CN108363435A - 一种猪舍环境远程监控***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种猪舍环境远程监控***及方法，***部分包括网络摄像机、监控节点和总控节点、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端、***云服务端和数据库。其中，各监控节点与总控节点相连，总控节点与上位机相连，网络摄像机、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端通过网络与***云服务端和数据库相连；本发明不仅能够远程实时查看养猪场内各监控节点的环境参数值、监控视频、控制各监控点的环境参数以及接收异常报警通知，还可以查看环境历史变化趋势，分析环境异常率，使得养殖监控更便携、灵活、直观。

Description

一种猪舍环境远程监控***及方法

技术领域

本发明一种养殖监控***领域，具体为一种猪舍环境远程监控***及方法。

背景技术

生猪养殖效益不仅受市场、猪种、养殖规模以及饲养管理等因素的影响，在很大程度上与养殖环境也密切相关。有研究表明，生猪在最适宜环境下日增重量可以有很大的提高，因此应用移动互联网技术监控养殖环境，可以使管理者们不必亲临每个猪舍，即可精准掌控各猪舍的众多监控点的环境信息以及直观的视频信息，远程接收环境异常报警信息，进而指导管理者对猪舍环境合理进行调控，提高生猪养殖效益。

近年来，已有大量国内外专家学者对猪舍养殖环境进行研究，虽已取得了显著进展，但这些研究都侧重于环境现场采集以及自动控制，虽然也有一些基于Web技术进行猪舍环境监控的研究，但在当今这个人们对智能终端依赖如此之大的时代，远远不能满足人们对监控的便携、灵活以及直观的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种猪舍环境远程监控***及方法。

一种猪舍环境远程监控***，通过智能终端和Web客户端操作界面，不仅能够远程实时查看养猪场内各监控节点的环境参数值、监控视频、控制各监控点的环境参数以及接收异常报警通知，还可以查看环境历史变化趋势，分析环境异常率，使得养殖监控更便携、灵活、直观。

一种多节点猪舍环境远程监控***，包括网络摄像机、监控节点和总控节点、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端、***云服务端和数据库。其中，各监控节点与总控节点相连，总控节点与上位机相连，网络摄像机、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端通过网络与***云服务端和数据库相连；将监控节点采集的环境数据汇总至总控节点，然后传输至上位机，上位机和网络摄像机通过网络将数据传输至***云服务端和数据库，由***云服务端和数据库转发给所有登陆成功后的移动智能终端和Web客户端对应操作界面，同样地，移动智能终端和Web客户端也是通过***云服务端和数据库将控制命令转发至网络摄像机或者上位机，上位机通过总控节点与各监控节点通信来控制相应设备，实现远程实时监控。

各监控节点的监控对象包括温度值监控、空气相对湿度监控、光照强度值监控、空气中二氧化碳含量监控、空气中硫化氢含量监控以及空气中氨气含量监控。

监控节点包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、显示模块、微处理器、光耦隔离模块、继电器模块、CAN总线通信模块以及存储模块；温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、存储模块、CAN总线通信模块与微处理器信号连接，光耦隔离模块、显示模块与微处理器的信号输出端连接，光耦隔离模块输出端接继电器模块。

总控节点包括微处理器、CAN总线通信模块、无线通信模块以及存储模块。无线通信模块、CAN总线通信模块和存储模块与微处理器双向信号相连。

移动终端和Web监控客户端用户可分为猪场管理员、门店顾客和访客三种类型的用户，三种类型的用户登录***云服务端后，分别进入自己权限范围内的功能操作界面，其中猪场管理员用户拥有***所有权限，门店顾客用户只可以查看自己所购猪只的监控视频以及猪场展览舍的监控视频，而访客则只能观看猪舍展览舍的监控视频。

若***云服务端成功验证移动终端和Web监控客户端的猪场管理员用户登录请求之后，方可允许移动终端和Web监控客户端进入操作界面。移动终端和Web监控客户端猪场管理员用户操作界面包括顶部操作界面选择区域、对应操作界面区域以及监控点切换区域，其中顶部操作界面选择区域包括环境实时监控、环境历史查询以及视频监控；移动终端和Web监控客户端门店顾客和访客用户操作界面仅包括自己权限范围内的视频监控界面；

若移动终端和Web监控客户端用户选择环境实时监控，则对应操作界面区域显示环境实时预览及环境控制区域内容，此时用户可以通过环境实时预览区域持续查看目标监控点的环境参数值，还可以在环境控制区域，选择目标环境因子，并可通过选择自动控制、调大或者调小来控制目标监控点的某个环境因子；

若移动终端和Web监控客户端用户选择环境历史查询，则用户可以选择开始时间和结束时间，并通过折线图命令以折线图的形式查看这段时间内环境的变化趋势，通过表格命令以表格的形式查看这段时间内具体的环境参数值，通过扇形图命令查看这段时间内异常采集的环境异常次数与正常次数的分配比例；

若移动终端和Web监控客户端用户选择视频监控，则用户可以查看目标监控点的监控视频以及对应猪种简介，或者下载历史监控视频等。

各监控节点、上位机和云服务器都将对各自的环境数据进行检测，若发现存在超出合格区间内的环境因子时，各监控节点中的显示模块会进行超标报警，上位机则对所有节点的超标报警信息进行汇总报警，***云服务端也将所有节点的超标报警信息进行汇总，然后推送至移动智能终端和Web客户端的所有管理员用户，并且，对于移动智能终端的管理员用户，在用户退出应用时仍可收到报警通知。

一种猪舍环境远程监控方法，该方法具体如下：

各监控节点分别将各自采集的实时环境数据发送至总控节点，总控节点进行汇总、封装后上传至上位机，上位机将其上传至云服务器和数据库，同时各猪栏内的网络摄像机也将各自采集的视频数据上传至云服务器和数据库，当云服务端检测到上位机上传的实时环境数据不在设置的阈值范围之内时，立即向登陆成功后的管理员用户推送报警通知；移动智能终端上的猪舍监控客户端和Web客户端用户中，若是管理员用户，则登录云服务器成功后，可以接收云服务端推送的实时环境数据、报警通知以及获取所有猪舍的监控视频，还可以通过客户端操作界面向云服务端发送针对各监控节点的环境控制命令，包括手动控制(直接控制某一环境调节设备的开启和关闭)和自动控制(设置阈值让监控节点自动控制)两种方式；云服务端接收到移动智能终端上的猪舍监控客户端和Web客户端管理员用户发送的环境控制命令后，将其转发至上位机，上位机进行解析，明确要调控的目标监控节点，将该控制命令进行二次封装后通过总控节点发送至该监控节点，该监控节点接收并解析控制命令，判断是手动还是自动控制，若是手动控制命令，则直接开启或关闭相应设备，反之，若是自动控制，则监控节点根据用户设置的阈值进行自动控制，最后该监控节点依次通过总控节点、上位机、云服务器将控制命令的执行结果转发给相应管理员用户，还可以向云服务器发送历史查询命令，包括环境历史数据查询和监控视频历史数据查询；若是门店顾客用户，则登录云服务器成功后，仅可以获取自己所购猪只所在猪舍的监控视频以及猪场展览舍的监控视频数据；若是访客用户，则仅可以直接获取猪场展览舍的监控视频数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过移动智能终端和Web浏览器监控猪舍内各监控点的实时环境，便携且灵活。

2、通过移动智能终端接收环境异常报警信息和观看监控视频，异常掌控及时且直观。

3、通过总控节点内置的算法对较大面积的室内环境参数进行智能自动调控，不同季节有不同的自动控制模式。

附图说明

图1为***总体结构示意图；

图2为监控节点结构示意图；

图3为总控节点结构示意图；

图4为***整体工作流程示意图；

图5为移动智能终端和Web客户端工作流程图；

图6为***云服务端工作流程图；

图7为移动智能终端和Web客户端操作主界面图；

图8为环境实时监控操作界面示意图；

图9为环境历史查询操作界面示意图；

图10为视频监控操作界面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及部分实施例来说明本申请的具体实施方式。

网络摄像机、监控节点和总控节点、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、***云服务端和数据库。

参照图1，本发明提供一种技术方案：一种基于移动智能终端的猪舍监控***，包括部署在猪舍的上位机和总控节点、移动智能终端上的猪舍监控客户端、***云服务器和猪场数据库以及部署在猪舍的网络摄像机和监控节点，其中各监控节点的CAN通信模块与总控节点的CAN通信模块相连，总控节点通过无线通讯模块与上位机进行双向通信，上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端以及网络摄像机通过网络与猪舍监控***云服务器及猪场数据库进行双向通信。上位机可以为PC机或者工作站上运行的管理程序，负责二次显示以及环境数据本地保存，同时负责接收总控节点的消息以及与***云服务端进行双向通信。

猪舍监控客户端可以为运行在移动智能终端上的应用程序。移动智能终端可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动智能设备。在每个猪舍的猪栏内合理安排多个节点以及网络摄像机。

参照图2，监控节点包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、显示模块、微处理器、光耦隔离模块、继电器模块、CAN总线通信模块以及存储模块。微处理器、存储模块以及温二氧化碳传感器接的是3.3v的直流电压，显示模块、温湿度传感器、光照传感器、硫化氢传感器、氨气传感器接的是5v的直流电压。另外显示模块、温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、光耦隔离模块以及存储模块都分别跟微处理器进行连接。其中，温湿度传感器采用的是本身设计的通信时序，光照传感器以及存储模块采用的IIC协议跟微处理器进行通讯，二氧化碳、硫化氢、氨气传感器采用的都是串口通讯方式连接微处理器。所述的继电器模块独立供电，经光耦隔离模块跟微处理器进行连接并由微处理器进行控制。CAN总线通讯模块则连接微处理器内部集成的CAN控制器。整个监控节点由CAN总线通讯模块跟总控节点进行通讯。光耦隔离模块以及继电器电路则是控制部分，由微处理器向光耦隔离模块发出信号，控制继电器以及主回路上的接触器来控制相应电器的开关。所述的控制电器可接例如风扇、排风扇、加湿器、卷帘机、除湿器等。

参照图3，总控节点包括电源模块、微处理器、CAN总线通信模块、无线通信模块以及存储模块。其中无线通信模块通过串口跟微处理器进行连接，并采用串口无线通信模块与上位机进行通信。存储模块采用IIC跟微处理器进行连接。

若总控节点分析到汇总的的环境参数在所设定的阈值之外时，在总控节点发出报警的同时，亦会根据当前监控节点的布置情况以及各参数情况通知环境异常的监控节点进行自动调控。当温度高于预设定的上限值时，则进行报警的同时，亦会自动开启加热设备进行加热处理；温度低于预设定的下限值时，则进行报警的同时亦会自动开启降温设备。同样地，当湿度高于预设定的上限值时，会自动开启除湿设备，低于预设定的下限值时，则会自动开启相应加湿设备；当光照强度异常时，则会通过相应遮光或补光设备进行自动调整；当各气体参数异常时，则通过相应通风设备进行通风管理。各环境调控设备开启后，当参数回到理想值(并非阈值)时将自动关闭设备。所述加热设备可以为锅炉热水设备、热风机、太阳能热水设备、电加温设备、水暖加温等，所述降温设备可以为各类通风设备及湿帘机等，所述除湿设备可以为天窗、风机等，所述加湿设备可以为各类喷雾装置，所述通风设备可以为各类环流风扇、风机等。

参照图4、图5和图6，各监控节点自动采集各个监控点的环境参数，通过CAN通信模块传输至总控节点进行汇总，总控节点通过无线通信模块，将数据传输至上位机，上位机自动将其封装打包，然后上传至***云服务端，云服务端进行解析，重新封装后存入猪场数据库备份，并处理上位机及智能终端和Web监控客户端的请求响应，判断有无在线客户端以及是否需要推送实时数据等等。

若猪舍监控客户端访客用户进入自己权限范围内的功能操作界面，则仅可以观看猪场展览舍的监控视频，进行实时预览或者历史视频下载。

若猪舍监控客户端管理员或者门店顾客用户向***云服务器发送加密登录验证请求，加密密钥采取过期机制，即动态从云服务端获取，登录信息包括用户名、密码、权限级别等，云服务端收到请求后，进行验证，验证不通过，则判断加密密钥是否过期，若过期则需提醒用户重新获取、重新登录，反之，即验证通过，则根据登录用户的分级权限进入各自的功能操作界面，其中，管理员用户可以进行环境实时预览、控制、历史查询以及视频监控，门店顾客用户则仅可以进行猪场展览舍和自己已购猪只所在猪舍的视频监控。

若猪舍监控客户端用户向***云服务端发送实时预览请求，则云服务端开始将从上位机接收的实时环境数据源源不断地发送至猪舍监控客户端的对应操作界面，直至猪舍监控客户端停止进行实时监控。

若猪舍监控客户端用户向***云服务端发送某一环境参数的控制请求，则***云服务端将查询上位机是否可达，若可达，则将此控制命令转发给上位机，上位机通过总控节点与目标监控节点进行通信，目标监控节点通过微处理器经光耦隔离模块驱动继电器模块，控制目标环境调节设备进行目标环境参数调控，其中内置了智能模糊控制算法，用于完成复杂的控制逻辑，反之，若上位机不可达，则回复猪舍监控客户端“上位机不可达”消息。

若猪舍监控客户端用户向***云服务端发送某段时间内的历史环境查询请求，则***云服务端通过查询猪场数据库对应表格，将采集时间符合要求的环境数据封装后发送至猪舍监控客户端。猪舍监控客户端进行解析，然后根据用户的具体要求进行展示。

若猪舍监控客户端用户向***云服务端发送视频监控请求，则***云服务端先查询目标监控点的网络摄像头是否可达，若可达，则将该网络摄像机传输的视频数据发送至猪舍监控客户端，反之，若不可达，则通知猪舍监控客户端“目标监控点的网络摄像机不可达”消息。

参照图7，用户可以通过上方顶部操作界面选择区域，选择进入环境实时监控、环境历史查询或视频监控等操作界面，亦可以通过下方监控点切换区域，选择目标舍号、栏号以及节点号进行目标监控点的切换。

参照图8，若用户选择环境实时监控操作界面，则向云服务端发送实时预览请求，此后云服务器将持续将实时环境参数发送至客户端，客户端用户通过实时预览区域预览目标监控点的环境信息，包括温度、相对湿度、光照强度、CO2浓度、H2S浓度以及NH3浓度值，直至客户端登录失效或退出实时预览界面，届时云服务器将立刻停止向该客户端传送实时环境数据。用户亦可以通过环境控制区域，选择控制的目标环境参数，通过调大、调小或自动控制等命令来向***云服务器发送目标环境参数的控制命令请求，***云服务器接收请求，将该请求转发至上位机，上位机通过环境控制单元驱动相应环境调节设备进行控制，并将控制结果通过云服务器转发至猪舍监控客户端的相应界面。

参照图9，若用户选择环境历史查询操作界面，则可以首先通过设置开始时间和结束时间来确定查询的目标时间区间，然后通过折线图、表格或者扇形图命令向云服务器发送历史查询命令，接收到数据后按照响应命令将数据进行解析，最后将解析之后的数据以折线图、表格或者扇形图的形式呈现给用户，其中折线图的形式可以直观地展示这段时间内环境参数的变化趋势，表格的形式可以让用户直接查看这段时间内各个采集时间的准确参数值，扇形图的形式则是展示这段时间内环境参数异常和正常次数各占的百分比分析结果。

参照图1，目标监控点的网络摄像机将采集到的视频数据通过云服务器，进行视频数据备份。参照图8，若用户选择视频监控操作界面，向云服务器发送目标监控点视频监控请求，云服务器将目标监控点的视频数据发布至该客户端界面，参照图10，用户可以观看目标监控点的视频，用户也可以向云服务器发送历史视频下载请求，下载目标监控点在某一时间段的监控视频。

Claims (7)

1.一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：包括网络摄像机、监控节点和总控节点、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端、***云服务端和数据库；

各监控节点与总控节点相连，总控节点与上位机相连，网络摄像机、上位机、移动智能终端上的猪舍监控客户端、Web客户端通过网络与***云服务端和数据库相连；将监控节点采集的环境数据汇总至总控节点，然后传输至上位机，上位机和网络摄像机通过网络将数据传输至***云服务端和数据库，由***云服务端和数据库转发给所有登陆成功后的移动智能终端和Web客户端对应操作界面，同样地，移动智能终端和Web客户端也是通过***云服务端和数据库将控制命令转发至网络摄像机或者上位机，上位机通过总控节点与各监控节点通信来控制相应设备，实现远程实时监控。

2.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：各监控节点的监控对象包括温度值监控、空气相对湿度监控、光照强度值监控、空气中二氧化碳含量监控、空气中硫化氢含量监控以及空气中氨气含量监控。

3.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：监控节点包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、显示模块、微处理器、光耦隔离模块、继电器模块、CAN总线通信模块以及存储模块；温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、存储模块、CAN总线通信模块与微处理器信号连接，光耦隔离模块、显示模块与微处理器的信号输出端连接，光耦隔离模块输出端接继电器模块。

4.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：总控节点包括微处理器、CAN总线通信模块、无线通信模块以及存储模块；无线通信模块、CAN总线通信模块和存储模块与微处理器双向信号相连。

5.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：所述的移动终端和Web监控客户端用户分为猪场管理员、门店顾客和访客三种类型的用户，三种类型的用户登录***云服务端后，分别进入自己权限范围内的功能操作界面，其中猪场管理员用户拥有***所有权限，门店顾客用户只可以查看自己所购猪只的监控视频以及猪场展览舍的监控视频，而访客则只能观看猪舍展览舍的监控视频；

若***云服务端成功验证移动终端和Web监控客户端的猪场管理员用户登录请求之后，方可允许移动终端和Web监控客户端进入操作界面；移动终端和Web监控客户端猪场管理员用户操作界面包括顶部操作界面选择区域、对应操作界面区域以及监控点切换区域，其中顶部操作界面选择区域包括环境实时监控、环境历史查询以及视频监控；移动终端和Web监控客户端门店顾客和访客用户操作界面仅包括自己权限范围内的视频监控界面；

若移动终端和Web监控客户端用户选择环境实时监控，则对应操作界面区域显示环境实时预览及环境控制区域内容，此时用户通过环境实时预览区域持续查看目标监控点的环境参数值，或者在环境控制区域，选择目标环境因子，并通过选择自动控制、调大或者调小来控制目标监控点的某个环境因子；

若移动终端和Web监控客户端用户选择环境历史查询，则用户选择开始时间和结束时间，并通过折线图命令以折线图的形式查看这段时间内环境的变化趋势，通过表格命令以表格的形式查看这段时间内具体的环境参数值，通过扇形图命令查看这段时间内异常采集的环境异常次数与正常次数的分配比例；

若移动终端和Web监控客户端用户选择视频监控，则用户可查看目标监控点的监控视频以及对应猪种简介，或者下载历史监控视频。

6.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***，其特征在于：各监控节点、上位机和云服务器都将对各自的环境数据进行检测，若发现存在超出合格区间内的环境因子时，各监控节点中的显示模块会进行超标报警，上位机则对所有节点的超标报警信息进行汇总报警，***云服务端也将所有节点的超标报警信息进行汇总，然后推送至移动智能终端和Web客户端的所有管理员用户，并且，对于移动智能终端的管理员用户，在用户退出应用时仍可收到报警通知。

7.根据权利要求1所述的一种多节点猪舍环境远程监控***的监控方法，其特征在于：该方法具体如下：

各监控节点分别将各自采集的实时环境数据发送至总控节点，总控节点进行汇总、封装后上传至上位机，上位机将其上传至云服务器和数据库，同时各猪栏的网络摄像机也将各自采集的视频数据上传至云服务器和数据库，当云服务端检测到上位机上传的实时环境数据不在设置的阈值范围之内时，立即向登陆成功后的管理员用户推送报警通知；移动智能终端上的猪舍监控客户端和Web客户端用户中，若是管理员用户，则登录云服务器成功后，接收云服务端推送的实时环境数据、报警通知以及获取所有猪舍的监控视频，通过客户端操作界面向云服务端发送针对各监控节点的环境控制命令，包括手动控制和自动控制两种方式；云服务端接收到移动智能终端上的猪舍监控客户端和Web客户端管理员用户发送的环境控制命令后，将其转发至上位机，上位机进行解析，明确要调控的目标监控节点，将该控制命令进行二次封装后通过总控节点发送至该监控节点，该监控节点接收并解析控制命令，判断是手动还是自动控制，若是手动控制命令，则直接开启或关闭相应设备，若是自动控制，则监控节点根据用户设置的阈值进行自动控制，最后该监控节点依次通过总控节点、上位机、云服务器将控制命令的执行结果转发给相应管理员用户，且向云服务器发送历史查询命令，包括环境历史数据查询和监控视频历史数据查询；若是门店顾客用户，则登录云服务器成功后，仅可以获取自己所购猪只所在猪舍的监控视频以及猪场展览舍的监控视频数据；若是访客用户，则仅可以直接获取猪场展览舍的监控视频数据。