CN110738195A - 一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，该数量识别设备包括外壳，所述外壳的底部设置有车轮，所述外壳上设置有摄像头，用于按照预设的运行规则实时采集养殖场内的图像数据；所述外壳内设置有：循迹运行***，用于根据预设的运行规则，通过所述车轮控制该数量识别设备在所述养殖场内移动；人工智能***，用于采用人工智能图像识别方法，对所述摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定所述养殖场内各禽类的活禽数量和死禽数量；通信***，用于将得到的各数据均上传至云端；所述外壳上设置有充电接口，用于连接外部充电插座，为该数量识别设备的各用电部件充电，本发明可广泛用于人工智能领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，属于人工智能领域。
背景技术
规模化家禽养殖场在养殖生产活动中每天均有病鸡死鸡，出现死淘情况，鸡舍饲养员无法及时发现并处理，这种情况下会导致养殖数量不确定、鸡体生命特征无法检测、病死鸡无法及时清除容易发生疫情扩散、产蛋率无法准确计算和养殖利润无法准确预估。因此，在这种情况下，急需一种能够替代饲养员实时监测鸡舍情况，及时发现问题通知饲养员或养殖场负责人及时处理，准确统计养殖生产数据，根据数据进行生产指导，实现数据化管理，提高生产经营水平，实现盈利最大化的方法。
随着养殖行业和电子电器行业以及互联网行业的发展，人们试图通过电子科技手段解决上述问题，实际操作中，共有两种方法可以解决上述问题：1)人工操作。养殖场按照栋舍分配负责人，负责人定时或不定时的在养殖场内走动，观察养殖场中蛋鸡的情况，通过经验判断蛋鸡生命体征状态以及利用温湿度计等获取养殖环境中包括温度、湿度、二氧化碳、氨气和风速等数据，再结合养殖场的实际情况，例如排风扇是否打开、灯带是否全部打开、室外环境是否比较热和降温水帘是否打开等一系列实际情况，根据多年养殖从业经验，判断养殖水平是否合理，是否需要调整，同时也能发现病死鸡并及时挑拣。2)电子方式。现有的散养基地通过RFID(射频识别)近场通讯方式解决数鸡问题，在每只鸡腿上均佩戴一个特殊定制的RFID脚环，通过读取RFID信号的数量确定养殖量。
然而上述方法存在以下缺陷：1)较为原始，对人工依赖较大。单纯依靠人工经验和简单的温度湿度计读数了解养殖环境情况，且通过人眼观察分辨病死鸡，对养殖场工作人员的经验依赖性较大，没有丰富的养殖经验是无法准确区分出病鸡死鸡的，而工人精力有限，在繁忙的工作中抽身去做巡场也无法做到准确细心观察；底层鸡笼因为环境光线比较暗，需要蹲下来仔细观察蛋鸡情况，针对高层，因为工人身高有限，需要借助工具观察，无法做到巡视一圈即可看到所有蛋鸡体征情况，所有人工巡场只能在看到死鸡后处理，若遇到重大传染性疾病，可能会因为人工挑拣不及时而导致灾情发生，造成重大经济损失。2)成本高。人工操作方案针对工人养殖水平要求较高，需要有多年养殖经验，符合条件的工人薪资也相对较高，常年雇佣使得养殖场的成本也相对较高；采用RFID(射频识别)芯片的方式，虽然能够实现电子化，但是只能实现计数这一个单层面的工作，市面上符合条件(能够佩戴在蛋鸡腿部需要足够小且被动读取)的硬件成本均较高，且在立体式规模化养殖环境中，采用的RFID近场通讯方式由于其本身的原因，会导致无法准确的实现计数，因此意义不大。3)实施困难。靠养殖场经验判断虽然实施简单，需要工人在养殖场鸡舍中走动巡场观察鸡舍情况，但是，由于蛋鸡养殖各种情况可能随地均会发生，无法要求工人一直在鸡舍中巡场，也无法要求工人随时均能去巡场检查鸡舍情况，最上层和最下层鸡笼均需要工人依托工具观察，实施起来更加困难；RFID进场通讯方式实施需要在鸡舍最初进鸡(养殖场将购买的鸡苗或青年鸡投入产蛋舍的过程)时需要给每只鸡均佩戴脚环，且需要根据蛋鸡生长周期定期检查脚环佩戴情况，且需要根据鸡腿粗细调整脚环松紧程度，淘鸡(蛋鸡日龄500天或由于其他原因需要)时也需要一个将脚环重新取下来，需要投入人工维护工作量较大，实施困难。4)难以实现数字化和个性化。依靠人工观察实现的数据统计，完全靠人为记录甚至没有生产记录表和数据统计分析等环节，无法实现数字化个性化；依靠RFID近场通讯方式虽然实现电子化，但是只能实现简单记数统计，无法实现数字化和个性化养殖技术推荐。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种个性化、成本低且实施方便的基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，该数量识别设备包括外壳，所述外壳的底部设置有车轮，所述外壳上设置有摄像头，用于按照预设的运行规则实时采集养殖场内的图像数据；所述外壳内设置有：循迹运行***，用于根据预设的运行规则，通过所述车轮控制该数量识别设备在所述养殖场内移动；人工智能***，用于采用人工智能图像识别方法，对所述摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定所述养殖场内各禽类的活禽数量和死禽数量；通信***，用于将得到的各数据均上传至云端；所述外壳上设置有充电接口，用于连接外部充电插座，为该数量识别设备的各用电部件充电。
进一步地，所述人工智能***采用的人工智能图像识别方法为Tensorflow视觉识别方法，所述人工智能***还用于对所述养殖场内的环境指数和预设的环境指数阈值进行边缘计算，确定所述养殖场的养殖优化方案。
进一步地，该数量识别设备还包括控制***，所述控制***用于预先设定该数量识别设备的运行规则，以及根据确定的养殖优化方案或所述云端经所述通信***发送的控制指令，控制所述养殖场内的各环境设备。
进一步地，所述外壳的顶部设置有升降杆，所述升降杆上纵向间隔设置有若干所述摄像头，所述升降杆连接所述控制***，所述控制***根据预设的运行规则控制所述升降杆的上升或下降。
进一步地，该数量识别设备还包括环境指数采集***，所述环境指数采集***用于实时采集所述养殖场内的环境指数。
进一步地，所述环境指数采集***包括：温湿度传感器，用于实时采集所述养殖场内的温湿度；光照传感器，用于实时采集所述养殖场内的光照强度；二氧化碳传感器，用于实时采集所述养殖场内的二氧化碳浓度；氨气传感器，用于实时采集所述养殖场内的氨气浓度；风速传感器，用于实时采集所述养殖场内的风速；PM10传感器，用于实时采集所述养殖场内的PM10浓度；负压传感器，用于实时采集所述养殖场内的大气压力。
进一步地，所述循迹运行***采用磁性轨道定位方式，所述养殖场内铺设有磁性轨道，所述循迹运行***用于识别所述养殖场内铺设的磁性轨道，并根据预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮在所述磁性轨道上行走。
进一步地，所述循迹运行***采用室内导航定位方式，所述循迹运行***内预先设置有行走导航路线，根据预设的运行规则和行走导航路线，控制所述外壳上的车轮在所述养殖场内移动。
进一步地，所述循迹运行***采用电子雷达定位方式，所述外壳的前侧和后侧均设置有电子雷达探头，所述电子雷达探头用于实时采集所述外壳的前侧和后侧与障碍物之间的距离，所述循迹运行***用于根据所述电子雷达探头实时采集的距离和预先设定的距离安全阈值，按照预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮在所述养殖场内移动。
进一步地，外部充电插座处设置有点接触式充电触片和红外线发射器；对应于所述充电接口的位置，所述外壳上设置有点接触式充电触片和红外线接收器；当该数量识别设备需要充电时，所述循迹运行***根据预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮向预先设定的充电位置方向移动，并根据所述红外线接收器接收的红外线信号，确定所述充电接口与外部充电插座之间的距离，进而根据预先设定的距离阈值和确定的距离，控制所述外壳上的车轮停止在两所述点接触式充电触片能够接触进行充电的充电位置。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置有人工智能***，将人工智能图像识别方法和边缘计算应用于家禽类养殖领域中，可以根据在实际养殖场的生产环境中采集的图像数据，得到养殖场内各禽类的活禽数量和死禽数量，还能够确定养殖场内各禽类的生命状态和是否病态等数据，成本低且实施方便。2、本发明在终端即可完成数据计算和处理工作，人工智能***在本地还可以根据环境指数采集***采集的环境指数，确定养殖场的养殖优化方案，完成设备的自主决策，同时，将采集的数据通过通信模块上传到云端，通过云端进行大数据处理，具有个性化和实施方便的优点。3、本发明在运行过程中无须人员参与操作，设备按照轨迹即可自动运行，一切操作在云端配置即可，设备运行完毕后可以自行回到原位置自动充电，实施方便，可以广泛应用于规模化养殖场中。
具体实施方式
本发明提供的基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备包括外壳、摄像头、循迹运行***、环境指数采集***、人工智能***、通信***和控制***。
外壳的底部设置有车轮，外壳的顶部设置有升降杆，升降杆上纵向间隔设置有若干摄像头，用于按照根据设定的运行规则实时采集养殖场内各禽类的图像数据，包括图片和视频。外壳上设置有充电接口，用于连接外部充电插座，为本发明的各用电部件充电。外壳内设置有循迹运行***、环境指数采集***、人工智能***、控制***和通信***，其中：
循迹运行***用于根据预设的运行规则，通过车轮控制本发明数量识别设备在养殖场内移动。
环境指数采集***用于实时采集养殖场内的环境指数，包括温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、氨气浓度、风速、PM10浓度和大气压力等。
人工智能***用于采用人工智能图像识别方法，对摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定养殖场内各禽类的活禽数量、死禽数量、生命状态和是否病态等数据；人工智能***还用于对养殖场内的环境指数和预先设定的环境指数阈值进行边缘计算，确定养殖场的养殖优化方案。
通信***用于将图像数据、环境指数、养殖场内禽类的数量、体征体态和是否病态以及养殖场内活禽和死禽的个数等数据以及养殖场的养殖优化方案均上传至云端，以及接收云端发送的控制指令，其中，云端的控制指令包括标准养殖方案以及各***运行参数的配置和更新，运行参数包括开启时间、关闭时间等。
控制***用于预先设定数量识别设备的运行规则，根据预设的运行规则控制升降杆的上升或下降，以及根据确定的养殖优化方案或云端发送的控制指令，控制养殖场内的各环控设备，其中，数量识别设备的运行规则包括行走、停止、避障、充电和拍照等所有与运行相关的动作的规则。
在一个优选的实施例中，环境指数采集***包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、氨气传感器、风速传感器、PM10传感器和负压传感器，温湿度传感器用于实时采集养殖场内的温湿度，光照传感器用于实时采集养殖场内的光照强度，二氧化碳传感器用于实时采集养殖场内的二氧化碳浓度，氨气传感器用于实时采集养殖场内的氨气浓度，风速传感器用于实时采集养殖场内的风速，PM10传感器用于实时采集养殖场内的PM10浓度，负压传感器用于实时采集养殖场内的大气压力。
在一个优选的实施例中，人工智能***内设置有图像识别模块和优化方案确定模块。图像识别模块用于采用人工智能图像识别方法，对摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定养殖场内每一禽类的体征状态，进而识别出养殖场内各禽类的活禽数量、死禽数量、生命状态、是否病态和是否有其他异性状态(例如啄肛、鸡冠发黑发暗、鸡冠塌软等)等数据，通过分析后，若发现异常情况，可以第一时间将异常信息通过通信***上传至云端，以及时通知负责人处理，避免发生疫情灾害。优化方案确定模块用于对采集的养殖场内的环境指数和预先设定的环境指数阈值进行边缘计算，确定养殖场的养殖优化方案，包括养殖场内各环控设备(包括通风设备、加湿设备、光照设备等)的控制参数，例如：若某一传感器例如光照传感器采集的光照强度不满足预先设定的光照强度阈值，则能够确定光照设备的优化方案即光照设备的控制参数。
在一个优选的实施例中，人工智能***采用型号为NVIDIA Jetson TX2的嵌入式电脑，可以提高自主机器软件的运行速度，且功耗低，Jetson TX2嵌入式电脑还具备可扩展性，是一款低成本的AI计算机，可以运行现代AI工作负载，并行运行多个神经网络，以及同时处理来自多个高清传感器的数据。另外，人工智能***采用的人工智能图像识别方法可以为Tensorflow(一个基于数据流编程的符号数学***)视觉识别方法。
在一个优选的实施例中，循迹运行***可以采用磁性轨道定位方式、室内导航定位方式或电子雷达定位方式。当循迹运行***采用磁性轨道定位方式时，养殖场内铺设有磁性轨道，循迹运行***识别养殖场内铺设的磁性轨道，并根据预设的运行规则，控制外壳上的车轮在养殖场内铺设的磁性轨道上行走。当循迹运行***采用室内导航定位方式时，循迹运行***内预先设置有行走导航路线，循迹运行***根据预设的运行规则和行走导航路线，控制外壳上的车轮在养殖场内移动。当循迹运行***采用电子雷达定位方式时，外壳的前侧和后侧均设置有电子雷达探头，电子雷达探头用于实时采集外壳的前侧和后侧与障碍物之间的距离，循迹运行***用于根据电子雷达探头实时采集的距离和预先设定的距离安全阈值，按照预设的运行规则，控制外壳上的车轮在养殖场内移动。
在一个优选的实施例中，通信***包括本地通讯模块、Zig-bee(一种低速短距离传输的无线网上协议)模块和网关模块，本地通讯模块接收各***发送的数据，通过Zig-bee模块和网关模块，采用2G、3G或4G网络将接收的数据发送至云端。在通信***中增加无线自组网模块Zig-bee模块，使得数量识别设备后续的硬件迭代只需要是标准的接口或符合无线自组网协议均可完成。
在一个优选的实施例中，摄像头、控制***、循迹运行***、环境指数采集***、人工智能***和通信***均是一个完备的模块化***(SOM)，均具备CPU、GPU、PMIC、DRAM和闪存。
在一个优选的实施例中，用于为本发明数量识别设备充电的充电插座处设置有点接触式充电触片和红外线发射器，红外线发射器用于发射红外线信号。对应于充电接口的位置，外壳上设置有点接触式充电触片和红外线接收器，红外线接收器用于接收红外线发射器发射的红外线信号。当本发明的数量识别设备需要充电时，循迹运行***根据预设的运行规则，控制外壳上的车轮向预先设定的充电位置方向移动，并根据红外线接收器接收的红外线信号，确定充电接口与外部充电插座之间的距离，进而根据预先设定的距离阈值和确定的距离，控制外壳上的车轮停止在两点接触式充电触片能够接触进行充电的充电位置。
在一个优选的实施例中，升降杆上各摄像头之间的间距根据养殖场内每层禽舍的高度确定，使得本发明数量识别设备在运动时，能够获取养殖场的每层禽舍内各禽类的图像数据。
下面以蛋鸡、循迹运行***采用磁性轨道定位方式为具体实施例详细说明本发明基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备的使用过程：
1)在养殖场内铺设磁性轨道，将数量识别设备的各部件安装完毕。
2)控制***预先设定数量识别设备的运行规则。
3)循迹运行***识别养殖场内铺设的磁性轨道，并控制外壳上的车轮按照预先设定的运行规则在养殖场内铺设的磁性轨道上行走。
4)控制***根据预先设定的运行规则控制升降杆上升或下降，进而调节摄像头的高度，使得养殖场内每层的鸡笼均在对应摄像头的视野覆盖范围内，摄像头开始采集养殖场内蛋鸡的图像数据。
5)环境指数采集***开始工作，实时采集养殖场内的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、风速、氨气浓度、大气压力、PM10浓度等环境指数。
6)人工智能***开始工作，采用人工智能图像识别方法，对摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定养殖场内各禽类的活禽数量、死禽数量、生命状态和是否病态等数据，同时，人工智能***还对养殖场内的环境指数和预先设定的环境指数阈值进行边缘计算，确定养殖场的养殖优化方案，并均通过通信***上传至云端。
7)数量识别设备巡场完毕后，通过车轮沿着磁性轨道回到固定位置，并将充电接口自动连接电源进行充电。
8)云端根据通信***上传的数据以及养殖场上报的生产数据(例如养殖鸡种、蛋鸡日龄、用料数据、用水数据、产蛋数据等)，分析养殖场的养殖水平，并采用大数据方法，自动计算得到各禽类每天或每一阶段的养殖标准方案(同样包括养殖场内各环控设备的控制参数)以及各***运行参数的配置和更新等控制指令，再将控制指令通过通信***发送至控制***以及养殖场内每一负责人的手机中，控制***再根据控制指令，控制养殖场内的各环控设备，实现养殖巡场自动化。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，该数量识别设备包括外壳，所述外壳的底部设置有车轮，所述外壳上设置有摄像头，用于按照预设的运行规则实时采集养殖场内的图像数据；
所述外壳内设置有：
循迹运行***，用于根据预设的运行规则，通过所述车轮控制该数量识别设备在所述养殖场内移动；
人工智能***，用于采用人工智能图像识别方法，对所述摄像头采集的图像数据进行边缘计算，确定所述养殖场内各禽类的活禽数量和死禽数量；
通信***，用于将得到的各数据均上传至云端；
所述外壳上设置有充电接口，用于连接外部充电插座，为该数量识别设备的各用电部件充电。
2.如权利要求1所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述人工智能***采用的人工智能图像识别方法为Tensorflow视觉识别方法，所述人工智能***还用于对所述养殖场内的环境指数和预设的环境指数阈值进行边缘计算，确定所述养殖场的养殖优化方案。
3.如权利要求2所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，该数量识别设备还包括控制***，所述控制***用于预先设定该数量识别设备的运行规则，以及根据确定的养殖优化方案或所述云端经所述通信***发送的控制指令，控制所述养殖场内的各环境设备。
4.如权利要求3所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述外壳的顶部设置有升降杆，所述升降杆上纵向间隔设置有若干所述摄像头，所述升降杆连接所述控制***，所述控制***根据预设的运行规则控制所述升降杆的上升或下降。
5.如权利要求1所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，该数量识别设备还包括环境指数采集***，所述环境指数采集***用于实时采集所述养殖场内的环境指数。
6.如权利要求5所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述环境指数采集***包括：
温湿度传感器，用于实时采集所述养殖场内的温湿度；
光照传感器，用于实时采集所述养殖场内的光照强度；
二氧化碳传感器，用于实时采集所述养殖场内的二氧化碳浓度；
氨气传感器，用于实时采集所述养殖场内的氨气浓度；
风速传感器，用于实时采集所述养殖场内的风速；
PM10传感器，用于实时采集所述养殖场内的PM10浓度；
负压传感器，用于实时采集所述养殖场内的大气压力。
7.如权利要求1所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述循迹运行***采用磁性轨道定位方式，所述养殖场内铺设有磁性轨道，所述循迹运行***用于识别所述养殖场内铺设的磁性轨道，并根据预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮在所述磁性轨道上行走。
8.如权利要求1所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述循迹运行***采用室内导航定位方式，所述循迹运行***内预先设置有行走导航路线，根据预设的运行规则和行走导航路线，控制所述外壳上的车轮在所述养殖场内移动。
9.如权利要求1所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，所述循迹运行***采用电子雷达定位方式，所述外壳的前侧和后侧均设置有电子雷达探头，所述电子雷达探头用于实时采集所述外壳的前侧和后侧与障碍物之间的距离，所述循迹运行***用于根据所述电子雷达探头实时采集的距离和预先设定的距离安全阈值，按照预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮在所述养殖场内移动。
10.如权利要求1至9任一项所述的一种基于图像识别的家禽养殖场养殖数量识别设备，其特征在于，外部充电插座处设置有点接触式充电触片和红外线发射器；对应于所述充电接口的位置，所述外壳上设置有点接触式充电触片和红外线接收器；
当该数量识别设备需要充电时，所述循迹运行***根据预设的运行规则，控制所述外壳上的车轮向预先设定的充电位置方向移动，并根据所述红外线接收器接收的红外线信号，确定所述充电接口与外部充电插座之间的距离，进而根据预先设定的距离阈值和确定的距离，控制所述外壳上的车轮停止在两所述点接触式充电触片能够接触进行充电的充电位置。
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