CN115836653B - 用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，属于智能控制技术领域；包括以下步骤：通过压力传感器获取饲料槽的压力曲线；将时间点序列中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值的均值作为该时间点的饲料残余量；获取所有两个时间点对应的饲料残余量的变化量；根据所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量获取投食预测量；根据当前时间点的饲料残余量及饲料投喂量控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料。本发明实现单个饲料槽投食量的精准控制，降低了饲料槽内的食物积累量，从而降低了食物霉变的可能性，有利于养殖动物的健康生长。

Description

用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法。

背景技术

养殖动物的过程中，通常采用养殖饲料自动投喂机械化技术将调配好的饲料通过料管送入各舍料塔，然后由输送机将饲料输入每个动物对应的饲料槽，再利用自动化电脑控制箱定时定量给料，控制每个动物的进食量，使饲喂实现全部自动化，避免人工饲喂时给料不准和饲料的浪费。

目前，采用现有塞片式自动喂料系统的自动化养殖中，往往对饲料槽每次投放时，都是定量投放，但是不同养殖动物的食量不同，可能导致不同饲料槽会有不同程度的残留饲料，如果残留过多过久，则容易导致积累饲料发霉，不利于养殖动物的生长。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，该方法实现单个饲料槽投食量的精准控制，降低了饲料槽内的食物积累量，从而降低了食物霉变的可能性，有利于养殖动物的健康生长。

本发明的目的是提供一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，包括以下步骤：

通过压力传感器获取饲料槽的压力曲线；其中，压力曲线的横坐标为时间点，纵坐标为时间点对应饲料槽的压力值；

根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取每个时间点对应的方差；获取方差为零所对应的时间点序列；将时间点序列中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值的均值作为该时间点的饲料残余量；其中，将方差不为零所对应时间点的饲料残余量设为零；

根据时间点序列中所有相邻两个时间点对应的饲料残余量获取所有两个时间点对应的饲料残余量的变化量；

根据任意连续小于零的变化量的累加值，获取饲料槽对应养殖动物在任意连续小于零的变化量所对应时间段的进食量；根据所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量获取投食预测量；

根据投食预测量及饲料槽对应当前时间点的饲料残余量获取饲料投喂量；

根据当前时间点的饲料残余量及饲料投喂量控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料。

在一实施例中，所示投食预测量是将所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量通过最小二乘法进行非线性拟合而获取的。

在一实施例中，每个时间点对应的方差是按照以下步骤获取：

根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取以每个时间点对应的压力值为中心的压力值序列；将压力值序列中的方差值作为该时间点对应的方差；依次获取每个时间点对应的方差；其中，将压力曲线的两端的时间点所对应的压力值序列中所缺少的数据点进行补零处理。

在一实施例中，获取每个时间点对应的方差过程中，每个时间点左右两侧邻域中至少取11个时间点。

在一实施例中，两个时间点对应的饲料残余量的变化量是根据在时间点序列中相邻两个时间点对应的饲料残余量的差值而获取的。

在一实施例中，向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料过程中，

设置残余量阈值；

若当前时间点的饲料残余量小于残余量阈值时，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并加上0.5倍的残余量阈值的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于残余量阈值，且小于1.5倍的残余量阈值时，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于1.5倍的残余量阈值，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并减去0.5倍的残余量阈值的饲料。

在一实施例中，所述残余量阈值设置为50克。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，该方法通过记录每个饲料槽压力曲线，计算得到了每个饲料槽内饲料残余量，以此准确预估出每个饲料槽对应养殖动物的进食量，并根据当前时间点的残余量和进食量的变化值，可以估算出对养殖动物的投食量，根据对养殖动物的投食量即可得到投食控制量，完成自动化养殖的饲料投放智能控制；实现单个饲料槽投食量的精准控制，降低了饲料槽内的食物积累量，从而降低了食物霉变的可能性，有利于养殖动物的健康生长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法的实施例总体步骤的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要是针对在养殖动物的过程中，由于动物的吃的食量不同，导致饲料槽会有不同程度的残留饲料，如果残留过多过久，则容易导致积累饲料发霉，不利于养殖动物的生长。为此，本发明通过记录每个饲料槽压力曲线，计算得到了每个饲料槽内饲料残余量。并以此准确预估每个饲料槽对应养殖动物的进食量，用于实现单个饲料槽投食量的精准控制，降低了饲料槽内的食物积累量，从而降低了食物霉变的可能性，有利于养殖动物的健康生长。

本发明提供的一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，参见图1所示，包括以下步骤：

S1、通过压力传感器获取饲料槽的压力曲线；其中，压力曲线的横坐标为时间点，纵坐标为时间点对应饲料槽的压力值；

需要说明的是，通过每个饲料槽底部加装压力传感器，通过压力传感器可得到各饲料槽的压力曲线，在压力曲线不在变化时，可以得到不同时刻饲料槽内的残余量。每个饲料槽对应一个养殖动物；养殖动物可以包括牛、羊或猪等；

在本实施例中，通过在每个饲料槽底部加装压力传感器，通过压力传感器可得到每个饲料槽的压力曲线，其中在每个饲料槽的压力曲线中，横坐标为时间点，纵坐标为时间点对应饲料槽的压力值。其中每一个饲料槽对应了一条饲料槽压力曲线。

在获取每个饲料槽的压力曲线后，用于在投放饲料和在养殖动物进食时，会对饲料槽造成冲击，导致压力值变化，所以可通过获取平稳时间段的压力值，来得到各饲料槽饲料残余量。具体如下：

S2、获取每个时间点的饲料残余量；

根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取每个时间点对应的方差；获取方差为零所对应的时间点序列；将时间点序列中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值的均值作为该时间点的饲料残余量；其中，将方差不为零所对应时间点的饲料残余量设为零；依次获取每个时间点的饲料残余量。

由于只有压力稳定时段的压力才能表示饲料槽的残余量，所以获取第n个饲料槽在第i平稳时间点的压力值；其中横坐标时间单位为秒，纵坐标单位为克。具体每个时间点对应的方差是按照以下步骤获取：根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取以每个时间点对应的压力值为中心的压力值序列；将压力值序列中的方差值作为该时间点对应的方差；依次获取每个时间点对应的方差；其中，将压力曲线的两端的时间点所对应的压力值序列中所缺少的数据点进行补零处理；获取每个时间点对应的方差过程中，每个时间点左右两侧邻域中至少取11个时间点。

在本实施例中，可以通过建立时间窗口，对压力曲线上的时间点进行遍历，将每个时间点作为窗口内的中心点；将每个窗口内时间点对应的压力值的方差值赋予每个窗口内中心时间点对应的方差；当方差值为0时对应窗口内的时间点所构成的一个时间段为平稳时间段，进而将该窗口内时间点对应的压力值的均值赋予该窗口内中心时间点的饲料残余量。需要说明的是，在本实施例中，选取时间长度为11秒作为时间段窗口的长度，其中，可根据具体实施场景对窗口的长度进行调整；通过以时间点作为时间段窗口的中心点，计算时间段窗口内11个压力值之间的方差值，其中方差值为0对应的窗口；将方差值为0对应的窗口内时间点对应的压力值的均值赋予该窗口内中心时间点的饲料残余量。其中，在压力曲线的两端不够的数据点进行补零操作。

对于方差不为零所对应时间点，则是由于当前正在投放饲料或者养殖动物造成，所导致所测数据无法作为有效评估的原因，进而在计算各时间点的对应饲料槽内的饲料残余量时，对于方差值不为0的时间点，对应饲料槽内的饲料残余量值记为空，即不做记录。

进而得到每个饲料槽在不同时间点所对应的饲料残余量。

在得到每个饲料槽在不同时间点所对应的饲料残余量后，可以根据残余量的变化进行投喂量的自动调整；具体如下：

S3、获取饲料槽对应养殖动物的进食量；

根据时间点序列中所有相邻两个时间点对应的饲料残余量获取所有两个时间点对应的饲料残余量的变化量；根据任意连续小于零的变化量的累加值，获取饲料槽对应养殖动物在任意连续小于零的变化量所对应时间段的进食量；

两个时间点对应的饲料残余量的变化量是根据在时间点序列中相邻两个时间点对应的饲料残余量的差值而获取的。

在本实施例中，每个饲料槽内饲料残余量的变化值的获取方式为：在得到各饲料槽在不同时间点所对应的饲料残余量后，通过将时间点序列中的第个时间点所对应的饲料残余量记为，与时间点序列中的第时间点所对应的饲料残余量记为进行做差，得到在两个时间点之间饲料残余量的变化值记为；需要说明的是，第个时间点与第时间点并不一定是时间上连续的。

在得到时间点序列中相邻两个时间点之间饲料残余量的变化值后，变化值就表示在当前时段饲料槽内的变化量，其中如果则表示该饲料槽所对应的养殖动物在进食，如果，表示该饲料槽又进行了投食；

由于养殖动物在进食时有可能在一次投食后，出现多次进食的可能，所以为了得到每次投食之间总的养殖动物的食量；所以将所有连续出现小于零的变化值进行相加，当遇到一个大于零的变化值后，可以将小于零的变化值累加值记为，作为该饲料槽对应养殖动物在连续小于零的变化值的时间段的进食量。其中t为第t段连续小于零的变化量的时间段。

进而得到各饲料槽对应养殖动物在t时间段的进食量，并能得到与t时间段相邻的两个大于零的变化量的作为两次饲料的投放量。

S4、获取饲料投喂量；

根据所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量获取投食预测量；根据投食预测量及饲料槽对应当前时间点的饲料残余量获取饲料投喂量；

所示投食预测量是将所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量通过最小二乘法进行非线性拟合而获取的。

在本实施例中，由于养殖动物的成长，则进食量必定会有变化，所以在得到不同时间段后养殖动物的进食量后，通过最小二乘法进行非线性拟合，得到每次投喂后的养殖动物的进食量，即为养殖动物的投食预测量；由S1中可以得到当前所得的饲料槽内饲料残余量，用下一次投喂时所预测的投食预测量减去当前饲料槽内饲料残余量，可以得到当前的饲料投喂量。

S5、根据当前时间点的饲料残余量及饲料投喂量控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料。

在本实施例中，向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料过程中，

设置残余量阈值；

若当前时间点的饲料残余量小于残余量阈值时，说明养殖动物吃的比较干净，则投喂时可适当增加饲料，因为预测会存在一定误差；其中增加值为0.5倍的残余量阈值重的饲料值；则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并加上0.5倍的残余量阈值的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于残余量阈值，且小于1.5倍的残余量阈值时，则认为当前饲料槽内参与饲料量为合理范围；则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于1.5倍的残余量阈值，说明至此之前投喂过多，养殖动物吃剩较多，则当前投喂时可适当检减少饲料；因为预测会存在一定误差，其中减少值为0.5倍的残余量阈值重的饲料值；则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并减去0.5倍的残余量阈值的饲料。

需要说明的是，残余量阈值是根据具体实施场景进行的设置的，而在本实施例中取50克。

在本实施例中，在每次给饲料槽中投放饲料时，可以设置固定的时间区间，当到每一测投放时间点作为当前时间点时，则要进行对当前时间点之前的所有压力值进行经S1~S4分析获取当前的投食预测量，在经过当前的投食预测量及当前时间点的饲料残余量控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料。

本发明提供的一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，该方法通过记录每个饲料槽压力曲线，计算得到了每个饲料槽内饲料残余量，以此准确预估出每个饲料槽对应养殖动物的进食量，并根据当前时间点的残余量和进食量的变化值，可以估算出对养殖动物的投食量，根据对养殖动物的投食量即可得到投食控制量，完成自动化养殖的饲料投放智能控制；实现单个饲料槽投食量的精准控制，降低了饲料槽内的食物积累量，从而降低了食物霉变的可能性，有利于养殖动物的健康生长。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过压力传感器获取饲料槽的压力曲线；其中，压力曲线的横坐标为时间点，纵坐标为时间点对应饲料槽的压力值；

根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取每个时间点对应的方差；获取方差为零所对应的时间点序列；将时间点序列中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值的均值作为该时间点的饲料残余量；其中，将方差不为零所对应时间点的饲料残余量设为零；

根据时间点序列中所有相邻两个时间点对应的饲料残余量获取所有两个时间点对应的饲料残余量的变化量；

根据任意连续小于零的变化量的累加值，获取饲料槽对应养殖动物在任意连续小于零的变化量所对应时间段的进食量；根据所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量获取投食预测量；

根据投食预测量及饲料槽对应当前时间点的饲料残余量获取饲料投喂量；

根据当前时间点的饲料残余量及饲料投喂量控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料。

2.根据权利要求1所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，所述投食预测量是将所有连续小于零的变化量所对应时间段的进食量通过最小二乘法进行非线性拟合而获取的。

3.根据权利要求1所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，每个时间点对应的方差是按照以下步骤获取：

根据压力曲线中每个时间点与其邻域多个时间点所对应的压力值获取以每个时间点对应的压力值为中心的压力值序列；将压力值序列中的方差值作为该时间点对应的方差；依次获取每个时间点对应的方差；其中，将压力曲线的两端的时间点所对应的压力值序列中所缺少的数据点进行补零处理。

4.根据权利要求3所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，获取每个时间点对应的方差过程中，每个时间点左右两侧邻域中至少取11个时间点。

5.根据权利要求1所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，两个时间点对应的饲料残余量的变化量是根据在时间点序列中相邻两个时间点对应的饲料残余量的差值而获取的。

6.根据权利要求1所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料过程中，

设置残余量阈值；

若当前时间点的饲料残余量小于残余量阈值时，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并加上0.5倍的残余量阈值的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于残余量阈值，且小于1.5倍的残余量阈值时，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量的饲料；

若当前时间点的饲料残余量大于1.5倍的残余量阈值，则控制投放饲料的设备向饲料槽内投放对应饲料投喂量并减去0.5倍的残余量阈值的饲料。

7.根据权利要求6所述的用于自动化养殖的饲料投放智能控制方法，其特征在于，所述残余量阈值设置为50克。

Images