一种基于视频识别的智能养殖控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视频识别的智能养殖控制系统，主要实现养殖场的房间环境控制和猪的行为状况监控预警，核心部件为GPU服务器组模块和核心控制板模块，并利用高清晰摄像头模块采集视频信息，GPU服务器组模块视频识别出养殖房间环境异常和猪的异常后会自动进行异常数据分析并发送到STM32进行报警和智能控制决策，然后通过各种传感器的数据采集输入和相应控制器的数据输出进行调控，同时还会不断地将控制后的数据发回到数据中心构成闭环控制回路。与现有技术相比，本发明专利技术具有实时监测猪的身体状况和养殖场环境状况，调节和控制快速，控制成本低等优点。

Intelligent breeding control system and method based on video identification

The invention relates to an intelligent aquaculture control system and method based on video identification, the main behavior monitoring room environment control farms and pig, core components for the GPU server module and a core control panel module, and the use of high definition camera video information collection module, GPU server module group video identify culture the room environment abnormal and pig abnormal automatically after abnormal data analysis and sent to the STM32 alarm and intelligent control strategy, and then through the data acquisition input of various sensors and the corresponding controller according to the number of output regulation, but also will continue to control the data back to the data center to form a closed loop control circuit. Compared with the prior art, the invention has the advantages of real-time monitoring of the pig's physical condition and the environment condition of the farm, adjusting and controlling the speed of the pig, low control cost, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频识别的智能养殖控制系统及方法
本专利技术涉及农业养殖
，尤其是涉及一种基于视频识别的智能养殖控制系统及方法。
技术介绍
目前，随着养殖业的迅速发展，以智能控制为核心的养殖场正在改进中，同时人们对智能控制的方式和效果也提出了新的要求。但现有的国内外的智能养殖场多以德国的西门子工业控制为主，包括养殖场内温湿度的调节、粪便自动处理系统和自动投放料控制系统。这样虽然减少了人力资源的投入，并不能根据猪的日常行为做出合理的控制以达到节能的效果。而且也不能够实时的对猪的生长状况和喂养情况做出科学合理的判断，而且由于人力的减少，大型的养殖场更加不能够做到对猪进行实时的身体监测，导致一头猪生病多猪被传染的情况发生，增大了食品安全隐患和不必要的资金投入，从而降低了养殖利润和智能养殖场的效果。因此，在国内外的大型智能养殖场急需要基于机器视频识别的智能养猪控制系统及数据分析方法。实现对猪的日常行为进行控制并判断出异常群体，对猪的健康状况进行实时监测。中国专利CN204710141U公布了一种智能养殖系统，该养殖系统，包括料桶一、料桶二、PLC控制器，还包括分别与所述料桶一和所述料桶二相连的称重装置一和称重装置二，分别与所述称重装置一和所述称重装置二相连的输送带，通过输送带与所述称重装置一和所述称重装置二相连的混料桶，与所述混料桶相连的阀门一，与所述阀门一相连的水泵，所述混料桶内安装有搅拌器；所述PLC控制器与所述称重装置一、所述称重装置二、所述输送带、所述搅拌器、过滤器和所述阀门一通过信号线相连。该系统仅解决了自控给料的问题，主要采用工业控制，对于猪的身体情况等没有相应的智能控制装置，无法根据猪的日常行为作出控制，也无法对养殖场内的环境进行控制。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于视频识别的智能养殖控制系统及方法。这是一种基于机器学习算法来增强视频识别的智能闭环控制系统，算法本身采用的是最新的机器学习模式算法，主要是将清晰摄像头安装在每个养猪场的养殖房间内，对养殖房间进行实时的视频拍摄，并将视频传回计算机视频处理中心利用深度学习模式对视频进行特征提取和分类识别，达到对猪的养殖情况实时监控和应急处理，同时对识别出的特征数据进行数据分析辨别出行为异常的群体。然后发出异常警示并对温湿度和投水投料设备进行反馈调节。使得养殖场更加安全和智能化。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于视频识别的智能养殖控制系统，该系统包括摄像头模块、行为数据库模块、GPU服务器组模块、报警模块、核心控制板模块、传感器模块、自动控制模块，所述的GPU服务器组模块输入端分别连接摄像头模块、行为数据库模块，输出端分别连接核心控制板输入端和报警模块；核心控制板输入端还连接传感器模块，输出端分别连接自动控制模块和GPU服务器组模块输入端；利用行为数据库模块对GPU服务器组模块进行训练，所述的摄像头模块采集视频数据并输入训练好的GPU服务器组模块，GPU服务器组模块对视频数据进行分类，识别处理和特征提取，并转化为计算机指令数据，输出至报警模块和核心控制板模块，报警模块通知饲养员牲畜异常情况，核心控制板模块则根据指令数据和传感器模块输入的数据，得到执行命令，输出至自动控制模块，自动控制模块执行养殖场环境控制。所述的GPU服务器组模块进行异常气体识别和猪的异常体征行为识别。所述的核心控制板模块输出端还设有与GPU服务器组连接的反馈机制。所述的传感器模块包括温湿度传感器和有毒气体传感器。自动控制模块包括空调控制器、换气控制器、放水控制器和投食控制器。一种采用所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统的方法，该方法包括以下步骤：S1、GPU服务器组模块完成视频训练，获得训练好的特征参数；S2、利用每个房间的摄像头模块，每隔一段固定时间，获取视频数据，并将视频数据传输到GPU服务器组模块，GPU服务器组模块对每个房间的视频数据进行分类、特征提取和识别处理；S3、GPU服务器组模块汇合步骤S2中特征提取和识别处理后的数据和步骤S1中训练好的特征参数，得出异常数据，转化为指令数据输出至报警模块和核心控制板模块；S4、若指令数据为牲畜行为异常指令数据，则报警模块发出报警信号，结束程序；若指令数据为环境异常指令数据，则进行步骤S5；S5、传感器模块获得环境数据并输入至核心控制板模块；S6、核心控制板模块将步骤S4中的指令数据与步骤S5中传感器模块输入的环境数据进行对比后，获得控制命令，由自动控制模块执行控制命令；S7、自动控制模块执行控制命令后，核心控制板模块再次获取传感器模块的环境数据并与设定的环境参数进行比对，若未达到则继续调节，若已达到，则结束程序-。步骤S2中的对视频的识别处理包括养殖场的房间环境识别和牲畜的行为状况识别。步骤S7中核心控制板模块将传感器数据与设定的环境参数的比对结果反馈至GPU服务器组模块。步骤S5中的传感器模块获得环境的温湿度数据和有毒气体数据，步骤S6中的自动控制模块进行温度控制、换气控制、水量控制和食量控制。步骤S1中，GPU服务器进行视频训练，训练所需图像获得方法为，采用摄像头模块获得养殖场内正常牲畜和异常牲畜的拍摄视频以及养殖房间内正常时的环境视频。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术一种基于视频识别的智能养殖场控制系统和数据分析方法，算法本身具有创新性，将比较新颖的智能化算法用到了传统的养猪场控制领域，通过视频采集、机器学习的行为环境识别和自反馈智能控制方法，使得养猪场更加的科学化和现代化，大大的减少了人力和资金的投入，增大了养殖利润，提高了猪肉的安全品质。2)本专利技术采用的视频识别方式包括异常气体识别和猪的异常体征行为识别方式，主要通过高清晰摄像头的视频拍摄和基于GPU服务器组的深度学习算法进行训练和特征理解识别来实现。3)本专利技术采用的数据分析算法是一种基于视频数据分析的算法，在被处理后的特征信息中提取与训练参数不同的特征数据进行识别，与训练后的视频标签进行比对分析出异常视频图像的原因并针对环境的变化进行实时的预警和调节控制。4)本专利技术采用了高清晰摄像头和STM32核心控制板，高清晰摄像头用来提高视频的真实度和分析结果的准确度，STM32核心控制板主要通过它的高频响应速度来达到对数据分析送达的信息进行实时快速的调节和控制，同时降低工业控制成本。附图说明图1为本专利技术基于视频识别的智能养殖场控制系统及方法的结构框图；图2为本专利技术气体识别算法流程图；图3为本专利技术动作识别的原理框图；图1中：1.高清晰摄像头模块、2.GPU服务器组模块、3.行为数据库模块、4.报警模块、5.核心控制板模块、6.传感器模块、601.温湿度传感器、602.有毒气体传感器、7.显示模块、8.自动控制模块、801.空调控制器、802.换气控制器、803.放水控制器、804.投食控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例基于视频识别的智能养殖控制系统主要实现养殖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，该系统包括摄像头模块、行为数据库模块、GPU服务器组模块、报警模块、核心控制板模块、传感器模块、自动控制模块，所述的GPU服务器组模块输入端分别连接摄像头模块、行为数据库模块，输出端分别连接核心控制板输入端和报警模块；核心控制板输入端还连接传感器模块，输出端分别连接自动控制模块和GPU服务器组模块输入端；利用行为数据库模块对GPU服务器组模块进行训练，所述的摄像头模块采集视频数据并输入训练好的GPU服务器组模块，GPU服务器组模块对视频数据进行分类，识别处理和特征提取，并转化为计算机指令数据，输出至报警模块和核心控制板模块，报警模块通知饲养员牲畜异常情况，核心控制板模块则根据指令数据和传感器模块输入的数据，得到执行命令，输出至自动控制模块，自动控制模块执行养殖场环境控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，该系统包括摄像头模块、行为数据库模块、GPU服务器组模块、报警模块、核心控制板模块、传感器模块、自动控制模块，所述的GPU服务器组模块输入端分别连接摄像头模块、行为数据库模块，输出端分别连接核心控制板输入端和报警模块；核心控制板输入端还连接传感器模块，输出端分别连接自动控制模块和GPU服务器组模块输入端；利用行为数据库模块对GPU服务器组模块进行训练，所述的摄像头模块采集视频数据并输入训练好的GPU服务器组模块，GPU服务器组模块对视频数据进行分类，识别处理和特征提取，并转化为计算机指令数据，输出至报警模块和核心控制板模块，报警模块通知饲养员牲畜异常情况，核心控制板模块则根据指令数据和传感器模块输入的数据，得到执行命令，输出至自动控制模块，自动控制模块执行养殖场环境控制。2.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，所述的GPU服务器组模块进行异常气体识别和牲畜的异常体征行为识别。3.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，所述的核心控制板模块输出端还设有与GPU服务器组连接的反馈机制。4.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，所述的传感器模块包括温湿度传感器和有毒气体传感器。5.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统，其特征在于，自动控制模块包括空调控制器、换气控制器、放水控制器和投食控制器。6.一种采用权利要求1所述的一种基于视频识别的智能养殖控制系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、GPU服务器组模块完成视频训练，获得训练好的特征参数；S2、利用每个房间的摄像头模块，每隔一段固定时间，获取视频数据，并将视频数据传输到GPU服务器组...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓高旭，邓琛，王一鸣，李萌，杨旭，徐楠，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31