一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食栏及饮食数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及数字化养殖业中的生猪异常监测技术领域，特别是涉及一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食栏及饮食数据采集装置。

背景技术：

我国是世界上最大的猪肉生产与消费国，生猪养殖量占畜牧业总产量的一半。但在生产方式以及管理模式上与世界先进国家还有相当大的差距。近年来，人们对生活品质的追求越来越高，对猪肉的品质、安全要求有了大幅度提升，这对生猪集约化福利养殖提出了更高要求。因此，在现代化、规模化养殖中，传统的生猪养殖技术已经不能满足要求，数字化、智能化的养殖技术是集约化养殖业的发展趋势。目前我国正由中小户散养模式向规模化、集约化养殖模式发展，集中养殖方式在为猪群提供良好生存环境的同时，还要关注生猪是否出现异常，从而及时采取措施进行诊断治疗，将经济损失降到最小，实现生猪福利养殖。传统的生猪异常监测效率低下，无法满足日益增长的市场需求，自动化、智能化监测是未来发展趋势。在集约化养猪场，生猪的进食、饮水、排泄、休息、争斗等行为活动贯穿整个养殖过程，生猪的这些行为表现能够反映出其生长过程中的不同健康状态，通过分析生猪的行为表现，有利于监测其生长过程、预防生猪损伤，提高经济效益。但是，人工监测方法不能达到实时监测的目的，而且容易干预生猪的生活环境，进而影响生猪的生活习性。因此，集约化养猪场迫切地需要一种智能的监测技术来代替人工监测。

生猪的饮食状况是判断其健康状况的重要依据，健康的生猪贪食好睡，如若发生病情，则会出现食欲不振、拒绝饮食、长卧不起等症状。兽医在进行生猪检疫时，需要询问饲养员生猪的饮食状况及活动情况，根据综合因素判断生猪的健康状况。目前生猪饮食数据统计需要通过人工观察、记录，耗费大量的人力和物力，并且得到的数据误差较大，无法满足生猪养殖业规模化、集约化迅猛发展的需求。自动化监测方法可以有效地提高生猪饮食数据统计效率。

通常红外传感器测距容易受到外界光线影响且检测最小距离较大；视频监测技术数据量大，处理信息复杂；无线射频识别(rfid)是接触式传感器，需要在生猪身体安装rfid识别标签，会对生猪本身造成影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食栏及饮食数据采集装置。

本实用新型采用以下技术方案来实现：

一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食栏，包括左右两个相同的饮食栅栏，饮食栅栏包括：前固定栅栏1、后固定栅栏8、伸缩节2和隔条3，前固定栅栏1和后固定栅栏8底部均设置有锚固座11，用于通过螺栓或者螺钉将饮食栅栏锚固在地面上，前固定栅栏1和后固定栅栏8之间通过伸缩节2连接，通过伸缩节2的伸缩以调节前固定栅栏1和后固定栅栏8之间的距离。

所述的饮食栏，前固定栅栏1的上横杆和下横杆之间竖直设置若干根竖杆10；后固定栅栏8的上横杆和下横杆之间竖直设置一根连接杆9，前固定栅栏1最外侧的竖杆10上固定若干根中间横杆12，前固定栅栏1的上横杆、下横杆和中间横杆12均为中空管结构，伸缩节2采用直径略小于所述中空管的内径的圆管制作，伸缩节2数量与前固定栅栏1的上横杆和下横杆以及中间横杆12的数量之和相等，将各个伸缩节2的一端插入前固定栅栏1的上横杆和下横杆以及中间横杆12中，插入前固定栅栏1的上横杆、下横杆的伸缩节2，其另一端插入后固定栅栏8的上横杆、下横杆中，其余伸缩节2固定在连接杆9上；隔条3设置有三根以上，其横跨固定在左右两个饮食栅栏的上部的横杆上。

所述的饮食栏，隔条3通过u型螺栓固定在前固定栅栏1的上横杆和后固定栅栏8上横杆上。

所述的饮食栏，左右两个相同的饮食栅栏与隔条3均为中空的钢管结构，在钢管的中空内部布设信号线或者电线。

一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食数据采集装置，包括所述的饮食栏、超声波发射模块4、第一超声波接收模块5、第二超声波接收模块6、饮食数据采集处理模块7；超声波发射模块4通过卡扣固定在一侧的饮食栅栏靠近入口的位置，第一超声波接收模块5、第二超声波接收模块6分别固定在另一侧饮食栅栏的入口的位置，超声波接收模块5、超声波接收模块6在水平方向上等高且保持一定的横向距离，并与超声波发射模块4的高度保持一致，饮食数据采集处理模块7固定在饮食栅栏顶端靠近入口侧的第一根隔条3上。

所述的饮食数据采集装置，所述的超声波发射模块包括超声波发射探头、控制单元、电源单元和射频发射单元，负责发送rf信号和超声波信号，其中：超声波发射探头采用压电陶瓷超声传感器tct40-16t；控制单元为stc12l5610ad型单片机；射频发射单元选用si4432模块。

所述的饮食数据采集装置，第一超声波接收模块5包括：超声波接收探头、控制单元、电源单元和射频接收单元，第二超声波接收模块6与第一超声波接收模块5结构相同。

所述的饮食数据采集装置，饮食数据采集处理模块包括：数据采集处理单元和无线通讯单元；无线通讯单元包括：控制单元、射频单元、电源单元和usb转串口单元；无线通讯单元通过usb转串口单元直接与数据采集处理单元相连，无线通讯单元中的控制芯片为stm32f103c8t6型处理器。

本实用新型设计合理、成本低、结构简单、体积小、稳定性高、不易受环境因素影响，提升了生猪饮食异常监测的效率，降低了人工依赖程度。

附图说明

图1为生猪饮食异常智能监测系统饮食栏的结构示意图(立体图)；

图2为生猪饮食异常智能监测系统饮食栏的结构示意图(主视图)；

图3为生猪饮食异常智能监测系统饮食栏的结构示意图(侧视图)；

图4为生猪饮食异常智能监测系统饮食栏的结构示意图(俯视图)；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种生猪饮食异常智能监测系统的饮食栏，包括左右两个相同的饮食栅栏，饮食栅栏包括前固定栅栏1、后固定栅栏8、伸缩节2和隔条3，前固定栅栏1和后固定栅栏8底部均设置有锚固座11，用于通过螺栓或者螺钉将其锚固在地面上，前固定栅栏1和后固定栅栏8之间通过伸缩节2连接，通过伸缩节2的伸缩以调节前固定栅栏1和后固定栅栏8之间的距离，以适应不同体型的生猪和养殖环境，前固定栅栏1的上横杆和下横杆之间竖直设置若干根(例如4根)竖杆10；后固定栅栏8的上横杆和下横杆之间竖直设置一根连接杆9，前固定栅栏1最外侧的竖杆10上固定若干根中间横杆12，前固定栅栏1的上横杆、下横杆和中间横杆12均为中空管结构，伸缩节2采用直径略小于所述中空管的内径的圆管制作，伸缩节2数量与前固定栅栏1的上横杆和下横杆以及中间横杆12的数量之和相等，将各个伸缩节2的一端插入前固定栅栏1的上横杆和下横杆以及中间横杆12中，插入前固定栅栏1的上横杆、下横杆的伸缩节2的另一端插入后固定栅栏8的上横杆、下横杆中，其余伸缩节2固定在连接杆9上(例如焊接在连接杆9上)；隔条3设置有三根以上，其横跨固定在左右两个饮食栅栏的上部的横杆上，例如通过u型螺栓固定在前固定栅栏1的上横杆和后固定栅栏8上横杆上，用于保持两个饮食栅栏之间的横向稳定性并可以调节控制两个饮食栅栏之间的距离，以适应不同体型的生猪。

参考图2、图3，左右两个相同的饮食栅栏与隔条3均由中空的钢管组成，可以沿着钢管的中空内部走线，保护线路安全。

本实用新型提供的饮食数据采集装置包括上述饮食栏以及超声波发射模块4、第一超声波接收模块5、第二超声波接收模块6、饮食数据采集处理模块7；本实用新型采用上述两个超声波接收模块来判断生猪进出饮食区的方向。

超声波发射模块4通过卡扣固定在一侧的饮食栅栏靠近入口的位置，例如固定在最外侧的竖杆10上，第一超声波接收模块5、第二超声波接收模块6分别固定在另一侧饮食栅栏的入口的位置，例如固定在该侧饮食栅栏入口侧的竖杆10上，超声波接收模块5、超声波接收模块6在水平方向上等高且保持一定的横向距离，并与超声波发射模块4的高度保持一致，饮食数据采集处理模块7固定在饮食栅栏顶端靠近入口侧的第一根隔条3上。

如图2所示，超声波发射模块、超声波接收模块采用对射的安装方式，利用到达时间差法检测测量超声波发射模块、超声波接收模块之间距离的变化，时间差法测距属于本领域的公知常识，在此不再赘述；饮食数据采集处理模块7安装在生猪饮食栏入口处上方。当有生猪通过超声波发射模块、超声波接收模块之间时，测量得到的距离增大，饮食数据采集处理模块7通过设定的阈值判断生猪是否通过饮食栏。生猪从进入饮食栏和走出饮食栏的过程中，所测得的超声波发射模块4和超声波接收模块5、超声波发射模块4和超声波接收模块6之间的距离变化顺序是不同的，饮食数据采集处理模块7据此可以判断生猪进出饮食栏的方向。

饮食数据采集处理模块7通过判断生猪进出饮食栏的方向、检测进入饮食栏的时间与次数，采集有关生猪饮食数据，包括饮食次数与饮食时间。

所述的超声波发射模块包括超声波发射探头、控制单元、电源单元和射频发射单元，负责发送rf信号和超声波信号，其中：①超声波发射探头是一种声电转换器件，本实用新型选用压电陶瓷超声传感器tct40-16t；②控制单元在满足系统正常工作的前提下，选择低功耗、低成本的芯片。通过深入对比各种单片机的性能特点，本实用新型选用功耗低、指令单周期多、支持分频定时器时钟、含有4通道pca、同时含有多个中断源，可处理多个模块的stc12l5610ad型单片机；③电源单元选用锂电池，锂电池具有额定电压高、存储能量高且重量轻等优点。本实用新型采用具有自动调节功能的充电芯片tp4056对锂电池进行充电；④射频发射单元选用si4432模块，si4432是一款主要针对工业、科研和医疗的无线通讯元件，具有输出功率大、灵敏度高、传输距离远等特点。

超声波接收模块包括：超声波接收探头、控制单元、电源单元和射频接收单元，其中：超声波接收探头和射频接收单元分别负责超声波信号和rf信号的接收，并将数据传送到饮食数据采集处理模块。超声波接收模块通过检波电路实现对超声波信号到达时刻的捕获，在未接收到超声波信号时，比较器输出电压为高电平；当接收到超声波信号时，输出为低电平，单片机捕获此下降沿从而进入中断，计时器停止计时，即捕获到超声波信号的到达时刻。

饮食数据采集处理模块包括：数据采集处理单元和无线通讯单元。无线通讯单元主要负责与生猪饮食数据传输层的无线通信，传输采集到的饮食数据，包括：控制单元、射频单元、电源单元和usb转串口单元；无线通讯单元通过usb转串口单元直接与数据采集处理单元相连，无线通讯单元中的控制芯片为stm32f103c8t6型处理器，可以实现usb连接虚拟串口。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。