安全智能禽类养殖大棚系统及方法与流程

本发明属于安全智能技术领域，特别涉及一种安全智能禽类养殖大棚系统及方法。

背景技术：

管理技术是指管理方法和管理手段的总称。任何社会活动都存在着管理问题，而社会活动的复杂性决定了管理技术的通用性和适应性。随着互联网技术的飞速发展，管理技术也获得了极大的提升。

随着社会的发展和养殖技术的进步，目前的家禽类养殖正在向规模化、单一化的方向发展，几万只、十几万只的大型养殖场随处可见。但是，随之也出现了各种问题，主要体现在以下几个方面：

1、养殖场考虑环境因素一般都会安置在离村镇、城区等人口聚集地比较远的地方，人口密度低，生活环境差；很多养殖户搬离了自己原来的家，搬到养殖场；购物、生活、出行都非常不方便。

2、很多养殖户的文化水平不高，没有专业的禽类养殖和疾病治疗方面的知识，当禽类出现疾病时，很容易出现病急乱投医或者手足无措的现象；错过最佳治疗时机，造成不必要的经济损失。

3、由于禽类饲养的特性，在禽类育雏的时候，育雏棚内需要保持较高的温度，育雏棚内都比较密闭，同时棚内安装有简易的燃煤炉进行采暖；燃煤炉在使用过程中极易出现煤炭燃烧不充分产生一氧化碳，养殖户在里面作业时很容易出现一氧化碳中毒，危及生命。

4、由于禽类饲养的特性，禽类养殖棚内需要通宵开灯，电线在长期的使用过程中容易出现老化过热现象；加之目前很多的养殖棚都是简易板房搭制，一遇明火，极易燃烧；这些都是很明显的火灾隐患。

因此只有加快禽类养殖大棚智能化升级，提高禽类养殖大棚的智能化水平，才能有效的解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种安全智能禽类养殖大棚系统及方法，用于解决现有技术中存在的诸多问题。所述安全智能禽类养殖大棚系统包括：信息采集系统、操作系统、通信系统、执行系统、数据存储系统、远程平台；其中，

所述信息采集系统，以单片机和/或PLC为基础，采集禽类养殖大棚的状态信息；

所述操作系统，接收所述信息采集系统采集的状态信息，经过内部逻辑处理之后，控制所述通信系统、所述执行系统、所述数据存储系统完成控制动作；

所述通信系统，用于数据传输，包括所述安全智能禽类养殖大棚内部各子系统之间的数据传输，所述操作系统和所述远程平台之间的数据传输；

所述执行系统，用于接收所述操作系统的控制指令完成控制动作；

所述数据存储系统，用于存储数据；

所述远程平台系统，用于实时全面显示禽类养殖大棚内的各类状态信息，也可以对禽类养殖大棚进行远程控制。

优选地，所述信息采集系统包括信息采集单元和通信网络；所述信息采集单元包括水量采集设备、水质采集设备、饲料余量采集设备、光照强度采集设备、天气信息采集设备、室内温度采集设备、室内湿度采集设备、禽类群落密度采集设备、监控设备、室内气体浓度采集设备；其中所述水量采集设备用于采集禽类饮用水的水量和禽类生活用水的水量；所述水质采集设备用于采集禽类饮用水的水质和生活用水的水质，包括水温、咸度、微生物浓度、病原体浓度、病原体种类；所述饲料余量采集设备用于采集棚中饲料槽中饲料的余量；所述光照强度采集设备用于采集大棚内光照的强度；所述天气信息采集设备用于采集大棚外部实时的天气信息，包括：温度、湿度、风速、雨雪；所述室内温度采集设备用于实时采集大棚内部的温度；所述室内湿度采集设备用于实时采集大棚内部的湿度；所述禽类群落密度采集设备用于实时采集禽类种群分布的详细信息；所述监控设备用于监控大棚内部和大棚周围的状态，保障大棚和内部禽类的安全；所述室内气体浓度采集设备用于采集室内有害气体的浓度，包括一氧化碳、氨气；所述通信网络是所述通信系统的一部分，用于将所述信息采集系统采集的信息传输至所述操作系统；为了保证采集信息的准确性，所述信息采集系统使用滤波算法和容错算法去除无效数据；为了保证采集信息封装的一致性，所述信息采集系统使用固定的通信格式进行信息传输。

优选地，所述操作系统实时接收所述信息采集系统上传的状态信息，综合分析当前天气信息、禽类养殖大棚周围的环境信息、禽类养殖大棚内部的信息，根据系统内部逻辑控制所述执行系统完成水槽加水、水槽消毒、水槽清洗、打开\关闭大棚内灯光、报警、饲料槽加料。

优选地，所述通信系统用于信息的传输，包括所述安全智能禽类养殖大棚内部各子系统之间的信息传输，所述安全智能禽类养殖大棚和远程平台之间的信息和指令传输；所述通信系统是一个开放性、兼容性的系统，兼容多种通信协议，同时为了保证通信系统的稳定性，通信系统中使用的通信协议包含主通信协议和备用通信协议，当主通信协议因为某种原因出现故障时，通信系统自动切换使用备用通信协议；为保证通信数据的正确性，通信系统会使用滤波算法和校验算法对数据进行处理。

优选地，所述数据存储系统用于存储数据，存储的数据分为两类，一类为禽类养殖相关信息，包含禽类每一天食用的饲料总量、禽类每一天总的饮水量、每一次预防和治疗疾病时投放的药剂名称和用量、禽类饲养过程中出现的疾病和治疗记录、禽类饲养全程的视频图像；该类信息可以读取、上传，养殖户和食品加工商可以实时读取查看；一类为所述监控设备存储的监控信息，包括大棚外部内部的监控图像和视频，该类信息供养殖户查看，该类信息可以读取、查看、删除、自动覆盖。

优选地，所述执行系统由正常处理系统、应急处理系统、报警系统组成，其中正常处理系统用于在正常情况下，执行控制指令，完成控制动作，包括：水槽加水、水槽消毒、水槽清洗、打开\关闭大棚内灯光、报警、饲料槽加料、棚内通风换气、棚门开启\关闭；应急处理系统用于禽类养殖大棚的应急处理，包括：大棚停电的应急处理、棚内失火的应急处理；报警系统用于当禽类养殖大棚出现安全隐患时进行报警，其中安全隐患包括：大棚停电、棚内失火、棚内有害气体异常、盗窃、投毒。

优选地，所述远程平台系统为人机交互平台系统，养殖户通过该远程平台可以实时查看养殖大棚内部的详细情况，包括：养殖大棚内部的温度、养殖大棚内部的湿度、大棚内禽类的活动情况、饮水槽的水量、饲料槽的饲料余量、大棚内有害气体的浓度、禽类饮用水的水质和生活用水的水质及水质的变化情况；同时该远程平台系统提供远程控制功能，用户通过所述远程平台可以对所述操作系统进行远程控制，包括：远程开启\关闭供水阀门、远程开启\关闭供料阀门、远程打开\关闭大棚内灯光、远程清洗水槽、远程开启通风换气设备、远程开启\关闭棚门。

优选地，所述远程平台提供视频共享功能，食品加工商或者消费者可以登录该远程平台实时观察禽类的饲养情况，对养殖户的饲养过程进行监督；同时加工商或者消费者在经过授权之后可以查询过往的所述禽类养殖相关信息，查询禽类在养殖过程中的用料和用药情况。

优选地，所述远程平台提供远程会诊功能，该平台可以和一些知名的科研院所、病害预防和治疗机构的平台对接；禽类在养殖过程中出现的病症治疗方法可以通过所述远程平台直接询问该方面的专家，及时准确地消除禽类病症，对症下药。

优选地，所述远程平台提供下单购买功能，该平台可以和物流、银行的平台对接，加工商或者消费者可以通过登录该平台实时下单，购买；并可通过所述远程平台系统监督养殖户的发货过程。

如上所述，本发明的智慧管理系统及方法，具有以下有益效果：

本发明提供一种安全智能禽类养殖大棚系统包括：信息采集系统、操作系统、通信系统、数据存储系统、执行系统、远程平台。本发明所述安全智能禽类养殖大棚是一个智能化、信息化系统，采用本发明所述安全智能禽类养殖大棚系统及方法，可以实现对禽类养殖大棚的自动控制、远程监控、防盗报警、应急处理、网上自助下单，提高禽类养殖的智能化和自动化水平。

附图说明

图1显示为本发明安全智能禽类养殖大棚系统示意图。

图2显示为本发明水质采集设备和水量采集设备的安装位置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

具体地，所述信息采集单元中的水量采集设备为压力传感器，安装在供水桶的底部和饮水水槽的底部，通过感知压力来判断所述饮水桶和所述饮水水槽的液位高度；所述水质采集设备为水质检测仪，水质检测仪分别安装在供水桶和饮水槽，检测供水水桶水质和饮水槽内水质，具体安装位置参照图2，其中①为供水水桶，②为饮水槽，③为水量采集设备安装位置，④为水质采集设备安装位置；所述饲料余量采集设备为摄像头，可以实时查询显示饲料槽中的饲料余量；所述光照强度显示设备为光照传感器，分布在养殖棚内，主要安装于光源处和光线较暗的角落里，用于测量养殖棚内的光照强度；所述天气信息采集设备为包括风速传感器、雨雪传感器、空气温度传感器在内的综合气象站，其中所述风速传感器用于测量养殖棚外的实时风速，所述雨雪传感器用于测量是否有降雨或者降雪，空气湿度传感器用于测量当前的空气温度；所述室内温度采集设备和所述室内湿度传感器可以使用温湿度传感器DHT11；禽类群落密度采集设备为红外摄像头，所述禽类群落密度采集设备安装在养殖棚内无死角的位置，根据覆盖整个养殖棚内区域的要求安装于养殖棚的四个角落还有其他位置，可以实时观察家禽群落分布情况；所述监控设备为红外摄像头，安装在养殖棚外、道路口和其他视野比较开阔的位置，可以实时观察到养殖棚周围的情况；室内气体浓度采集设备为气体浓度传感器，对于养殖棚内主要的有害气体而言，所述气体浓度采集设备可以一般可以直接为一氧化碳传感器MQ-7。

具体的，所述操作系统为嵌入式软件系统，其嵌入式芯片可采用ARM系列嵌入式芯片，

该嵌入式芯片及其外围电路经过防水、防尘处理安装在养殖棚内，该芯片使用专用的接口和各个信息采集单元连接，芯片可以兼容多种通信协议，如IIC、SPI、ModBus、MBUS等，可以满足不同信息采集单元的通信需求。

具体的，所述通信系统连接所有的信息采集单元，所述通信系统是一个兼容性和开放性的系统，可兼容包括IIC、SPI、ModBus、MBUS在内的多种通信协议。为了保证数据的可靠性，通信系统采用CRC16校验算法和卡尔曼滤波算法滤除错误数据。所有信息采集单元采集的数据都会按照统一的格式封装传输，格式可以为：采集单元ID+采集时间+数据长度+采集数据+校验值。其中采集单元ID为系统给各个信息采集单元设置的序列号；采集数据为各个信息采集单元采集的信息；数据长度为采集数据的长度，以字节为单位；CRC校验值为CRC16校验算法计算出来的校验值。

具体的，所述数据存储系统为数据存储芯片和电脑硬盘，其中数据存储芯片可采用EEPROM存储芯片或者使用所述操作系统的ARM系列嵌入式芯片的存储空间，主要用来存储所述安全智慧无人禽类养殖大棚系统的设定阈值，主要包括：风速报警阈值、室内温度报警阈值、一氧化碳浓度报警阈值、饮水槽供水设定值、开灯光照阈值等；所述电脑硬盘主要用来存储养殖棚内实时的禽类养殖视频信息和所述监控设备的监控视频记录，其中所述监控视频记录可以自动覆盖，节约存储空间；所述禽类养殖视频信息可以手动复制、删除、剪切，该类视频信息通过所述控制平台上传和查询，消费者或者食品加工商在获取相关权限之后，可以实时查看这些视频信息。

具体的，所述执行系统中的所述正常处理系统由水泵电动开关、电动供水阀门、消毒设备、清洗设备、棚内灯的继电器开关、排气扇、电动供料阀门、电动推拉棚门等；其中水泵电动开关接入在水泵供电电路上，当供水水桶内水位过低时，开启供水水泵供水；电动供水阀门安装在向饮水槽供水的管路上，当饮水槽内水位过低时，电动供水阀门打开尽心供水；

消毒设备安装在供水水桶处和饮水槽处，供水水桶处的消毒设备用于对抽取的禽类饮用水进行消毒，饮水槽处的消毒设备用于对饮水槽内的禽类饮用水进行消毒，保证禽类饮用水的清洁，同时该设备也可用于对禽类水溶药物的投放；清洗设备安装于饮水槽处，当发现饮水槽过脏时，对饮水槽进行清理；所述棚内灯的继电器开关用于开启或者关闭棚内的电灯；所述排气扇用于当室内温度过高或者一氧化碳浓度超过设定值时，开启排风，更新棚内空气；所述电动供料阀门用于当饲料槽内饲料不够时，自动添加饲料；所述电动推拉棚门用于家禽放风时打开棚门，家禽放风结束时关闭棚门。

具体的，所述执行系统中的应急梳理系统由备用蓄电池、备用柴油发电机、泡沫灭火器等组成，其中备用蓄电池和备用柴油发电机主要用于当大棚停电时，紧急供电，防止棚内家禽因为黑暗扎堆造成死亡；备用灭火器用于当棚内失火时，紧急灭火。

具体的，所述执行系统中的所述报警系统由语音报警器、LED报警显示屏、报警指示灯组成；当出现异常情况如大棚停电、风速过大、棚内失火、棚内有害气体异常、盗窃、投毒时进行实时报警。

具体的，所述远程平台为人工交互式软件，安装于电脑上。可使用QT或者VB进行编程。其主要功能有以下三个：

第一、显示功能：所述远程平台所在的电脑通过网线和所述操作系统所在的嵌入式芯片连接，实时显示所述操作系统解析出来的当前的室内温湿度信息、有害气体浓度信息、供水水桶液位信息、室外风速、雨雪信息、水质信息等，所述远程平台采用多种方式显示信息，如图表、曲线图、视频、图像等。

第二、设置功能：为方便养殖户，所述远程平台提供设置功能，通过所述远程平台可以修改所述报警系统的一些报警阈值，如：一氧化碳气体浓度报警阈值、室外风速报警阈值等也可以修改所述安全智能无人禽类养殖大棚的运行配置信息，如：供水桶供水液位、饲料槽供料位置、室内灯开启的光照强度阈值等。

第三、扩展功能：所述远程平台具有很好的可扩展性，可以方便的和银行、物流的平台进行对接，当加工商或者消费者通过该平台了解了棚内禽类所有的饲养资料和视频信息有购买意向，可以通过该平台直接链接进入网上银行系统和物流快递系统，自助下单。同时，所述远程平台也提供了交互性很强的交流平台，买卖双方可以通过该交流平台方便的进行文字、语音和视频交流。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。