一种畜牧养殖用料量检测系统技术方案

针对国内目前畜牧养殖业饲料使用量大，但大吨位称重传感器价格较高、而且安装不方便、精度不高的问题，发明专利技术了一种畜牧养殖用料量检测系统；该系统多点采集用料量高度值，通过高度值间接计算出用料量体积，针对料塔内饲料密度不均衡性，通过三维拟合法估算不同高度对应的饲料密度系数，使用体积乘以密度计算出实时用料量；经实际验证，该系统检测用料量误差在3％以内。

A Material Quantity Detection System for Animal Husbandry

Aiming at the problem of large feed usage in domestic animal husbandry, but high price, inconvenient installation and low precision of large tonnage weighing sensor, a kind of animal husbandry feeding quantity detection system is invented. The system collects the feeding quantity height value at multiple points and calculates the feeding volume indirectly through the height value. Aiming at the unbalanced feeding density in the feeding tower, a three-dimensional fitting method is adopted. The feed density coefficients corresponding to different heights are estimated, and the real-time feed consumption is calculated by multiplying the volume by the density. The actual verification shows that the error of feed consumption is less than 3%.

【技术实现步骤摘要】
一种畜牧养殖用料量检测系统所属
本专利技术涉及一种检测系统，尤其涉及一种畜牧养殖用料量检测系统。
技术介绍
近几年来，随着养殖业结构优化与调整，养殖产业发展速度不断加快，涌现出越来越多的规模化养殖场。在养殖环节的整个过程，饲料的用量占总养殖成本的65％～80％，准确的检测出用料量不但可以实时了解饲料使用情况，并通过合理调控达到最优喂食效果，可以有效控制成本，还可以通过数据查询用料量间接了解畜禽的健康状况。目前在国内养殖厂中，计算用料量(下文均指饲料的用量)，通常使用的是称重传感器，由于绝大多数养殖厂料塔体积庞大，根据饲料密度不同一个料塔可以装10～15吨饲料，所以在实际生产中一般选取大吨位的称重传感器，而大吨位称重传感器误差大于5％，不能满足实际需求，且安装不便、安装要求高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了准确检测出养殖厂用料量，设计了一种畜牧养殖用料量检测系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是。畜牧养殖用料量检测系统由安装在料塔顶盖上的用料量采集单元、用料量数据发送单元和图形用户界面料量管理软件，构建统-的畜牧养殖用料量检测系统对料量进行动态实时监测，实现对整个养殖场料量动态、料塔状态监测。所述的用料量采集单元采集了固态物料表面的16个深度数据，对应于不同的容器外形，采用不同的方法对这16个数据进行曲面处理，确定出固态物料表面曲面后，利用相应的体积计算公式求得剩余物料体积百分比。所述的用料采集单元由16个红外测距传感器选用GP2Y0-A710KOF红外传感器和2个GP2YOA02YKOF红外传感器构成。所述的电用料量数据发送单元采用低复杂度、低功耗、低传输速率、低成本、自组网的无线通信ZigBee技术。所述的主控器采用CC2530，它是ZigBee新一代的片上系统解决方案，其集成了业界领先的2.4GHz的RF收发器增强工业标准的8051内核在线系统可编程Flash存储器8KB的SRAM和许多其它强大功能，是真正用IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案。所述的无线传感网络采用树形结构，这种结构具有自修复功能，即当网络中-些结点因故障停机时，采集节点会自动寻找正在活动路由并加入路由，这样信息就不会丢失。所述的图形用户界面接受到数据后把电压值转换成高度值，根据料塔尺寸计算出用料量体积，通过体积计算用料量，还可以自动判断料塔中的饲料是否用完，是否向料塔中加料，便于管理，通过图形用户界面可以实时了解料量动态。所述的图形用户界面料量管理软件可以查询以往的用料情况，间接了解畜禽健康状况，还可以用于显示各个料塔内剩余料量和当天已使用的用料量，管理人员通过各料塔内料量的多少及时向料塔内加料，以此保证不影响正常生产。所述的用料量检测系统硬件电路是由微控制器、用料量采集单元、供电部分、发送单元构成。所述的系统用AMSJll7-3.3芯片将，5V电压转换为3.3V给用料量发送单元和微控制器供电。所述的系统采用实际加料质量／计算加料质量的数值利用MATLAB进行数据拟合来解决料塔内饲料上下密度不均的问题。本专利技术的有益效果是。相比较于传统的承重传感器具有安装方便，准确度高等特性；另外本系统专利技术过程中对于饲料在料塔中上下密度不均衡性，使用了三维曲线拟合应用于密度系数拟合，通过分析得出了三维拟合函数，将拟合函数移植到图形用户界面中进行实现，进行验证分析。该系统还具有安装便、稳定可靠，价格低廉的优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进-步说明。图1是用料量检测系统硬件结构框图。图2是畜牧养殖用料量检测系统框图。图3是红外传感器工作原理图。图4是加料后饲料状态示意图。图5是出料后饲料状态示意图。图6是料量采集传感器布局。图7是用料采集电路。图8是用料量采集流程图。图9是图形用户界面软件流程图。其中，1-料量检测节点，2-下料口，3-料塔，4-监控室，5-协调器，6-工作人员，7-上位机，8-红外线传感器发射端，9-红外线传感器接收端，10-堆积饲料上曲面。具体实施方式如图1所示，畜牧养殖用料量检测系统由安装在料塔3顶盖上的用料量采集单元、用料量数据发送单元和图形用户界面料量管理软件，构建统-的畜牧养殖用料量检测系统对料量进行动态实时监测，实现对整个养殖场料量动态、料塔3状态监测。用料量采集单元采集料盖到料面的高度值，并以电压的形式发送给图形用户界面；图形用户界面接受到数据后把电压值转换成高度值，根据料塔3尺寸计算出用料量体积，通过体积计算用料量。图形用户界面处理发来的数据，通过数据计算实时用料量，图形用户界面通过接收到的数据还可以自动判断料塔3中的饲料是否用完，是否向料塔3中加料，便于管理，通过图形用户界面可以实时了解料量动态；电用料量数据发送单元采用低复杂度、低功耗、低传输速率、低成本、自组网的无线通信ZigBee技术；主控器采用CC2530，它是ZigBee新-代的片上系统解决方案，其集成了业界领先的2.4GHz的RF收发器增强工业标准的8051内核在线系统可编程Flash存储器8KB的SRAM和许多其它强大功能，是真正用IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案；无线传感网络采用树形结构，这种结构具有自修复功能，即当网络中-些结点因故障停机时，采集节点会自动寻找正在活动路由并加入路由，这样信息就不会丢失；图形用户界面料量管理软件可以查询以往的用料情况，间接了解畜禽健康状况，还可以用于显示各个料塔3内剩余料量和当天已使用的用料量，管理人员通过各料塔3内料量的多少及时向料塔3内加料，以此保证不影响各舍正常生产。如图2所示，用料量检测系统硬件电路是由微控制器、用料量采集单元、供电部分、发送单元构成。微控制器主要作用是控制红外传感器采集高度数据，然后对采集到的数据进行中值滤波。通过串口发给用料量发送单元进行发送，因此对主控单元处理速度要求较高，在此选择的是ST-C15F1K28-AD。与普通51内核单片机相比，它具有高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰、处理速度快6～12倍；在满足条件下与ARM和MS-P430相比具有较低的价格。如图3所示，红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。利用的是红外线传播时的不扩散原理,因为红外线在穿越其它物质时折射率很小,所以长距离的测距仪都会考虑红外线,而红外线的传播是需要时间的,当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被接受到,再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离,红外线的工作原理：利用高频调制的红外线在待测距离上往返产生的相位移推算出光束度越时间Δt，从而根据D＝C△t/2得到距离D。16个红外测距传感器选用GP2Y0-A710KOF红外传感器，其测量距离为100～500cm。另外，为了防止塔内饲料装满时超出GP2Y0-A710KOF红外传感器探测下限，还配有两个GP2YOA02YKOF红外传感器，其测量距离为20～150cm。如图4、5、6所示，在检测物料料位过程中，固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种畜牧养殖用料量检测系统,由安装在料塔顶盖上的用料量采集单元、用料量数据发送单元和图形用户界面料量管理软件，构建统一的畜牧养殖用料量检测系统对料量进行动态实时监测，实现对整个养殖场料量动态、料塔状态监测。

【技术特征摘要】
1.一种畜牧养殖用料量检测系统,由安装在料塔顶盖上的用料量采集单元、用料量数据发送单元和图形用户界面料量管理软件，构建统一的畜牧养殖用料量检测系统对料量进行动态实时监测，实现对整个养殖场料量动态、料塔状态监测。2.根据权利要求1所述的畜牧养殖用料量检测系统，其特征是所述的用料量采集单元采集了固态物料表面的16个深度数据，对应于不同的容器外形，采用不同的方法对这16个数据进行曲面处理，确定出固态物料表面曲面后，利用相应的体积计算公式求得剩余物料体积百分比。3.根据权利要求1所述的畜牧养殖用料量检测系统，其特征是所述的用料采集单元由16个红外测距传感器选用GP2Y0-A710KOF红外传感器和2个GP2YOA02YKOF红外传感器构成。4.根据权利要求1所述的畜牧养殖用料量检测系统，其特征是所述的电用料量数据发送单元采用低复杂度、低功耗、低传输速率、低成本、自组网的无线通信ZigBee技术。5.根据权利要求1所述的畜牧养殖用料量检测系统，其特征是所述的主控器采用CC2530，它是ZigBee新一代的片上系统解决方案，其集成了业界领先的2.4GHz的RF收发器增强工业标准的8051内核在线系统可编程Flash存储器8KB的SRAM和许多其它强大功能，是真正用IEEE802.15.4、ZigBee和...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿冬冬，
申请(专利权)人：耿冬冬，
类型：发明
国别省市：辽宁,21