一种基于物联网的猪舍环境远程监测方法及其系统与流程

本技术涉及动物监测，特别是涉及一种基于物联网的猪舍环境远程监测方法及其系统。

背景技术：

1、集中管理是养猪业主普遍应用的养殖方式，这种规模性养殖有利于生猪质量以及产量的提高。而生猪的产量以及质量都会受到包括位置、气候以及环境等因素在内的猪舍环境参数的决定性影响，所以猪舍环境尤为关键。国内养猪场在判断与监控猪舍环境参数方面基本上采取人工方式，对于参数调整和判断都不是非常精准，而且出错率难以严格控制，导致人力资源利用率低，生产效率也难以提高，无法适应数字化和信息化养猪的需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的通过人工监控猪舍环境参数的问题，提出一种基于物联网的猪舍环境远程监测方法及其系统。

2、为了实现上述目的，本技术实施例提供了一种基于物联网的猪舍环境远程监测系统，包括如下步骤：

3、通过传感器采集猪舍的现场视频数据及环境参数；

4、利用多源数据融合算法对环境参数进行数据处理；

5、将数据处理后环境参数及现场视频数据上传至汇聚节点；

6、汇聚节点对接收到的环境参数及现场视频数据进行解析后打包成数据帧，然后利用lora网络传输至监控端；

7、若环境参数不在预设的阈值范围内，则对猪舍内的环境设备进行调控以实现对环境参数的调整。

8、优选地，所述利用多源数据融合算法对环境参数进行数据处理包括如下步骤：

9、假定用σ1，σ2，σ3，…，σn来表示n个传感器的方差，x表示传感器测量值，则n个传感器测量值依次是x1，x2，…，xn，各传感器间互不联系，均为x的无偏估计，对应的加权因子依次是w1，w2，…，wn，融合的x值与加权因子满足如下公式：

10、

11、数据离散程度利用均方误差值来表示，均方误差是通过大量含噪声数据进行估计而得到的非随机量，总均方误差的计算公式如下：

12、

13、x1，x2，…xn之间相互独立，且均是x的无偏估计，第p个传感器数据用p，第q个传感器数据用q表示；

14、e[(x-xp)(x-xq)]＝0，p≠q；p＝1，2，...，n；q＝1，2，...，n，

15、由此可以得到σ2，σ2的计算公式如下：

16、

17、基于无偏估计的总均方误差的计算公式如下：

18、

19、总均方差的最小值的计算公式如下：

20、

21、根据多元函数的极值理论，最小总均方差的加权因子的计算公式如下：

22、

23、优选地，所述若环境参数不在预设的阈值范围内，则对猪舍内的环境设备进行调控以实现环境参数的调整包括如下步骤：

24、对比预设的环境参数，得出控制偏差；

25、假设传感器测量到一类的环境参数有n个，xi＝[xi1，xi2，...，xis]则代表第i个环境参数，对n个环境参数以适应度为依据进行降序排列，将适应度最好的个体记录下来，用xg表示；

26、将n个环境参数分组，每组环境参数n个，总计m组，即n＝m×n；

27、用xb表示每一组中适应度最佳的环境参数，用xw表示每一组中适应度最次的环境参数，对小组进行局部搜索，使得xw不断更新，局部搜索公式如下：

28、d＝r(xb-xx)，

29、x′w＝xw+d，||d||≤dmax，

30、公式中r为0到1间随机数，

31、dmax表示环境参数能够准许改变的最大位置数值；

32、经过不断更新若x′w比原有环境参数xw更优，则原有环境参数就会被替代；若原有环境参数更优则xb就会被xg替代；

33、若依旧未改进，原有环境参数xw就会被随机生成的环境参数来替代，以上局部搜索的流程循环进行l次；

34、局部搜索结束之后，混合全部小组的所有环境参数再重新排列顺序并分组，然后重复以上步骤，反复循环进行，在达到全局混合迭代次数g后终止。

35、优选地，所述n个环境参数分组原则如下：第一个到第m个环境参数顺次分到第1组、第2组……第m组，然后第m+1个环境参数到2m个环境参数顺次分到第1组、第2组……第m组，以此类推。

36、优选地，所述将数据处理后环境参数及现场视频数据上传至汇聚节点包括如下步骤：

37、汇聚节点发送广播消息；

38、如果传感器接收到汇聚节点发送的广播消息，传感器向汇聚节点发送入网请求；

39、汇聚节点给传感器分配地址信息；

40、汇聚节点加入网络后实现环境参数及现场视频数据的传输。

41、优选地，若汇聚节点与传感器组网未成功，则反复尝试连接，如果反复连接都失败，认定该汇聚节点为死亡或失效，登记该汇聚节点的通信记录。

42、优选地，所述汇聚节点通过调取传感器地址编号函数、节点配置信息以及网络构建函数构建lora网络。

43、本技术还提供了一种基于物联网的猪舍环境远程监测系统，其包括：

44、监测节点，所述监测节点用于采集猪舍的现场视频数据及环境参数；

45、数据处理模块，所述数据处理模块利用多源数据融合算法对环境参数进行数据处理，并将处理后环境参数及现场视频数据上传至汇聚节点；

46、汇聚节点，所述汇聚节点对接收到的环境参数及现场视频数据进行解析后打包成数据帧，然后利用lora网络传输至监控端；

47、监控端，所述监控端接收到环境参数及现场视频数据后对其进行分析处理及展示；

48、环境参数调整模块，当环境参数不在预设的阈值范围内，所述环境参数调整模块发出指令对猪舍内的环境设备进行调控以实现对环境参数的调整。

49、优选地，所述监测节点包括视频采集传感器、h2s传感器、nh3传感器、co2传感器、温湿度传感器以及光照强度传感器；

50、所述汇聚节点包括单片机、gprs通信模块、lora协调节点模块、蜂鸣器报警模块以及液晶显示模块；

51、其中，所述单片机与gprs通信模块是以串口方式连接。

52、优选地，所述监控端包括设备管理设置模块、数据检索存储模块及人机交互界面；

53、所述设备管理设置模块包括设备注册管理设置单元、设备参数端口设置单元、服务器端口设置单元；

54、所述数据检索存储模块包括监测数据检索单元、监测数据库存储单元、监测数据库管理单元；

55、所述人机交互界面模块包括监测数据曲线显示单元、监测数据处理分析单元、监测数据决策控制单元。

56、本发明所提供的一种基于物联网的猪舍环境远程监测方法及其系统具有如下优点和有益效果：

57、通过传感器采集猪舍内的参数，然后再将这些参数进行融合以及降噪处理，再利用lora网络上传至后台的监控端，监控端可以利用手机或者中央监控台实时性观察猪舍环境的实际情况，使得能够对猪舍内的温度和相对湿度可以控制在要求的范围内，也可以确保h2s、nh3和co2的气体浓度得到有效控制，维持在要求的浓度范围内，实现了对猪舍环境的远程监测。