一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统

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1.本发明涉及畜牧场智能化养殖技术领域，特别涉及一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统。

背景技术：

2.随着我国社会市场经济的快速发展，畜牧养殖业在为居民提供肉类、奶、蛋等多种畜牧产品的同时，已成为农业经济的重要组成成分。近年来，由于我国居民生活水平不断提高，畜禽肉类食品的需求量迅速增加，其巨大的产业市场，促使了畜牧养殖产业由传统粗养型生产方式向养殖规模化、集约化、工厂化生产方式的现代化畜牧养殖模式转变。
3.现有的畜牧养殖主要依靠人工进行，自动化、智能化程度低，效率不高，且清粪不及时，不能及时的调控生长环境，导致畜牧的生病率高，经济效益低。

技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统，对畜牧场实时监控，能够在线监测、调控畜牧场环境，提高畜牧养殖的智能化程度以及效率，提高经济收益。
5.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统，包括：
6.饲喂模块、残渣处理模块、自动清粪模块、有机肥生产模块、污水排放模块、温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块、报警模块和主控模块；
7.所述主控模块与所述饲喂模块、所述残渣处理模块、所述自动清粪模块、所述有机肥生产模块、所述污水排放模块、所述温度调节模块、所述湿度调节模块、所述风速调节模块、所述光照调节模块和所述报警模块分别连接；所述饲喂模块、所述残渣处理模块和所述报警模块依次连接；所述自动清粪模块、所述有机肥生产模块与所述污水排放模块分别连接；所述温度调节模块、所述湿度调节模块、所述风速调节模块和所述光照调节模块依次连接，并与所述报警模块分别连接；
8.所述饲喂模块用于基于预设饲喂时间、饲喂量进行饲喂；
9.所述残渣处理模块用于处理所述饲喂模块饲喂产生的残渣；
10.所述自动清粪模块用于处理粪便；
11.所述有机肥生产模块用于基于所述粪便生产有机肥；
12.所述污水排放模块用于排放所述自动清粪模块处理粪便产生的污水；
13.所述温度调节模块用于调节温度；
14.所述湿度调节模块用于调节湿度；
15.所述风速调节模块用于调节风速；
16.所述光照调节模块用于调节光照强度；
17.所述报警模块用于当畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度超出或低于适宜生长
参数时，进行报警；
18.所述主控模块用于控制各个模块正常工作。
19.可选地，还包括：温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块和光照强度采集模块；
20.所述温度采集模块、所述湿度采集模块、所述风速采集模块和所述光照强度采集模块分别用于实时采集畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度。
21.可选地，所述自动清粪模块包括图像采集单元、图像处理单元、图像识别单元和清粪启动单元；
22.所述图像采集单元用于采集畜牧场的环境全景图像；
23.所述图像处理单元用于对所述环境全景图像进行预处理，得到处理环境全景图像；
24.所述图像识别单元用于基于所述处理环境全景图像与预先获取的干净畜牧场图像进行对比识别，得到识别结果；
25.所述清粪启动单元用于基于所述识别结果进行清粪处理。
26.可选地，所述图像采集单元采用无人机搭载全景摄像机。
27.可选地，所述预处理包括：灰度化、图像去噪和边缘增强。
28.可选地，所述调节温度包括：
29.温度采集模块采集畜牧场的实时温度；
30.所述温度调节模块获取所述主控模块预设的适宜温度参数，并对所述实时温度和所述适宜温度参数进行对比，得到对比结果，基于所述对比结果进行所述温度调节。
31.可选地，所述有机肥生产模块采用发酵技术基于所述粪便生产有机肥。
32.可选地，所述主控模块采用单片机控制各个模块正常工作。
33.本发明具有如下技术效果：
34.通过对畜牧场实时监控，能够在线监测、调控畜牧场环境，提高畜牧养殖的智能化程度以及效率，提高经济收益。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例应用于畜牧养殖的环境自调控系统示意图；
37.图2为本发明实施例温度、湿度、风速、光照调节模块的设计框图；
38.图3为本发明实施例数据采集模块的模块框图。
具体实施方式
39.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，所描述的实施例仅仅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。
40.如图1所示，本发明公开一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统，本实施例以生猪养殖为例，包括：
41.饲喂模块、残渣处理模块、自动清粪模块、有机肥生产模块、污水排放模块、温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块、报警模块、温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块、光照强度采集模块和主控模块；
42.主控模块与饲喂模块、残渣处理模块、自动清粪模块、有机肥生产模块、污水排放模块、温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块和报警模块分别连接；饲喂模块、残渣处理模块和报警模块依次连接；自动清粪模块、有机肥生产模块与污水排放模块分别连接；温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块和光照调节模块依次连接，并与报警模块分别连接；温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块、光照强度采集模块与温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块分别连接。
43.饲喂模块用于基于预设饲喂时间、饲喂量进行饲喂；
44.带仔哺乳母猪的预设饲喂时间为：每天上午8点前饲喂第一顿，下午6点后饲喂最后一顿；早晚两顿的预设饲喂量：3kg+330g
×
带仔数。如果采食量实在是太低，夜里9点左右再饲喂一次稀料。空怀、孕期母猪的预设饲喂时间为：每天上午8点前饲喂第一顿，下午6点后饲喂最后一顿；预设饲喂量：配种当天饲喂量为1.6-1.8公斤/天，配种后40-60天饲喂量为2.0公斤/天，配种后60-90天饲喂量为2.0-2.5公斤/天，怀孕90天-哺乳饲喂量为2.5-3.0公斤/天。断奶仔猪(10日龄)1天喂25克料，当仔猪处于3-5周龄时可每天补喂200克饲料，35-60日龄平均每天补喂800g饲料。一般情况下仔猪每天采食的干物质量约占自身体重的5％，采食的风干料量约占自身体重的6％，采食的青饲料量约占自身体重的25％。
45.残渣处理模块用于处理饲喂模块饲喂产生的残渣；
46.自动清粪模块用于处理粪便；自动清粪模块包括图像采集单元、图像处理单元、图像识别单元和清粪启动单元；图像采集单元采用无人机搭载全景摄像机采集畜牧场的环境全景图像；图像处理单元用于对环境全景图像进行预处理，得到处理环境全景图像，预处理包括：灰度化、图像去噪和边缘增强；图像识别单元用于基于处理环境全景图像与预先获取的干净畜牧场图像进行对比识别，得到识别结果；清粪启动单元用于基于识别结果进行清粪处理，识别结果为处理环境全景图像与干净畜牧场图像对比的粪便面积值，当粪便面积值大于预设阈值(根据畜牧场面积设定)时清粪启动单元启动清粪操作。
47.进一步地，图像采集单元包括无人机、全景摄像机、a/d转换器、dsp芯片、存储器，全景摄像机的输出连接a/d转换器的输入，a/d转换器的输出连接dsp芯片，dsp芯片分别连接存储器和无线数传电台。a/d转换器、dsp芯片之间连接有信号放大电路，即a/d转换器的输出连接信号放大电路的输入，信号放大电路的输出连接dsp芯片的输入。信号放大电路的输入与dsp芯片的输出之间连接有信号检测与处理电路。无人机飞行至目标地，全景摄像机采集全景图像，a/d转换器将图像模拟信号转换为图像数字信号，图像数字信号经信号放大电路放大后，dsp芯片通过信号检测与处理电路检测并处理信号。dsp芯片将接收到的第一帧图像存储至存储器，接收到第二帧图像时，从存储器中读取第一帧图像，然后对图像进行算法处理，再将算法处理后的两帧图像存储至存储器，同时采集下一帧图像，如此循环进行，直到所有的图像都被处理完成，之后通过无线传输将环境全景图像发送至图像处理单
元。
48.有机肥生产模块采用发酵技术基于粪便生产有机肥；
49.污水排放模块用于排放自动清粪模块处理粪便产生的污水；
50.温度调节模块用于调节温度，温度调节过程具体包括：温度采集模块采集畜牧场的实时温度；温度调节模块获取主控模块预设的适宜温度参数，并对实时温度和适宜温度参数进行对比，得到对比结果，基于对比结果进行温度调节；
51.猪舍环境温度在猪生长不同阶段，需要适宜温度，如带仔哺乳母猪舍24～30℃；空怀、孕期母猪舍14～18℃；断奶仔猪舍20～22℃；育肥猪舍18℃。
52.湿度调节模块用于调节湿度；湿度调节过程具体包括：湿度采集模块采集畜牧场的实时湿度；湿度调节模块获取主控模块预设的适宜湿度参数，并对实时湿度和适宜湿度参数进行对比，得到对比结果，基于对比结果进行湿度调节；
53.适宜的猪舍湿度为：带仔哺乳母猪舍70％rh；空怀、孕期母猪舍70～75％rh；断奶仔猪舍70％rh；育肥猪舍75％rh。
54.风速调节模块用于调节风速；风速调节过程具体包括：风速采集模块采集畜牧场的实时风速；风速调节模块获取主控模块预设的适宜风速参数，并对实时风速和适宜风速参数进行对比，得到对比结果，基于对比结果进行风速调节；
55.气流对猪健康的影响，猪舍环境受夏季高温、冬季低温以及舍内多余水汽、氨气和硫化氢等有害气体影响较大，而通过调整猪舍内通风环境可改善舍内空气环境状况。适宜的通风量为带仔哺乳母猪舍春、秋、冬季0.15米/秒，夏季0.4米/秒；空怀、孕期母猪舍春、秋、冬季0.3米/秒，夏季1.0米/秒；断奶仔猪舍春、秋冬季0.2米/秒，夏季0.6米/秒；育肥猪舍春、秋、冬季0.2米/秒。
56.光照调节模块用于调节光照强度；光照强度调节过程具体包括：光照强度采集模块采集畜牧场的实时光强；光照调节模块获取主控模块预设的适宜光照强度参数，并对实时光强和适宜光照强度参数进行对比，得到对比结果，基于对比结果进行光照强度调节；
57.自然光照与人工光照是猪舍通常采用的两种光照方式，利用光照中紫外线、红外线分别对猪中维生素d缺乏猪进行照射和增加猪舍温度具有很好的效果。母猪舍内光照强度应保持在60～100lx，肥猪舍内则以40～50lx为宜，光照过强会促使生猪精神兴奋，甲状腺分泌增强，休息时间减少，代谢率提高，影响生猪增重和饲料利用率；光照较弱，生猪睡眠和躺卧时间变长，活动量、活动时间变少，生猪健康状况受到一定影响。
58.进一步地，现代标准化的密闭猪舍建筑内一般安装有负压通风(排气式通风或轴流畜牧专用风机)设备，用于通风换气，降低猪舍内有害气体浓度；卷帘机、卷帘被架设于舍顶，主要作用在于保温和遮阳，冬季舍内潮湿，昼夜温差大，白天天气晴朗时拉起卷帘、晚上再放下可以有效保持猪舍内环境温度，夏季卷帘可以起到遮光、降温作用，从而减少生猪应急反应，促进生猪生长；仔猪舍加热、保温设备，仔猪保育舍的温度要求控制在26～30摄氏度，适宜的温度能提高仔猪免疫力，增加仔猪成活率。然而，上述调节设备的控制往往采用人工巡查、人工控制操作、手动启停相应电气设备，工作量大、费时费力，因此，如图2所示，本发明提供了温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块和光照调节模块，对猪舍环境调控设备状态进行监测和远程控制，实现畜牧场的环境自调控。调节模块电气设备一般选用ac(交流)220v或ac 380v工作电压，采用继电器直接控制和继电器控制交流接触器线圈两
种方法实现小电压控制大电压、小电流控制大电流方式，以此使微控制器驱动调控设备。
59.报警模块用于当畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度超出或低于适宜生长参数时，进行报警；
60.如图3所示，温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块和光照强度采集模块分别用于实时采集畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度；温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块和光照强度采集模块安放或悬挂于猪舍中被采样点位置，设有自动采集和手动采集两种工作方式。自动采集时，微控制器以一定的时间间隔控制传感器工作，采集数据；手动采集则是管理人员即刻获取数据而设置，通过操作上述四个数据采集模块的手动采集按钮，使各传感器模块立刻工作，采集并显示获取的传感器数据。此外，微控制器通过can总线，将经过数据通讯协议转换成固定报文信息的采集数据传输到主控模块(监测终端，具有显示功能)，从而实现猪舍环境数据的实时监测与上报。
61.主控模块采用单片机控制各个模块正常工作。
62.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，包括：饲喂模块、残渣处理模块、自动清粪模块、有机肥生产模块、污水排放模块、温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块、报警模块和主控模块；所述主控模块与所述饲喂模块、所述残渣处理模块、所述自动清粪模块、所述有机肥生产模块、所述污水排放模块、所述温度调节模块、所述湿度调节模块、所述风速调节模块、所述光照调节模块和所述报警模块分别连接；所述饲喂模块、所述残渣处理模块和所述报警模块依次连接；所述自动清粪模块、所述有机肥生产模块与所述污水排放模块分别连接；所述温度调节模块、所述湿度调节模块、所述风速调节模块和所述光照调节模块依次连接，并与所述报警模块分别连接；所述饲喂模块用于基于预设饲喂时间、饲喂量进行饲喂；所述残渣处理模块用于处理所述饲喂模块饲喂产生的残渣；所述自动清粪模块用于处理粪便；所述有机肥生产模块用于基于所述粪便生产有机肥；所述污水排放模块用于排放所述自动清粪模块处理粪便产生的污水；所述温度调节模块用于调节温度；所述湿度调节模块用于调节湿度；所述风速调节模块用于调节风速；所述光照调节模块用于调节光照强度；所述报警模块用于当畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度超出或低于适宜生长参数时，进行报警；所述主控模块用于控制各个模块正常工作。2.根据权利要求1所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，还包括：温度采集模块、湿度采集模块、风速采集模块和光照强度采集模块；所述温度采集模块、所述湿度采集模块、所述风速采集模块和所述光照强度采集模块分别用于实时采集畜牧场的温度、湿度、风速和光照强度。3.根据权利要求1所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述自动清粪模块包括图像采集单元、图像处理单元、图像识别单元和清粪启动单元；所述图像采集单元用于采集畜牧场的环境全景图像；所述图像处理单元用于对所述环境全景图像进行预处理，得到处理环境全景图像；所述图像识别单元用于基于所述处理环境全景图像与预先获取的干净畜牧场图像进行对比识别，得到识别结果；所述清粪启动单元用于基于所述识别结果进行清粪处理。4.根据权利要求3所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述图像采集单元采用无人机搭载全景摄像机。5.根据权利要求3所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述预处理包括：灰度化、图像去噪和边缘增强。6.根据权利要求1所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述调节温度包括：温度采集模块采集畜牧场的实时温度；
所述温度调节模块获取所述主控模块预设的适宜温度参数，并对所述实时温度和所述适宜温度参数进行对比，得到对比结果，基于所述对比结果进行所述温度调节。7.根据权利要求1所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述有机肥生产模块采用发酵技术基于所述粪便生产有机肥。8.根据权利要求1所述的应用于畜牧养殖的环境自调控系统，其特征在于，所述主控模块采用单片机控制各个模块正常工作。

技术总结

本发明公开一种应用于畜牧养殖的环境自调控系统，包括：饲喂模块、残渣处理模块、自动清粪模块、有机肥生产模块、污水排放模块、温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块、光照调节模块、报警模块和主控模块；饲喂模块用于基于饲喂时间、饲喂量进行饲喂；残渣处理模块用于处理残渣；自动清粪模块用于处理粪便；有机肥生产模块用于生产有机肥；污水排放模块用于排放处理粪便产生的污水；温度调节模块、湿度调节模块、风速调节模块和光照调节模块分别用于调节温度、湿度、风速和光照；报警模块用于报警；主控模块用于控制各个模块正常工作。对畜牧场实时监控，能够在线监测、调控畜牧场环境，提高畜牧养殖的智能化程度以及效率，提高经济收益。收益。收益。