多点监测系统并无法很好的与环境调控系统关联起来，对畜禽养殖环境的实时调控、流场优化和状态预警响应速度不够。

因此，如何进行全面的监测，实现畜禽养殖环境的智能调控，是当前需要解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能进行全面监测、实现畜禽养殖环境的智能调控的畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：

其包括传感器节点网络、处理器、调控设备以及服务器；处理器连接于传感器节点网络和调控设备之间；

所述传感器节点网络由主节点和多个从节点组成；其中，从节点为系统的数据监测点，负责采集参数信息、图像信息、声音信息和状态信息，将处理后的数据传输给主节点；主节点为系统的数据集中点，将集中后的数据传输给处理器，以及负责远程数据传输；主节点通过无线网络采用远程通讯方式将多个从节点的信息传输到服务器，实现远程信息的读取和存储；

所述处理器与传感器节点网络的主节点集成在一起，负责完成环境参数调控设备动作决策、畜禽脸部图像识别分析、畜禽异常应激反应实时监测、畜禽生理行为状态分析，综合实现无线通讯、控制决策、智能反馈和故障诊断；

所述调控设备为畜禽养殖环境参数综合调控的不同类型设备，包括湿帘水泵、湿帘喷头、进风口卷轴电机、通风风机。

进一步地，所述从节点由多个分别检测环境温度、相对湿度、氨气浓度、硫化氢浓度、二氧化碳浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝的传感器集成。

进一步地，所述传感器节点网络由外置锂电池供电，锂电池与节点安装在一起；而处理器和调控设备市电供电，采用CAN总线的并行通讯协议，保障设备工作的稳定性和可靠性。

进一步地，所述主节点与从节点及服务器之间均通过ZigBee无线通信。

与现有技术相比，本方案原理和优点如下：

本方案将环境温度、相对湿度、氨气浓度、硫化氢浓度、二氧化碳浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝等多种传感器信息集成在一个无线监测模块从节点上，实现同一个位置的多源信息采集。另外，畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统可以由多个从节点组成，并与1个主节点进行数据通讯，通过无线组网技术，将数据传输到云端服务器，实现数据的实时下载和调用。该系统可完成环境参数调控设备动作决策、畜禽脸部图像识别分析、畜禽异常应激反应实时监测、畜禽生理行为状态分析等数据运算或状态分析，综合实现无线通讯、控制决策、智能反馈和故障诊断。本方案具有操作简单、监测量多、布点灵活、多功能性、低功耗等优点，能够满足畜禽养殖环境参数监测的需求。

附图说明

图1为本实用新型一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统的原理框图；

图2为基于时空序列融合的节点数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实施例所述的一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，包括传感器节点网络1、处理器2、调控设备3以及服务器4；处理器2连接于传感器节点网络1和调控设备3之间。

具体地，传感器节点网络1由主节点和多个从节点组成；其中，从节点由多个分别检测环境温度、相对湿度、氨气浓度、硫化氢浓度、二氧化碳浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝的传感器集成；从节点为系统的数据监测点，负责采集参数信息、图像信息、声音信息和状态信息，将处理后的数据传输给主节点；主节点为系统的数据集中点，将集中后的数据传输给处理器2，以及负责远程数据传输；主节点通过ZigBee无线通信方式将多个从节点的信息传输到服务器4，实现远程信息的读取和存储；

处理器2与传感器节点网络1的主节点集成在一起，负责完成环境参数调控设备3动作决策、畜禽脸部图像识别分析、畜禽异常应激反应实时监测、畜禽生理行为状态分析，综合实现无线通讯、控制决策、智能反馈和故障诊断。

供电方面，传感器节点网络1由外置锂电池供电，锂电池与节点安装在一起；而处理器2和调控设备3由市电供电，采用CAN总线的并行通讯协议，保障设备工作的稳定性和可靠性。

具体的工作原理如下：

S1：传感器节点网络1中的从节点负责采集畜禽养殖环境的温度、相对湿度、氧气浓度、氨气浓度、二氧化碳浓度、硫化氢浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝信息，并经过处理后将信息传输给主节点；

S2：主节点收集从节点传输的信息和进行数据整理，然后将整理后的数据传输给处理器2以及服务器4；

S3：处理器2根据系统预设的各个环境参数的调控阀值，调整调控设备3的动作状态，综合调控畜禽养殖环境参数，实现控制决策、智能反馈和故障诊断。

上述步骤S1和S2采用到的传感器节点网络1通过时空序列数据融合的方式对多点数据进行处理，具体过程如下：

A1：时间序列融合：同一从节点监测后的数据先进行时间序列融合，取一小段时间内的数据进行平均值滤波后来表征该时间段的平均采样数据；

A2：时空序列融合：不同从节点监测后的数据经过时间序列数据融合后再进行空间序列数据融合，取不同位置的数据进行空间加权计算，用来表征整个畜禽养殖环境的相关环境参数；

A3：数据传输：主节点将时间序列融合和时空序列融合后的数据分别传输给服务器4，用以表征多点传感器监测的数据信息和整个畜禽养殖环境的数据信息；

A4：各从节点的数据融合方式分别独立进行，互不干扰和影响，实现多点多源数据的融合和传输；

A5：在服务器4监控界面上实时显示畜禽养殖环境多点、多源传感器监测信息，并显示畜禽养殖环境参数经过数据融合后的综合环境参数表征信息。

本实施例中，传感器节点网络1中的从节点负责采集畜禽养殖环境的温度、相对湿度、氧气浓度、氨气浓度、二氧化碳浓度、硫化氢浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝信息，并经过处理后将信息传输给主节点，最后通过主节点传输到处理器2；

步骤S3所述控制决策、智能反馈、故障诊断的具体表现分别如下：

控制决策：处理器2根据畜禽脸部图像、从节点布置位置，将畜禽个体与具体饲养栏位数一一对应，实现畜禽个体的智能识别；根据畜禽叫声的音量大小、动作变换频率，判断畜禽是否受到外界条件刺激下处于应激反应，实时提醒养殖户做好养殖环境防护。根据畜禽食量、饮水量、体温、不同时间段的动作变换频率数据，提前预知和判断畜禽是否生病，并结合畜禽脸部图像识别分析快速锁定生病畜禽的具体饲养栏位数，帮助养殖户快速介入，防止传染病的大面积传播。

智能反馈：传感器节点网络1将调控设备3工作后的环境参数数值、流场分布、调控误差、调控速率、调控效果等数据实时反馈给处理器2，处理器2结合反馈数据优化调控策略和调控逻辑。

故障诊断：传感器节点网络1、调控设备3等出现故障时，处理器2生成对应的故障代码数据，并实时通过主节点传输到服务器4，提醒养殖户及时检修相关设备。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，其特征在于，包括传感器节点网络(1)、处理器(2)、调控设备(3)以及服务器(4)；处理器(2)连接于传感器节点网络(1)和调控设备(3)之间；

所述传感器节点网络(1)由主节点和多个从节点组成；其中，从节点为系统的数据监测点，负责采集参数信息、图像信息、声音信息和状态信息，将处理后的数据传输给主节点；主节点为系统的数据集中点，将集中后的数据传输给处理器(2)，以及负责远程数据传输；主节点通过无线网络采用远程通讯方式将多个从节点的信息传输到服务器(4)，实现远程信息的读取和存储；

所述处理器(2)与传感器节点网络(1)的主节点集成在一起，负责完成环境参数调控设备(3)动作决策、畜禽脸部图像识别分析、畜禽异常应激反应实时监测、畜禽生理行为状态分析，综合实现无线通讯、控制决策、智能反馈和故障诊断；

所述调控设备(3)为畜禽养殖环境参数综合调控的不同类型设备，包括湿帘水泵、湿帘喷头、进风口卷轴电机、通风风机。

2.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，其特征在于，所述从节点由多个分别检测环境温度、相对湿度、氨气浓度、硫化氢浓度、二氧化碳浓度、畜禽喂养饲料重量、畜禽饮水槽水位、畜禽体表温度、畜禽脸部图像、不同时间段内畜禽动作变换频率、不同时间段养殖场内音量分贝的传感器集成。

3.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，其特征在于，所述传感器节点网络(1)由外置锂电池供电，锂电池与节点安装在一起；而处理器(2)和调控设备(3)由市电供电，采用CAN总线的并行通讯协议，保障设备工作的稳定性和可靠性。

4.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖环境参数多点无线智能监控系统，其特征在于，所述主节点与从节点及服务器(4)之间均通过ZigBee无线通信。

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