基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法及智能终端

本发明涉及畜禽养殖，尤其涉及一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法及智能终端。

背景技术：

1、畜禽养殖场的全局管控是规模化养殖过程中的重要环节，旨在为动物提供适宜的生长环境，保障畜禽的健康状态与生产效益。

2、目前，畜禽养殖环场的控制主要依赖于预先设定的或者固定阶段的参数，例如采用按畜禽日龄来设定温湿度的方式来进行维护与控制。然而，这种控制方式导致实际的调控结果往往偏离畜禽真实的生理需求，难以适应复杂多变的动态养殖环境。

3、此外，现有的管控系统多为相互孤立的子单元，往往仅针对单一维度的物理指标进行被动式响应，难以打破感知端与执行端之间的数据壁垒。这种缺乏全局统筹与多维信息深度融合的模式，导致系统在面临复杂场景时，不仅难以精准契合动物真实的生理舒适度，也无法兼顾整体运行的经济性与高效性，难以实现真正的全局协同管控。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法及智能终端，用以解决现有技术中管控模式维度单一、各子系统相互孤立，导致调控结果偏离畜禽真实生理需求且无法兼顾整体运行经济性的缺陷，实现多源数据的深度融合与全维决策，从而在保障畜禽健康状态与生产效益的同时，达成养殖场多设备的全局协同与高效管控。

2、本发明提供一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，包括如下步骤：

3、获取目标养殖区域的全域监测数据和能耗成本参数，所述全域监测数据包括环境参数数据、有害气体浓度数据、动物状态数据和设备数据；

4、基于所述环境参数数据和所述动物状态数据，确定动态等效环境应激指数；

5、将所述动态等效环境应激指数、所述有害气体浓度数据、所述动物状态数据、所述设备数据以及所述能耗成本参数，输入至全维决策模型，获取所述全维决策模型输出的全局协同调控量；

6、根据所述全局协同调控量，生成全局管控指令，并将所述全局管控指令发送至目标调控设备。

7、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，基于所述环境参数数据和所述动物状态数据，确定动态等效环境应激指数，包括：

8、获取所述环境参数数据中的目标环境参数，所述目标环境参数包括温度参数、湿度参数、风速参数和辐射温差参数；

9、基于所述动物状态数据，确定与所述目标环境参数对应的目标动态权重因子，所述目标动态权重因子包括温度动态权重因子、湿度动态权重因子、风速动态权重因子以及辐射温差动态权重因子；

10、基于所述目标环境参数与所述目标动态权重因子进行加权融合，得到所述动态等效环境应激指数。

11、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，所述动态等效环境应激指数，是基于以下数学模型得到的：

12、；

13、其中，为时刻的动态等效环境应激指数，为温度参数，为湿度参数，为风速参数，为辐射温差参数，为温度动态权重因子，为湿度动态权重因子，为风速动态权重因子，为辐射温差动态权重因子。

14、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，所述获取目标养殖区域的全域监测数据，包括：

15、利用多种类型的物理通信接口，接收来自多源异构传感器的原始传感数据；其中，所述原始传感数据基于多种不同的底层通信协议进行传输；

16、利用预设的协议转换引擎对所述多种不同的底层通信协议进行统一解析，将所述原始传感数据转换为统一的标准数据协议类型，得到标准传感数据；

17、对所述标准传感数据进行加密处理，得到加密共享数据；

18、将所述加密共享数据写入预设的共享存储区域，并将所述标准传感数据确定为所述全域监测数据；

19、所述目标养殖区域内配置有分布式终端，所述分布式终端包括数据控制类终端和数据采集类终端；

20、其中，所述数据控制类终端和所述数据采集类终端内均配置有独立的共享数据存储区域，各个所述共享数据存储区域分别与数据交互总线通信连接；

21、所述全域监测数据是所述数据控制类终端通过所述数据交互总线，获取各个所述数据采集类终端的共享数据存储区域内的所述加密共享数据，并对所述加密共享数据进行解密之后得到的。

22、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，将所述动态等效环境应激指数、所述有害气体浓度数据、所述动物状态数据、所述设备数据以及所述能耗成本参数，输入至全维决策模型，获取所述全维决策模型输出的全局协同调控量，包括：

23、基于所述动态等效环境应激指数和预设应激阈值，构建动物舒适度约束条件；

24、基于所述有害气体浓度数据和预设浓度阈值，构建环境安全约束条件；

25、根据所述动物状态数据、所述设备数据、所述能耗成本参数以及候选调控量，构建目标函数；

26、基于所述动物舒适度约束条件和所述环境安全约束条件，求解所述目标函数，得到所述全局协同调控量。

27、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，根据所述动物状态数据、所述设备数据、所述能耗成本参数以及候选调控量，构建目标函数，包括：

28、获取所述能耗成本参数中的分时电价系数和储能损耗系数；

29、基于所述设备数据和所述候选调控量，确定目标调控设备的设备运行功率，根据所述设备运行功率确定电网购电功率；

30、根据所述电网购电功率与所述分时电价系数，得到预测购电成本；

31、根据储能设备的预测放电功率与所述储能损耗系数，得到预测损耗成本；

32、基于所述预测购电成本与所述预测损耗成本，构建所述目标函数。

33、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，所述动物状态数据是基于以下步骤得到的：

34、获取所述目标养殖区域的多模态信息，所述多模态信息包括可见光图像、红外热成像数据以及声音数据；

35、对所述多模态信息进行时空对齐与关联分析，得到所述动物状态数据；

36、其中，所述可见光图像的当前采集频率，是基于以下步骤得到的：

37、获取所述目标养殖区域的历史连续图像帧，并计算所述历史连续图像帧中相邻两帧图像之间的像素差变化率；

38、根据所述像素差变化率与预设调节系数，计算得到频率调节量；

39、将基础采集频率与所述频率调节量进行求和计算，得到所述当前采集频率。

40、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，所述可见光图像的当前采集频率，是基于以下数学模型得到的：

41、；

42、其中，为时刻的工作帧率，为基础监控帧率，为前后帧间图像像素差的变化率，为预设调节系数。

43、根据本发明提供的一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法，所述全域监测数据是通过控制移动监测设备沿预设物理引导路径移动至目标采集位置进行采集得到的；

44、其中，所述控制移动监测设备沿预设物理引导路径移动至目标采集位置，具体包括：

45、若确定所述移动监测设备行驶至所述预设物理引导路径的交叉判断点，且当前调度指令为直行指令，则获取所述移动监测设备的当前行驶速度、预设路径跨度参数、补偿距离常数；

46、将所述预设路径跨度参数与所述补偿距离常数进行求和计算，得到目标盲行距离；

47、基于所述目标盲行距离与所述当前行驶速度的比值，得到盲行延时时间，并实时获取当前盲行时长；

48、若所述当前盲行时长小于或等于所述盲行延时时间，则暂停处理所述移动监测设备的路径引导检测信号，并控制所述移动监测设备按照所述当前行驶速度保持直行运动；

49、若所述当前盲行时长大于所述盲行延时时间，则恢复处理所述路径引导检测信号，并控制所述移动监测设备移动至所述目标采集位置。

50、本发明还提供一种基于全域感知的畜禽养殖场全局管控终端，包括如下模块：

51、传感模块，用于采集目标养殖区域的全域监测数据；其中，所述传感模块包括环境传感器阵列、图像采集终端以及导航传感器组件；

52、通信模块，包括数据交互总线、网络通信接口以及多种物理通信接口；所述通信模块用于实现所述全域监测数据在不同终端间的侦听与共享，以及与外部网络的通信连接；

53、扩展模块，通过所述物理通信接口与所述通信模块相连，用于根据养殖场景需求进行功能电路的模块化扩展；

54、调控执行模块，包括多种控制接口，用于与目标调控设备连接并下发全局管控指令；

55、控制模块，分别与所述传感模块、所述通信模块、所述扩展模块以及所述调控执行模块信号连接，所述控制模块用于实现如上述任一种所述基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法。

56、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法。

57、本发明提供的基于全域感知的畜禽养殖场全局管控方法及智能终端，通过融合实时的动物状态数据与环境参数来构建动态等效环境应激指数，并结合多维度的全域监测数据和能耗成本参数进行综合分析决策，从而能够实现以动物实时动态需求为核心的精准协同控制，有效适应复杂多变的动态养殖环境。