養雞場智能養殖餵食系統的製作方法
2023-12-05 00:11:16 1
本發明涉及禽類智能養殖技術領域，尤其是一種養雞場智能養殖餵食系統。
背景技術：
目前，養雞場內餵食量的多少、溫溼度的調節和光照的調節均通過人工控制，智能化程度低，不能實時監控。另一方面由於養殖人員的養殖水平有限，養殖員有時不能正確調節餵食量的多少、溫溼度的值和光照的強弱等。餵食車均需要人工操作，有的需要人力推動，有些能夠自動移動的餵食車多需要事先在地面上鋪設軌道，對餵食車進行導向，不但浪費成本，凸出的軌道也成為了養雞場內的障礙物。
技術實現要素：
本發明針對現有技術中養雞場自動化程度低、由於養殖員缺乏經驗對養殖場內的設備調節不當而影響雞的生長的問題，而研究設計一種能夠實施監控養雞場內的環境，且根據環境信號智能調節環境和餵食量的養雞場智能養殖餵食系統。
本發明採用的技術方案是：
一種養雞場智能養殖餵食系統，其特徵在於，包括餵食車、沿雞舍畫出的導引軌跡線、分布在雞舍內的無線傳感網絡節點和執行機構；所述餵食車上具有用來尋跡導航的紅外傳感器、無線傳感網絡中心節點和控制器；所述無線傳感網絡節點包括溫度傳感器、溼度傳感器和光照傳感器；所述執行機構包括調節溫度的溫控設備、調節溼度的溼度調節設備、調節光線強弱的調光燈和遮光簾；所述控制器包括專家系統，所述專家系統內具有養殖專家的知識經驗、養殖方面的相關案例和網絡相關養殖知識的知識庫，所述餵食車通過紅外傳感器尋跡導引軌跡線移動，並給雞舍供食，無線傳感網絡中心節點接收無線傳感網絡節點的檢測到的溫度、溼度、光照強度、噪音強度和排氣扇電機轉動速度的實時信號，並將採集到的實時信號送至專家系統中，專家系統經過推理機推理，提取專家系統知識庫中的相關解決方案，並通過專家系統的翻譯器翻譯處理，得出智能決策結果，控制器根據決策結果控制執行機構完成現場環境信息的閉環調節。
進一步地，所述餵食車還包括車體底盤，設置在車體底盤上部的儲料槽、設置在儲料槽下部的輸料絞龍、與輸料絞龍輸入端同軸連接的步進電機、設置在輸料絞龍的輸出端部的出料鬥和設置在餵食車前部的超聲波傳感模塊；所述超聲波傳感模塊包括超聲波發射器和超聲波接收器。
進一步地，所述餵食車包括設置在餵食車前部的兩個驅動輪和設置在餵食車後部的萬向輪，每個所述驅動輪均同軸連接有一個減速電機，控制兩個減速電機的轉動速度不等，即實現餵食車的轉彎。
進一步地，所述紅外傳感器為三個，左中右並列設置在餵食車的前部。
進一步地，所述專家系統包括人機互動界面，所述人機互動界面包括液晶顯示屏和鍵盤，所述專家系統根據養雞場內的溫度、溼度、噪音、光照條件給出需要向雞舍內添加飼料多少的信號給控制器，控制器根據此信號控制步進電機的轉速以控制出餵食車的出料速度。
進一步地，所述無線傳感網絡節點還包括噪音檢測傳感器和用來檢測排氣扇電機轉動速度的編碼器；所述執行機構還包括降溫除溼的排氣扇。
更進一步地，所述控制器無線控制執行機構，所述執行機構通過無線傳輸將執行結果反饋給控制器的專家系統。
與現有技術相比，本發明顯而易見地具有以下有益效果：
1、通過將養雞場內的溫度、溼度、噪音和光照強度信息無線傳輸給餵食車，餵食車上的專家系統根據這些信息給出智能決策，控制執行機構調節溫度、溼度、光照強度和餵食車的出料速度，完全實現的養雞場內的智能化、無人養殖，且避免了由於養殖員經驗不足導致餵養或調節方法錯誤而影響雞的成長。
2、通過紅外傳感器掃描畫在地面上導引軌跡線對餵食車的運動軌跡進行導航，不需要事先在地面上鋪設固定軌道，大大節省了成本，且減少了雞舍內的障礙。
3、通過超聲波傳感模塊檢測障礙物，能夠避免餵食車碰到障礙物而對餵食車造成損壞。
4、在每個驅動輪上分別安裝一個減速電機，通過控制兩個減速機的轉速不同即可實現餵食車的自動轉彎。
附圖說明
圖1是專家系統結構圖；
圖2是本發明實施例主視圖；
圖3是本發明實施例俯視圖；
圖4是本發明實施例仰視圖；
圖5是圖1中A-A剖視圖；
圖6是養雞場平面布置圖；
圖7是智能養殖系統的閉環調節示意圖；
圖8是基於無線網絡的智能控制系統結構圖。
圖中，1、雞舍，2、導引軌跡線，3、餵食車，31、車體底盤，32、儲料槽，33、輸料絞龍，34、步進電機，35、出料鬥，36、驅動輪，37、減速電機，38、萬向輪，4、無線傳感網絡節點，5、執行機構，51、溫控設備，52、溼度調節設備，53、調光燈，54、遮光簾，55、排氣扇，6、控制器，61、專家系統，62、液晶顯示屏，63、鍵盤，7、無線傳感網絡中心節點，8、紅外傳感器，9、超聲波傳感模塊，91、超聲波發射器，92、超聲波接收器，10、車載電池。
具體實施方式
為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「徑向」、「軸向」、「上」、「下」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
首先對專家系統進行解釋說明：專家系統(Expert System)是一種在特定領域內具有專家水平解決問題能力的程序系統。它能夠有效地運用專家多年積累的有效經驗和專門知識，通過模擬專家的思維過程，解決需要專家才能解決的問題。也就是說，專家系統是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統，它應用人工智慧技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的複雜問題，簡而言之，專家系統是一種模擬人類專家解決領域問題的電腦程式系統。
專家系統的基本工作流程是，用戶通過人機界面回答系統的提問，推理機將用戶輸入的信息與知識庫中各個規則的條件進行匹配，並把被匹配規則的結論存放到綜合知識庫中。最後，專家系統將得出最終結論呈現給用戶。
專家系統的基本結構如圖1所示，其中箭頭方向為數據流動的方向。專家系統通常由人機互動界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合知識庫、知識獲取等6個部分構成。知識庫用來存放專家提供的知識。專家系統的問題求解過程是通過知識庫中的知識來模擬專家的思維方式的，因此，知識庫是專家系統質量是否優越的關鍵所在，即知識庫中知識的質量和數量決定著專家系統的質量水平。一般來說，專家系統中的知識庫與專家系統程序是相互獨立的，用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提高專家系統的性能。
推理機針對當前問題的條件或已知信息，反覆匹配知識庫中的規則，獲得新的結論，以得到問題求解結果。在這裡，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從前件匹配到結論，反向推理則先假設一個結論成立，看它的條件有沒有得到滿足。由此可見，推理機就如同專家解決問題的思維方式，知識庫就是通過推理機來實現其價值的。
人機界面是系統與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統提出的相關問題，並輸出推理結果及相關的解釋等。
綜合知識庫專門用於存儲推理過程中所需的原始數據、中間結果和最終結論，往往是作為暫時的存儲區。解釋器能夠根據用戶的提問，對結論、求解過程做出說明，因而使專家系統更具有人情味。
如圖2-圖8所示養雞場智能養殖餵食系統，包括餵食車3、沿雞舍1畫出的導引軌跡線2、分布在雞舍1內的無線傳感網絡節點4和執行機構5。
如圖3-圖6所示，餵食車3包括車體底盤31，設置在車體底盤31上部的儲料槽32、設置在儲料槽32下部的輸料絞龍33、與輸料絞龍33輸入端同軸連接的步進電機34、設置在輸料絞龍33的輸出端部的出料鬥35、設置在餵食車3前部下側的紅外傳感器8、設置在餵食車3前部的超聲波傳感模塊9、無線傳感網絡中心節點7、控制器6和車載電池10，所述紅外傳感器8為三個，左中右並列設置在車架的下側，超聲波傳感模塊9包括超聲波發射器91和超聲波接收器92。
餵食車3還包括設置在餵食車3前部的兩個驅動輪36和設置在餵食車3後部的萬向輪38，每個驅動輪36均同軸連接有一個減速電機37，控制兩個減速電機37的轉動速度不等，即實現餵食車3的轉彎。
參見圖2，無線傳感網絡節點4包括溫度傳感器、溼度傳感器、光照傳感器、噪音檢測傳感器和用來檢測排氣扇55轉速的編碼器；執行機構5包括調節溫度的溫控設備51、調節溼度的溼度調節設備52、降溫除溼的排氣扇55以及調節光線強弱的調光燈53和遮光簾54。
控制器6包括專家系統61，專家系統61內具有養殖專家的知識經驗、養殖方面的相關案例和網絡相關養殖知識的知識庫，餵食車3通過紅外傳感器8尋跡黑色的導引軌跡線2移動，並給雞舍1供食，無線傳感網絡中心節點7接收無線傳感網絡節點4的檢測到的溫度、溼度、光照強度、噪音強度和排氣扇55電機轉動速度的實時信號，並將採集到的實時信號送至專家系統61中，專家系統61經過推理機推理，提取專家系統61知識庫中的相關解決方案，並通過專家系統61的翻譯器翻譯處理，得出智能決策結果，控制器6根據決策結果控制執行機構5完成現場環境信息的閉環調節。
控制器6無線控制執行機構5，執行機構5通過無線傳輸將執行結果反饋給控制器6的專家系統61。
具體地，溫度傳感器檢測的養雞場內的溫度、溼度傳感器檢測的溼度、噪音檢測傳感器檢測到的噪音、光照傳感器檢測到的光照強度以及編碼器檢測到的排氣扇55的工作狀況通過無線網絡傳送給位於餵食車3上的無線傳感網絡中心節點7，無線網絡中心節點將這些信息發送給專家系統61，專家系統61經過推理機推理，提取專家系統61知識庫中的相關解決方案，並通過專家系統61的翻譯器翻譯處理，得出智能決策結果，控制器6根據決策結果控制執行機構5完成現場環境信息的閉環調節。
專家系統61得出的決策結果還包括需要給雞舍1添加的飼料量，專家系統61根據養雞場內的溫度、溼度、噪音、光照條件給出需要向雞舍1內添加飼料多少的信號給控制器6，控制器6根據此信號控制步進電機34的轉速以控制出餵食車3的出料速度。
專家系統61包括人機互動界面，人機互動界面包括液晶顯示屏62和鍵盤63，餵食車3出料速度、養雞場內的溫度、溼度、噪聲強度、光照強度等信息通過液晶顯示屏62實時顯示出來。鍵盤63包含系統的啟動與停止按鍵、打料模式選擇按鍵、翻頁按鍵、復位按鍵、數字按鍵等。用戶可通過鍵盤63自行設定三種打料模式：手動打料、自動打料、連續打料。手動打料模式：用戶按下鍵盤63中的手動打料按鍵，裝置開始打料，鬆開按鍵，系統停止打料。連續打料模式：用戶按下鍵盤63中的連續打料按鍵，裝置開始打料，要想停止打料，需再次按下按鍵。自動打料模式：在控制器6的控制下，小車按照預定餵食軌跡前進，邊行進邊打料，打料裝置由步進電機34驅動。
智能餵食車3具有自主循跡避障功能，採用超聲波避障算法和紅外傳感器8循跡算法進行實現，超聲波傳感器模塊包括超聲波發器、超聲波接收器92，測距精度可達3mm。發射器發出超聲波，如果前方有物體，則將聲波反射回接收器中，從而判斷前方有障礙物。可自動檢測行進路線上的障礙物，並發出報警信號。養雞場中布置有黑色的導引軌跡線2，餵食車3前部分別布置有左、中、右三個紅外傳感器8，通過循跡算法自動檢測黑色的導引軌跡線2，智能餵食車3可按照養雞場中布置的導引軌跡線2自動完成整個養雞場的餵食任務。
上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。