移动式环境监控自动饲喂系统及装置
技术领域
本发明涉及养殖技术领域，特别涉及一种移动式环境监控自动饲喂系统及装置。
背景技术
我国在畜禽精细饲养方面的研究从21世纪初期开始，起步较晚，而专注于养猪精细化、自动化饲喂设备的科研单位和企业就更少，大部分是针对奶牛精细饲喂的研究，而传统的养殖模式严重地束缚了我国生猪产业的发展。因此中国生猪养殖业仍然是劳动密集型产业(中小型猪场占比高)，自动化程度和整体水平不高，但随着生猪养殖规模化的发展，中国生猪养殖设备的自主研发、科技创新不断加强。近年来，在大型、超大型生猪养殖中出现高科技、现代化的养殖场，生猪养殖的规模化、集约化程度得到不断提高，现在在我国，养猪也慢慢的形成了一个养殖体系，从幼猪到出栏都有比较完善的流程。很多大型—超大型猪场兴建起来(出栏数量为5000头及以上)，他们的现代化程度较高，比如网易，温氏股份，牧原股份，百度，京东等，但这类高科技猪场前期投资巨大，且需要持续支持，一般养殖场难以承受。从绝对数量上来看，这些大型—超大型现代化养猪场的数量稀少，绝大多数还是中小型猪场(特别是500头以下)。尽管现在市场上有许多的现代化设备，如全场自动化饲喂系统以及物联网信息平台等，但从实际应用情况来看，比较适合大型猪场。而对于中小型猪场来说，自动化设备价格比较高，短时间内难以回本且利润不太高，再加上中小型猪场的饲养员专业水平不太高，难以操作那些复杂设备，因此，中小型猪场特别是小型猪场并没有规模采用自动化设备，这就造成大多数猪场饲喂主要靠人工完成，劳动强度大，饲喂量控制不精确，无统一的标准，主观性较大，导致饲料严重浪费，养殖生产效率低。再者，猪场环境参数大多数采用经验来应对操作，特别是空气中的粉尘和有害气体方面。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种移动式环境监控自动饲喂系统及装置。本发明可以使得养殖过程精确化、自动化、机械化，使养殖易于操作，大大的提高了养殖的成效。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：移动式环境监控自动饲喂系统，包括送料小车，送料小车上设有工控机、电源模块、送料模块、环境监控模块和行走模块；所述电源模块用于给送料小车提供电能用于运行；所述行走模块接收工控机行走指令进行行走；在行走模块行走过程中，环境监控模块采集环境信息并发送至工控机，工控机根据环境信息判断行走位置，然后下发送料指令至送料模块，使送料模块进行饲料投放饲喂。
上述的移动式环境监控自动饲喂系统，所述行走指令包括沿场地周边的巡逻路线行走和往返式饲喂行走；在巡逻路线行走时，所述环境监控模块采集的环境信息包括温度、湿度、光照、噪音、粉尘、气体信息、位置信息和视频画面；在往返式饲喂行走时，所述的环境监控模块采集的环境信息还包括饲养动物信息。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统，所述的环境监控模块包括与工控机连接的集成传感器、摄像头、多个扫码相机和红外热温仪；所述集成传感器用于采集温度、湿度、光照、噪音、粉尘和气体信息；所述摄像头用于采集视频画面；所述扫码相机分别用于采集饲养动物信息和位置信息，所述红外热温仪用于采集饲养动物的体温信息。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统，所述的送料模块包括用于盛放饲料的料斗，料斗的下方的出料口连接送料装置，送料装置的出料口设置在送料小车的底侧壁上；所述送料装置与工控机连接，工控机根据采集的饲养动物信息进行送料指令调整，用于定时和/或定量的投放饲料。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统，所述的送料模块还包括用于测量料斗重量的承重报警装置。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统，所述行走模块包括位于送料小车底部的底盘装置，底盘装置上设有用于行走的驱动轮和位于四角处的支撑轮。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统的装置，该送料小车包括小车底盘，小车底盘的两侧中部设有驱动电机，驱动电机的输送端经减速器连接有驱动轮；所述小车底盘的四角处分别设有脚轮罩，脚轮罩下方设有万向轮，脚轮罩的上方固定连接有第一支撑杆，相邻第一支撑杆之间设有第一连接杆，第一连接杆上设有底盘盖板；所述底盘盖板上设有安装架和第二支撑杆；所述安装架上设有送料装置；所述第二支撑杆的上端设有第二连接杆；所述第二连接杆上架设有料斗，料斗的下端与送料装置相连通；所述小车底盘的中部设有第一扫码相机，扫码相机的镜头方向竖直向下；所述第一扫码相机的一侧设有机架，机架上设有工控机；所述小车底盘的另外两侧分别设有激光导航装置和电源模块；所述电源模块包括设置在小车底盘上的锂电池，锂电池的一侧连接有充电插口，充电插口的顶端设有红外线光电传感器；所述小车底盘的侧面上固定有钣金面板，钣金面板上设有摄像头；所述第二支撑杆上设有第二扫码相机，所述钣金面板的顶面设有红外热像仪，前后两侧的钣金面板的中部还设有超声波传感器；所述第二连接杆经固定件连接有集成传感器；所述驱动电机、送料装置、第一扫码相机、激光导航装置、锂电池、红外线光电传感器、摄像头、集成传感器、红外热像仪和超声波传感器分别与工控机相连。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统的装置，所述送料装置包括固定在安装架上的输料筒，输料筒通过弹性硅胶垫片与料斗相连通；所述的输料筒内设有螺旋送料轴，螺旋送料轴的一端连接有输料电机；所述输料筒的端部连通有出料滑道。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统的装置，所述小车底盘的两侧设有支撑架，支撑架的两端与小车底盘之间设有导向轴和减震轴；所述减震轴上设有弹簧；所述驱动轮和减速器之间设有滑座，滑座与导向轴、滑座与减震轴均可滑动连接；所述弹簧套设在减震轴后两端分别与滑座的中间阶梯端面和支撑架的下底面相抵；所述支撑架上还设有位于驱动轮和滑座之间的防尘板。
前述的移动式环境监控自动饲喂系统的装置，所述钣金面板上还设有多根条形灯，所述钣金面板上设有与工控机连接的工控机开关；所述钣金版面还嵌设有与电源模块连接的急停开关和空气开关；所述机架的下方还设有低功耗模块；所述料斗与第二连接杆的连接处还设有承重报警装置。
与现有技术相比，本发明通过将工控机、电源模块、送料模块、环境监控模块和行走模块集成在送料小车上；利用电源模块为送料小车提供电能用于运行，在运行过程中，行走模块通过接受工控机行走指令进行行走，环境监控模块采集环境信息并发生至工控机，实时地监控养殖环境，便于生产者进行管理，且工控机根据环境信息判断行走位置，然后下发送料指令至送料模块，使送料模块进行饲料投放饲喂，由此本发明可以使得养殖过程精确化、自动化、机械化，使养殖易于操作，大大的提高了养殖的成效。进一步地，本发明利用工控机可以进行送料小车的路径规划，使其按照巡逻路线行走和往返式饲喂行走两种方式进行，在巡逻路线行走时，环境监控模块采集的环境信息包括温度、湿度、光照、噪音、粉尘、气体信息、位置信息和视频画面，用于反馈养殖环境的实时数据，使得生产者监控查看方便；在往返式饲喂行走时，除了上面的养殖环境的实时数据反馈之外，还利用第二扫码相机进行饲养动物信息的扫码采集，利用红外热温度采集饲养动物的体温信息，并结合视频画面进行于定时和/或定量的投放饲料以及饲养动物的健康监控，便于智能化饲喂。本发明还在行走模块中设置激光导航装置，测量送料小车与障碍物之间的距离，并结合超声波传感器用于躲避障碍物，使得送料小车行走方便。再进一步地，本发明还提供了一种送料小车装置，利用驱动电机带动驱动轮行走，小车底盘上四角处的万向轮辅助行走以及支撑，然后将工控机设置在机架上，机架与小车底盘进行固定，防止工控机之间与小车底盘直接接触，用于保护工控机；本发明利用小车底盘进行安装电源模块、扫描相机、红外线光电传感器和激光导航装置，再利用钣金面板安装摄像头和集成传感器，使其集成于送料小车上，集成度高，安装连接方便，便于各个零部件的结合使用。在小车底盘上利用脚轮罩安装第一支撑杆，第一支撑杆之间利用第一连接杆和第二连接杆的连接固定，然后将料斗安装在第二连接杆上，非常的稳固，料斗的下方连接的送料装置则设置在第一连接杆的安装架上，送料装置则与工控机连接，用于定时定量的进行输料饲喂，省去人工操作，提高效率。再进一步地，本发明优化了驱动轮的连接结构，使其行走时减震平稳，并利用防尘板对其进行保护。再进一步地，通过设置条形灯方便识别，设置急停开关便于在紧急情况下关闭，设置承重报警装置便于添加饲料。本发明面向中小型猪场，将实际中最迫切的环境监控、定量饲喂系统集成在移动平台上，环境监控集成温湿度、氨气、硫化氢、粉尘、噪音等传感器，通过送料小车可以自动/半自动的围绕猪舍进行环境参数采集；准定量饲喂系统通过往复式料斗进行准定量饲喂，结合送料小车可以极大减少固定投料线。因此本发明可以极大减少现有自动化设备硬件数量，且从实际出发，突出主要需求，降低设备成本，为中小型猪场实际应用提供实例。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是送料小车的行走示意图；
图3是本发明的送料小车结构示意图；
图4是小车底盘结构示意图；
图5是小车底盘的内部结构示意图；
图6是送料小车的内部结构示意图；
图7是螺旋送料轴结构示意图；
图8是料斗装配结构示意图；
图9是小车底盘仰视立体结构示意图；
图10是小车底盘的内部结构示意图；
图11是小车底盘另一侧面的内部结构示意。
附图标记：
1、小车底盘；2、驱动电机；3、减速器；4、驱动轮；5、脚轮罩；6、万向轮；7、第一支撑杆；8、第一连接杆；9、第二连接杆；10、安装架；11、送料装置；12、料斗；13、扫码相机；14、机架；15、工控机；16、激光导航装置；17、电源模块；18、锂电池；19、充电插口；20、红外线光电传感器；21、钣金面板；22、摄像头；23、集成传感器；24、输料筒；25、螺旋送料轴；26、输料电机；27、出料滑道；28、支撑架；29、导向轴；30、减震轴；31、弹簧；32、滑座；33、防尘板；34、条形灯；35、工控机开关；36、急停开关；37、空气开关；38、低功耗模块；39、承重报警装置；40、第一连接端口；41、第二连接端口；42、红外热像仪；43、第二扫码相机；44、超声波传感器；45、第二支撑杆；46、底盘盖板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：移动式环境监控自动饲喂系统，包括送料小车，送料小车上设有工控机、电源模块、送料模块、环境监控模块和行走模块；所述电源模块用于给送料小车提供电能用于运行；所述行走模块接收工控机行走指令进行行走；在行走模块行走过程中，环境监控模块采集环境信息并发送至工控机，工控机根据环境信息判断行走位置，然后下发送料指令至送料模块，使送料模块进行饲料投放饲喂。
实施例2：移动式环境监控自动饲喂系统，包括送料小车，如图1所示，送料小车上设有工控机、电源模块、送料模块、环境监控模块和行走模块；所述工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机主板、CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。本实施例中的工控机的型号为研祥工控机M50，可以通过市售获得；所述电源模块用于给送料小车提供电能用于运行；所述行走模块接收工控机行走指令进行行走；所述的环境监控模块包括与工控机连接的集成传感器、摄像头、2个扫码相机和红外热温仪，所述的集成传感器、摄像头扫码相机和红外热温仪，均可通过市售获得；所述集成传感器用于采集温度、湿度、光照、噪音、粉尘和气体信息；所述摄像头用于采集视频画面；所述红外热温仪用于采集饲养动物的体温信息，用于饲养动物的健康监控，所述扫码相机分别用于采集饲养动物信息和位置信息；其中镜头朝下的扫码相机扫地上的二维码，这些二维码只有在转弯的地方才有，扫码相机扫到转弯二维码并发送至工控机，由工控机控制转弯；另一个扫码相机扫猪舍栏上的二维码，这些二维码记录猪舍内饲养猪的信息，包括怀孕母猪(一个母猪一栏)或者这个围栏内多只猪(小猪或成长猪是多个一栏的)的喂食信息；所述的送料模块包括用于盛放的料斗，料斗的下方的出料口连接送料装置，送料装置的出料口设置在送料小车的底侧壁上；所述送料装置与工控机连接，工控机根据采集的饲养动物信息进行送料指令调整，用于定时和/或定量的投放饲料。所述的送料模块还包括用于测量料斗重量的承重报警装置，该承重报警装置为压力贴片，在料斗最上端4个折边下面，可以对称放置2个或者4个，可以称重料斗和饲料一起的重量，为了避免料斗下方的送料装置重量干扰，料斗的出料口和送料装置的对接通过橡胶或者硅胶弹性连接。所述行走模块包括位于送料小车底部的底盘装置，底盘装置上设有用于行走的驱动轮和位于四角处的支撑轮；所述底盘上还设有激光导航装置，所述的激光导航装置采用的是北洋UAM-05LP,可以通过市售获得；所述的激光导航装置用于导航走直线，同时猪舍栏上的二维码也起到导航的作用；所述的激光导航装置与工控机连接。在行走模块行走过程中，环境监控模块采集环境信息并发生至工控机，工控机根据环境信息判断行走位置，然后下发送料指令至送料模块，使送料模块进行饲料投放饲喂。具体地，所述行走指令通过事先在工控机中进行设定或由控制服务器进行远程遥控，利用摄像头拍摄的信息可以进行手动调节，并结合激光导航装置进行导航和避障，如图2所示，所述的行走指令包括沿场地周边的巡逻路线行走和往返式饲喂行走；在执行行走指令时，送料小车事先进行充电和补料，由最近点进行充电，充电插口上设置红外线光电传感器，用于充电定位；补料时利用承重报警装置进行补料称重测量；然后在起点处执行行走指令，当在巡逻路线行走时，送料小车围绕养殖场地周边进行巡逻，并由所述环境监控模块采集环境信息，包括温度、湿度、光照、气体信息、位置信息和视频画面，用于反馈养殖环境的实时数据，使得生产者监控查看方便；在往返式饲喂行走时，送料小车在猪槽之间进行行走，行走时还通过扫码相机扫码地上的二维码获取猪槽内养殖猪的信息(需要说明的是，在猪进入猪槽饲养时就由二维码信息在事先已经记录好相关信息，并经常性的更新)，包括母猪，公猪、幼猪、孕猪等，根据饲养动物的信息，工控机按照设定的程序控制送料装置，用于定时和/或定量的投放饲料。
实施例3：实现移动式环境监控自动饲喂系统的装置，如图3所示，该送料小车包括小车底盘1，如图4和图5所示，小车底盘1的两侧中部设有驱动电机2，驱动电机2的输送端经减速器3连接有驱动轮4；所述的驱动电机2的型号为SM0602GSS-KCF-NNV,减速器3采用的是神力减速机；所述小车底盘1的四角处分别设有脚轮罩5，脚轮罩5下方设有万向轮6；所述脚轮罩5的上方固定连接有第一支撑杆7，相邻第一支撑杆7之间设有第一连接杆8；如图6所示，第一连接杆8上设有底盘盖板46；所述底盘盖板46上设有安装架10和第二支撑杆45；所述安装架10上设有送料装置11；所述第二支撑杆45的上端设有第二连接杆9；所述第一支撑杆7、第一连接杆8、安装架10、第二支撑杆45和第二连接杆9均采用的是铝型材；所述送料装置11包括固定在安装架10上的输料筒24，输料筒24与料斗12相连通；如图7所示，所述的输料筒24内设有螺旋送料轴25，螺旋送料轴25的一端连接有输料电机26；所述输料筒24的端部连通有出料滑道27；所述第二连接杆9上架设有料斗12，料斗12的下端与送料装置11相连通,所以料斗12和送料装置11之间通过一个弹性硅胶连接起来；如图8所示，所述料斗12与第二连接杆9的连接处还设有承重报警装置39，该承重报警装置为压力贴片。如图5和图9所示，所述小车底盘1的中部通过1000EXJv相机罩固定设有第一扫码相机13，第一扫码相机13的镜头有遮光光且方向竖直向下；如图10所示，所述第一扫码相机13的一侧设有机架14，机架14上设有工控机15，所述机架14的下方还设有低功耗模块38，保证送料小车在闲置状态下输出低功率，例如不喂料、不巡逻或定点观测；如图11所示，所述小车底盘1的另外两侧分别设有激光导航装置16和电源模块17，所述的激光导航装置16采用的是北洋UAM-05LP,可以通过市售获得；所述电源模块17包括设置在小车底盘1上的锂电池18，锂电池18通过电池约束钣金进行固定，锂电池18的一侧连接有充电插口19，充电插口19为充电桩尼龙ABS座；充电插口19的顶端设有红外线光电传感器20；如图3和图6所示，所述小车底盘1的侧面上固定有钣金面板21，钣金面板21上设有摄像头22；所述第二支撑杆45上设有第二扫码相机43，所述钣金面板21的顶面设有红外热像仪42，前后两侧的钣金面板21的中部还设有超声波传感器44；所述第二连接杆9经固定件连接有集成传感器23；所述驱动电机2、送料装置11、第一扫码相机13、激光导航装置16、锂电池18、红外线光电传感器20、摄像头22、集成传感器23、红外热像仪42和超声波传感器44分别与工控机15相连。
如图5和图10所示，所述小车底盘1上还设有多个第一连接端口40和第二连接端口41，用于工控机15与其他装置连接时的走线和接口。该装置利用驱动电机2带动驱动轮4行走，小车底盘1上四角处的万向轮6辅助行走以及支撑，然后将工控机15设置在机架14上，机架14与小车底盘1进行固定，防止工控机15之间与小车底盘1直接接触，用于保护工控机15；本发明利用小车底盘1进行安装电源模块17、第一扫码相机13、红外线光电传感器20和激光导航装置16，再利用钣金面板21安装摄像头22和集成传感器23，使其集成于送料小车上，集成度高，安装连接方便，便于各个零部件的组合使用。在小车底盘1上利用脚轮罩5安装第一支撑杆7，第一支撑杆7之间利用第一连接杆8连接固定，然后将料斗12安装在第二连接杆9上，非常的稳固，料斗12的下方连接的送料装置11则设置在底盘盖板46的安装架10上，送料装置11则与工控机15连接，用于定时定量的进行输料饲喂，省去人工操作，提高效率。
进一步地，如图10所示，所述小车底盘1的两侧设有支撑架28，支撑架28的两端与小车底盘1之间设有导向轴29和减震轴30；所述减震轴30上设有弹簧31；所述驱动轮4和减速器3之间设有滑座32，滑座32与导向轴29、滑座32与减震轴30均可滑动连接；所述弹簧31套设在减震轴30后两端分别与滑座32的中间阶梯端面和支撑架28的下底面相抵；所述支撑架28上还设有位于驱动轮4和滑座32之间的防尘板33；本发明优化了驱动轮4的连接结构，弹簧31压在滑座32上，给于驱动轮4压力提高摩擦力并能起到减震作用，使其行走时减震平稳，同时利用防尘板33对其进行保护；在需要转向时，可以利用驱动轮的不同动作进行，例如一侧驱动轮转动，另一侧的驱动轮不转动既可。
再进一步地，如图3所示，所述钣金面板21上还设有多根条形灯34，所述钣金面板上设有与工控机连接的工控机开关35，通过设置条形灯34方便识别；如图3和图10所示，所述钣金版面还嵌设有与电源模块17连接的急停开关36和空气开关37，设置急停开关36便于在紧急情况下关闭；设置空气开关37用于保护和断电的，整个电源的输出必须经过空气开关，如果短路或者电流异常会跳闸，提高装置的整体安全性，检修的时候可以手动关闭输出。
综上所述，本发明通过将工控机、电源模块、送料模块、环境监控模块和行走模块集成在送料小车上；利用电源模块为送料小车提供电能用于运行，在运行过程中，行走模块通过接受工控机行走指令进行行走，环境监控模块采集环境信息并发生至工控机，实时地监控养殖环境，便于生产者进行管理，且工控机根据环境信息判断行走位置，然后下发送料指令至送料模块，使送料模块进行饲料投放饲喂，由此本发明可以使得养殖过程精确化、自动化、机械化，使养殖易于操作，大大的提高了养殖的成效。本发明通过可以使得养殖过程精确化、自动化、机械化，使养殖易于操作，大大的提高了养殖的成效。
