[發明專利]一種基于視覺行為反饋的豬舍溫度控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910583839.5
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110338067B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 楊志曉;席磊;范艷峰;惠雪;朱坤華;劉統帥;姬真真;石志芳;程璞;馬偉;劉衛東;康靜靜;張景鋒;孫卓越;朱涵涵;楊棟皓;馬玉瑩;馬丁丁
• 申請（專利權）人: 河南牧業經濟學院
• 主分類號: A01K1/00
• 分類號: A01K1/00;G06K9/00;G06K9/62;H04N7/18
• 代理公司: 河南豫龍律師事務所 41177
• 代理人: 王長坤

1.一種基于視覺行為反饋的豬舍溫度控制系統，其特征在于，包括依次連接的：

豬床本體模塊，用于豬在休息時進行躺臥，以及對豬觀察的場所，所述的豬床本體模塊包括底板，底板的左右側以及后側設置有側板，左右側板的頂部設置有滑槽，左右側板的上部后側設置有傳動桿，傳動桿左右側面套裝有滾子軸承，滾子軸承外圈與左右側板固定連接，傳動桿中部設置有頂板，頂板前端設置有床簾，翼板上端面與頂板固定連接；右側板的右側面設置有導軌板，導軌板內設置有齒條，齒條的下端設置有伺服電機，伺服電機輸出端套裝有主動齒輪，主動齒輪與齒條相互嚙合，傳動桿右端套裝有傳動齒輪，傳動齒輪與齒條相互嚙合；

視頻采集模塊，用于對豬行為狀態的觀察，以及視頻數據信息的采集；

視頻圖像處理與識別模塊，用于對視頻圖像進行收集儲存，對圖像中豬的行為進行識別分類，其中，所述的視頻圖像處理與識別模塊由計算機硬件及軟件系統構成，計算機硬件包括信號接收模塊、儲存硬盤，軟件系統由幀提取、圖像壓縮、行為分析識別模塊構成，所述幀提取模塊提取保存在儲存硬盤的視頻的幀，提取的幀為彩色圖像或灰度圖像，灰度圖像的處理只有一個灰色顏色通道，彩色圖像的處理有3個顏色通道：紅(R)，綠(G)，藍(B)，不同顏色的通道從不同的維度反應圖像的特征；圖像壓縮模塊將幀提取模塊提取的圖像壓縮至分類模型模塊所要求的輸入圖像的大小，并將壓縮后的圖像傳遞給行為分析識別模塊中預設的分類模型模塊，所述分類模型模塊由卷積神經網絡構成，該神經網絡接收圖像進行輸入，具有2個卷積層、2個池化層、全連接層，卷積層Conv 1有3通道輸入6通道輸出，濾波器的大小為3×3，步長為1，將輸入圖像卷積為6幅寬×高＝28×50像素的圖像結果，池化層pool1有6個輸入通道6個輸出通道，濾波器的大小為2×2，步長為2，將卷積層Conv 1輸出的6幅圖像池化為6幅寬×高＝14×25像素的圖像結果，卷積層Conv2有6通道輸入12通道輸出，濾波器的大小為3×3，步長為1，將池化層pool 1輸出的圖像卷積為12幅寬×高＝14×25像素的圖像結果，池化層pool 2有12個輸入通道12個輸出通道，濾波器的大小為2×2，步長為2，將卷積層Conv2輸出的12幅圖像池化為12幅寬×高＝7×13像素的圖像結果，將池化層pool2的輸出展平為7×13×12＝1092個像素，對這1092個像素歸一化送入全連接層，全連接層的輸入層有1092個神經元，有2個隱層，各50個神經元，輸出層具有3個神經元，所有神經元采用Relu激勵函數，神經網絡的3個輸出端0，1，2分別代表豬對環境的體感類別，即熱、適宜、冷三個類別；

控制模塊，由控制算法和數模轉換卡構成，接收視頻圖像處理與識別模塊的識別結果，分析識別結果并輸出控制指令，并經D/A轉換和信號放大，將轉換放大后的控制量發送到豬床本體模塊中的伺服電機，通過控制伺服電機實現對頂板的打開或關閉控制，其中，所述由控制算法和數模轉換卡對頂板進行控制的具體實現方式為：

熱：打開頂板，輸出控制量0FFFH；

適宜：頂板保持不變，輸出控制量＝原控制量；

冷：關閉頂板，輸出控制量000H；

將控制量寫入到數模(D/A)轉換卡的模擬量輸出端口，數模轉換卡為ACTRLRUN KPCI-824數模轉換芯片，并經D/A轉換和信號放大，將轉換放大后的控制量發送到豬床本體模塊中的伺服電機，數模轉換卡為12位，輸出電壓選擇0-5V，控制量0FFFH對應+5V電壓，設置為對應打開豬床頂板至從完全關閉到打開極限位置的90％程度位置；控制量000H對應0V電壓，設置為對應打開豬床頂板至從完全關閉到打開極限位置的5％程度位置，數模轉換卡輸出的電壓經信號放大至24V，作為伺服電機的供電電壓，伺服電機的型號是40M-R3210A5-E，工作電壓為24V，功率為50W，伺服電機轉動，伺服電機的轉動來帶動主動齒輪轉動，主動齒輪帶動齒條沿導軌板上下移動，齒條帶動傳動軸轉動，傳動軸帶動頂板轉動來控制頂板的打開角度；

顯示模塊，由顯示器組成，對接收采集到的視頻以及視頻圖像處理與識別模塊識別的結果并進行播放顯示。

2.根據權利要求1所述的一種基于視覺行為反饋的豬舍溫度控制系統，其特征在于：所述的翼板可在滑槽內轉動。