一种智能化养殖管理系统的制作方法
【专利摘要】一种智能化养殖管理系统，包括牧场子系统和服务子系统，所述牧场子系统包括用于对动物温度、体重、运动、酸碱性等信息进行提取，并对养殖场环境信息进行获取传感器和用于感知传感器信号并传送到云端的执行器，某一个或某一些执行器作为牧场子系统的协调器和云端，服务子系统包括数据传输云、数据处理和存储云以及服务模块。本发明提供了一种智能化程度较高、管理效率较高的智能化养殖管理系统。
【专利说明】一种智能化养殖管理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于动物养殖领域，涉及一种智能化养殖管理系统。
【背景技术】
[0002]动物养殖业是农业的重要组成部分，在很多地方成为农村经济的关键支柱。但传统的动物养殖业是基于人工饲养的，养殖管理的科技化水平低，生产速度慢，难以规模化。
[0003]为解决传统动物养殖存在的问题,近年来,基于电子与信息技术的科学化动物养殖系统被提出，并已开始应用。这些动物养殖系统可以准确采集动物的信息并提交给养殖场，进行科学的预测分析，并最终实现对于动物的智能化管理。
[0004]随着动物养殖规模的扩大与养殖智能化程度的进一步提升，大量的动物体征数据与养殖场环境信息需要被提取与存储，并能够在任何时间任何地点被访问、分析与处理。同时，越来越多的专家团队与企业也需要参与其中，与养殖户进行互动，得到最优化的养殖策略。因此，一个结合着移动网络、互联网、云计算和物联网等技术优势的养殖管理系统是亟需建立的，然而，目前的养殖管理系统却无法满足这些需求。并且，目前的养殖管理系统比较分散，对于软件客户端的维护成本非常高，缺乏一个基于云计算的，并结合传感器与执行器的低维护运营成本的智能化养殖管理系统。
【发明内容】
[0005]为了克服已有养殖管理系统的智能化程度较低、管理效率较低的不足，本发明提供了一种智能化程度较高、管理效率较高的智能化养殖管理系统。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种智能化养殖管理系统，包括牧场子系统和服务子系统，所述牧场子系统包括用于对动物温度、体重、运动、酸碱性等信息进行提取，并对养殖场环境信息进行获取传感器和用于感知传感器信号并传送到云端的执行器，某一个或某一些执行器作为牧场子系统的协调器和云端，服务子系统包括数据传输云、数据处理和存储云以及服务模块。
[0008]进一步，所述传感器包括用于提取体重、运动和酸碱性的传感器和用于对动物温度采集的无源RFID传感标签，所述执行器包括阅读器和天线，提取的各种数据能够被阅读器和天线感知，并通过线近场通信或有线方式传输至云端。
[0009]再进一步，所述阅读器和天线安装在分栏站通道一侧或顶端，或以设定定速度在动物上方进行扫描。
[0010]所述执行器还包括分栏站、采食计量器、温度测量仪和环境控制设备，对动物的采食、饲料、生理状况、排污进行控制；
[0011]分栏站根据传感器采集的数据，通过模型准确预测动物的生长阶段和生理状况，控制动物进入相应饲料营养的采食区采食或休息饮水区休息；
[0012]采食计量器安装在猪舍外料桶的授料口，与饲料自动上料系统融为一体，称重传感器采用侧贴式安装，对动物每天的采食量进行精确获取；[0013]温度测量仪通过无源RFID传感标签植入或扫描式温度计量，对动物体温和环境温度进行准确监测；
[0014]环境控制设备通过温度、气体和湿度传感器获取的数据和功耗，对环境变量进行控制。
[0015]所述牧场子系统与服务子系统的数据传输云进行点对点的透明传输，采用不固定IP的方式。
[0016]所述服务子系统中的数据传输云基于网络穿透技术，负责牧场子系统的云端到多个服务及服务子系统的传输桥梁任务。
[0017]所述服务子系统中的数据处理和存储云是指包括服务器和存储设备在内的互联网云计算中心，由牧场子系统采集的数据被存储、分析与处理。
[0018]服务子系统中的服务模块包括了知识专家库和专家团队单元、饲料企业单元、药企业单元、第三方养殖托管企业单元、其他相关的第三方企业单元，以及Web访问单元和App访问单元。
[0019]知识专家库和专家团队单元对服务器和存储设备中的数据进行分析、处理，为动物养殖进行决策，如养殖场的建设，养殖环境温度的设定，饲料的投放计量和喂食时间和给
水的量等。
[0020]饲料企业单元化根据采集的数据，对饲料进行精选与合理配置，对计量把握提供切实可行的方案。
[0021]药企业单元利用采集的数据，对动物可能生病、发情等情况进行及时诊治，并减少激素类药品在动物身上的使用。
[0022]第三方养殖托管企业单元利用采集的数据，挖掘出其价值，对养殖动物成本进行评估，比如，动物吃饲料的量，养殖时间长短，料肉比的大小，养殖盈利的时间限制，平均下来肉的成本等。
[0023]其他第三方企业和机构可以对产品进行溯源，提供天气、环境等数据以及其他服务等。
[0024]知识专家库和专家团队单元、饲料企业单元、药企业单元、第三方养殖托管企业单元、其他相关的第三方企业单元和养殖人员可以通过计算机远程登录和移动终端应用程序(Web/App)连接移动互联网的方式，对服务子系统中的数据处理和存储云进行访问，且只需输入账号和密码即可接入云服务器和存储设备，无需任何网络配置，可全方位地获取数据。
[0025]本发明的有益效果主要表现在:能够提供动物在生长过程中，有关温度、体重、运动、酸碱性等全方位的体征信息，以及实时的养殖环境状况，了解养殖场的天气、温度、氨气浓度、沼气浓度、湿度等信息，并根据实时情况对动物的采食、饲料、生理状况、排污和养殖场环境进行控制，对紧急情况进行预警，实现养殖场管理的智能化。
[0026]以云计算和云存储为核心，结合物联网、互联网和移动互联网。牧场子系统采集的数据传输至互联网云中进行存储、分析与处理，养殖人员、专家库和企业也可以通过输入账号密码，登录云存储中心，根据存储的数据做出相应的决策，提供相关的服务。云存储的接入方式采用计算机Web访问和移动终端App访问，任何时间任何地点可以接入，简单、快速、便捷。因此，对于养殖场的管理，实现了云+养殖场传感与执行的方式，数据实时性、精确度高，分析、诊断、决策准确性强，管理效率可以大幅提升。[0027]该养殖管理系统的核心是基于云的，因此不需关心客户端软件的安装与维护，成本低。并且，无需固定IP、物理位置与网络配置，完全采用账号的方式登录云存储，实现信息中心化的系统。
[0028]可实现从动物出生到屠宰、再到运输及上货架买卖的全过程食品安全溯源。
[0029]该系统提供公共的接口，可以被第三方企业和机构所用；由该系统所获取的数据可以被第三方所用，第三方获取的数据也可以被该系统所用；因此基于该系统，可以实现完全开放化的养殖管理与应用平台。
[0030]综上所述，可以实现养殖的完全数字化与智能化。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明所公开的一种智能化养殖管理系统的原理框图。
[0032]图2为牧场子系统结构图。
[0033]图3为服务子系统结构图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0035]参照图1?图3，一种智能化养殖管理系统，包括牧场子系统和服务子系统。牧场子系统包括传感器、执行器，集合了传感器与执行器功能的混合设备。某一个或某一些执行器作为牧场子系统的协调器和云端。协调器和云端可以对牧场子系统内的传感器和执行器进行协调、控制和配合使用，并将传感器采集的数据传输至服务子系统中的数据传输云。云端可以利用移动终端进行配置。云端到数据传输云的传输采用点对点穿透技术，不固定IP，完全信息中心化或数据内容中心化的方式。服务子系统包括数据传输云，数据处理和存储云以及各种相关服务。
[0036]牧场子系统如图2所示。牧场子系统中的传感器包括了普通传感器和无源RFID传感标签。普通传感器安装在执行器(如分栏站)或牧场中的其他位置，无源RFID传感标签则通过植入式或耳标式安置在动物身上。这些传感器能够对动物温度、体重、运动、酸碱性等信息进行提取，并对养殖场环境信息进行获取。提取的数据能够被阅读器和天线感知，阅读器和天线的感知方式包括固定式和移动式。固定式指将阅读器和天线安装在分栏站通道一侧或顶端，当动物进入通道后，在其感知范围内，便可感应传感标签。移动式指将阅读器和天线安装在分栏站上方的轨道中，并以一定速度在动物上方进行顺序式或跳跃式移动扫描。由传感器感知的数据通过ZigBee等无线近场通信或有线方式传输至云端，并传送至服务子系统。牧场子系统中的执行器包括分栏站和采食计量、温度测量、环境控制设备等，这些执行器可以对动物的采食、饲料、生理状况、排污等进行控制。分栏站根据传感器采集的数据，通过模型准确预测动物的生长阶段和生理状况，控制动物进入相应饲料营养的采食区(如左采食区和右采食区)采食或休息饮水区休息。对于疑似生理状况发生变化或发生疾病的动物，则通过分栏站引导，进入分离区进行隔离。采食计量器安装在猪舍外料桶的授料口，与现有的饲料自动上料系统融为一体，其称重传感器采用侧贴式安装，对动物每天的采食量进行精确获取。基于该采食计量器，饲料可以大幅节约，优化料肉比指标。温度测量通过无源RFID传感标签植入或扫描式温度计量，对动物体温和环境温度进行准确监测，并通过环境控制设备对牧场内的温度进行调整，使环境温度适合动物的生长、育种等。同时，环境控制设备还可以通过二氧化碳、沼气、氨气、湿度等传感器获取的数据以及功耗等数据，对养殖场环境进行控制。除此之外，分栏站、采食计量、温度测量和环境控制又可以相互配合，实现不同的功能。比如，分栏站配合采食计量，可以获得较好的料肉比指标；采食计量配合温度测量可以对动物的疾病进行准确预警；环境控制配合采食计量可以较好地解决排放与环境污染的关系问题等。
[0037]经过牧场子系统采集的所有数据经过加密，由云端传输至服务子系统中的数据传输云。传输至服务子系统中的数据经过解密，存储在云服务器和存储设备中。服务子系统如图3所示。服务子系统的核心是数据处理和存储云。数据处理和存储云可以对牧场子系统采集的数据进行收集、存储、分析，并根据分析结果作出相应的处理。同时，数据处理和存储云针对传感器发送的异常事件可以进行提醒与预警(比如，动物出现发热情况，数据处理和存储云将对其疾病状态进行判断，产生预警信号，通知牧场子系统中的执行器，将动物进行隔离，并提醒养殖人员进行相关处理)，对传感器与执行器的运行进行监测，而协同模块则协调数据处理和存储云中的各个模块正常工作。服务子系统中还包括了各种相关服务模块，比如知识专家库和专家团队单元、饲料企业单元、药企业单元、第三方养殖托管企业单元和其他相关的第三方企业单元。这些服务又可归纳为专家支持库层与商业层。专家支持库层对数据处理和存储云中的数据进行分析、处理，为动物养殖进行决策。商业层包括饲料企业、药企业、第三方养殖托管企业、以及其他相关的第三方企业。饲料企业根据采集的数据，对饲料进行精选与合理配置，对计量把握提供切实可行的方案。药企业利用采集的数据，对动物可能生病、发情等情况进行及时诊治，并减少激素类药品在动物身上的使用。第三方养殖托管企业利用采集的数据，挖掘出其价值，对养殖动物成本进行评估。其他第三方企业和机构可以对产品进行溯源，提供天气、环境等数据以及其他服务等。同时，本系统还提供了公共的接口，可以被第三方企业和机构所用(如:微信平台)，第三方企业和机构可以利用本系统提供的数据，也可以为本系统的养殖管理提供其数据。数据处理和存储云、专家支持库层与商业层在物理上可以是在多个地方，也可以在同一个云里。知识专家库和专家团队、饲料企业、药企业、第三方养殖托管企业、其他相关的第三方企业和牧场子系统中的养殖人员可以通过Web访问或App访问的方式，对服务子系统中的数据处理和存储云进行访问，且只需输入账号和密码即可接入云服务器和存储设备，无需任何网络配置，可全方位地获取数据。
[0038]本智能化养殖管理系统，能提供动物温度、体重、运动、酸碱性等体征信息，实时监测养殖环境状况，并根据实时情况对动物的采食、饲料、生理状况、排污和养殖场环境进行控制，对紧急情况进行预警。以云计算和云存储为核心，结合物联网、互联网和移动互联网，采集的数据传输至互联网云中进行存储、分析与处理；同时，养殖人员、专家库和企业可以通过Web/App，接入云存储数据，并做出相应的决策，提供相关的服务。数据实时性、精确度高，分析、诊断、决策准确性强，管理效率可大幅提升。不需关心客户端软件的安装与维护，成本低。无需固定IP、物理位置与网络配置，完全采用账号的方式登录云存储，实现信息中心化的系统。该系统也可以实现食品安全溯源，并提供公共的接口，可以被第三方企业和机构所用；由该系统所获取的数据可以被第三方所用，第三方获取的数据也可以被该系统所用。因此，本养殖管理系统可以实现完全数字化与智能化的养殖管理。
【权利要求】
1.一种智能化养殖管理系统，其特征在于:包括牧场子系统和服务子系统，所述牧场子系统包括用于对动物温度、体重、运动、酸碱性等信息进行提取，并对养殖场环境信息进行获取传感器和用于感知传感器信号并传送到云端的执行器，某一个或某一些执行器作为牧场子系统的协调器和云端，服务子系统包括数据传输云、数据处理和存储云以及服务模块。
2.如权利要求1所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述传感器包括用于提取体重、运动和酸碱性的传感器和用于对动物温度采集的无源RFID传感标签，所述执行器包括阅读器和天线，提取的各种数据能够被阅读器和天线感知，并通过线近场通信或有线方式传输至云端。
3.如权利要求2所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述阅读器和天线安装在分栏站通道一侧或顶端，或以设定定速度在动物上方进行扫描。
4.如权利要求1所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述执行器还包括分栏站、采食计量器、温度测量仪和环境控制设备，对动物的采食、饲料、生理状况、排污进行控制； 分栏站根据传感器采集的数据，通过模型准确预测动物的生长阶段和生理状况，控制动物进入相应饲料营养的采食区采食或休息饮水区休息； 采食计量器安装在猪舍外料桶的授料口，与饲料自动上料系统融为一体，称重传感器采用侧贴式安装，对动物每天的采食量进行精确获取； 温度测量仪通过无源RFID传感标签植入或扫描式温度计量，对动物体温和环境温度进行准确监测； 环境控制设备通过温度、气体和湿度传感器获取的数据和功耗，对环境变量进行控制。
5.如权利要求1或2所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述牧场子系统与服务子系统的数据传输云进行点对点的透明传输，采用不固定IP的方式。
6.如权利要求1或2所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述服务子系统中的数据传输云基于网络穿透技术，负责牧场子系统的云端到多个服务及服务子系统的传输桥梁任务。
7.如权利要求1所述的一种智能化养殖管理系统，其特征在于:所述服务子系统中的数据处理和存储云是指包括服务器和存储设备在内的互联网云计算中心，由牧场子系统采集的数据被存储、分析与处理。
【文档编号】G06Q10/06GK103984299SQ201410166322
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】吴晓晖, 秦兴, 郑兴 申请人:杭州慧牧科技有限公司