一种盘状平台的鸡只个体自动称重设备及方法

1.本发明涉及一种家禽智慧化养殖技术领域，特别是关于一种盘状平台的鸡只个体自动称重设备及方法。


背景技术：

2.近年来，随着消费量的不断增加，家禽养殖业逐渐向着规模化、集约化发展。养殖规模扩大决定了原有的生产和管理方式注定要向自动化、智能化的现代管理体系转变，从而使家禽养殖业更加自动和高效。而家禽养殖业自动化发展的一个重要环节是获取家禽体重数据。体重是鸡群生长发育状况最直观表现，是衡量鸡群发育的重要指标，而定期称重是获取鸡群体重的唯一办法。通过定期称重可以了解鸡群体重的增长情况，对于调整饲料量、制定换料时间以及限料时间具有关键作用，从而保障鸡群均匀度一致，才能达到最佳生产性能，提高养殖经济效益。同时，定期称重可以了解鸡群的健康状况，便于发现体重异常鸡只，以便及时补救减少损失。
3.目前，规模化养殖场仍多采用人工称重的方式。一般需7天进行一次抽样测量，并且抽样样本数量不得低于鸡群总数量的2％-5％。人工称重方式不仅费时费力，抓鸡过程中还极易被鸡只划伤，存在较大的生物安全隐患。另外，称重抓鸡极易造成鸡群应激，并且若抓鸡过程中手法过于粗暴，还可能对鸡只身体造成二次伤害，不利于鸡只生长发育，严重影响鸡只的生产性能。人工称重抽样是人工进行随机取点称重，并且因鸡只应激，鸡只上称后活动剧烈，因此称重结果严重依赖人员操作的规范性，使得称重结果难以保证。
4.现有的自动化称重设备普遍基础造价较高，因此很难在大规模养殖场中应用推广。设备多采用摄像头采集图像，并利用图像识别方式判断上称鸡只数量，从而获得鸡群的平均体重，但是摄像头的使用无疑又增加了设备造价，而且摄像头可能会受到安装位置、光照条件和粉尘等因素影响，严重干扰正常使用，造成计算结果误差增大。设备多采用外接电源供电，这进一步限制了设备的安装位置，鸡舍还可能面临线路调整，使用过程十分不便。另外，设备采集数据保存在本地，仍需要进行拷贝和人工计算分析，操作步骤繁琐并且数据可能断电丢失，缺乏便捷性和安全性。


技术实现要素：

5.针对上述人工称重方式和现有自动称重设备的不足，本发明的目的是提供一种盘状平台的鸡只个体自动称重设备及方法，利用圆形称重盘作为称重平台，允许鸡只自由上称，实现鸡只无应激测量，通过wifi无线传输方式实现数据实时传输，同时能实现对单个鸡只上称的判断，并通过数值计算获得鸡只个体体重估测值，完成数据保存和数据展示，从而获得鸡群平均体重和均匀度等重要指标。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种盘状平台的鸡只个体自动称重方法，其包括：开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位
机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的持续性体重监测。
7.进一步，所述称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，包括：
8.称重模块以预设时间间隔将采集的体重数据发送给上位机；
9.上位机将接收到的体重数据按顺序保存为体重数据列表，并同时保存体重信息所对应的时间为时间数据列表；
10.根据体重信息的跳变来识别出单个鸡只下称的时间节点，根据时间节点获取体重数据列表中的体重数据；
11.判断当前时间节点的体重数据与上一时间节点的体重数据是否满足预设条件，若满足条件则对上一时间节点的体重数据进行回收，并保存到新的数据列表中，依次判断，直到出现不满足条件的数据，则回收停止；
12.判断新的数据列表中的数据个数是否大于预设数，若满足条件则计算新的数据列表的上、下四分位数以及上、下边缘，用于剔除异常数据，并计算体重数据平均值、标准差，作为鸡只个体体重估计值，若不满足条件则不进行计算而重新采集体重数据；
13.将识别到的鸡只个体体重数据按照时间戳依次保存到数据库中。
14.进一步，所述预设条件为：上一时间节点的体重数据位于当前时间节点的体重数据的
±
30％区间内。
15.进一步，所述判断确定为单个鸡只上称的结果，包括：
16.以称重模块检测到的鸡只重量数据列表的后三位数据作为滑动窗口，进行滑动扫描；
17.根据实时滑动扫描到的后三位数据确定下降沿，若下降沿顶部数据小于预设值，则判定为单个鸡只上称后离开。
18.进一步，所述下降沿的确定，包括：
19.若后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
满足w
k-2
》w
k-1
》wk关系，则数据存在持续下降；
20.或者，若后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
满足w
k-1
》w
k-2
》k
·wk-1
》wk，则数据存在短暂上升后的下降；其中，k为预先设定的系数；
21.满足以上条件中的一种则判定为存在下降沿。
22.进一步，所述计算鸡群体重指标，包括：
23.对每天获得的鸡只个体体重估计值再进行进一步处理，判断数据所对应的标准差是否小于阈值，否则应将其剔除；
24.每天的处理结果进行图表绘制，计算得到鸡群平均体重及体重均匀度。
25.一种用于实现上述盘状平台的鸡只个体自动称重方法的鸡只个体自动称重设备，其包括：称重模块、路由器和上位机；称重模块将体重信息经路由器传递给上位机；称重模块包括上称重盘、下称重盘、称重传感器、安装架、ad转换模块、mcu模块和锂电池；上称重盘和下称重盘分别与安装架固定连接，称重传感器固定在两个安装架中间，称重传感器依次与ad转换模块和mcu模块连接，将采集到的鸡只重量数据经mcu模块传输至上位机；锂电池安装在mcu模块上，为整个称重模块供电。
26.进一步，所述上称重盘和下称重盘采用圆盘状结构，且称重模块的高度为5～8cm，
使各个养殖阶段的鸡只均能够轻松上称。
27.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
28.一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
29.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
30.1、本发明简化称重流程，省时省力，避免了因人员与鸡只的直接接触而产生的伤口，降低生物安全隐患，避免因抓鸡造成的鸡群应激以及因操作不当造成的鸡只身体损伤，间接提高生产性能。
31.2、本发明的上称重盘为圆形结构，且设备整体高度约为7cm，允许鸡只自由上称，减少人员干扰导致的鸡只在秤面的剧烈运动，测量过程更加平稳准确。
32.3、本发明通过分析数据信息结构实现了对单只鸡上称的识别，无需额外辅助设备，例如摄像头等，造价低且不受安装环境限制。通过采集单只鸡体重数据，能够较为准确的获取鸡群平均体重和均匀度等指标，且能够快速发现鸡只个体是否存在体重异常情况，及时干预避免经济损失。
33.4、本发明设备采用锂电池供电，避免额外布线，安装方便。数据实时传输到上位机，可实现对数据的查阅和分析。设备能够全生产周期运行，通过长期的数据积累，可为生产决策提供可靠的数据支撑。
附图说明
34.图1为本发明一实施例中盘状平台的鸡只个体自动称重设备的结构示意图；
35.图2为本发明一实施例中称重模块的结构示意图；
36.图3为本发明一实施例中称重模块的爆炸图；
37.图4为本发明一实施例中盘状平台的鸡只个体自动称重方法整体流程图；
38.图5为本发明一实施例中计算机控制、称重模块控制以及数据传输的流程图；
39.附图标记：1、称重模块；2、路由器；3、上位机；11、上称重盘；12、下称重盘；13、称重传感器；14、安装架；15、塑胶脚；16、ad转换模块；17、mcu模块；18、锂电池；19、固定螺丝。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
42.为了解决人工称重方式和现有自动称重设备的不足的问题，本发明提供的盘状平
台的鸡只个体自动称重设备及方法，包括：开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的持续性体重监测。本发明能实现对单个鸡只上称的判断，获得鸡群平均体重和均匀度等重要指标。
43.在本发明的一个实施例中，提供一种盘状平台的鸡只个体自动称重设备。本实施例中，如图1所示，该设备包括：称重模块1、路由器2和上位机3。鸡只个体站在称重模块1上，称重模块1将体重信息发送给路由器2，并经路由器2传递给上位机3，上位机3对接收到的体重信息进行保存和展示。
44.如图2和图3所示，称重模块1包括上称重盘11、下称重盘12、称重传感器13、安装架14、塑胶脚15、ad转换模块16、mcu模块17、锂电池18及固定螺丝19。上称重盘11和下称重盘12采用固定螺丝19与安装架14固定连接，称重传感器13固定在两个安装架14中间，称重传感器13与ad转换模块16相连，ad转换模块16与mcu模块17相连，将采集到的鸡只重量数据经mcu模块17传输至上位机3，塑胶脚15固定在下称重盘12底部。
45.上述实施例中，上称重盘11和下称重盘12优选为亚克力板材，并且预留螺丝孔，用于与安装架14和塑胶脚15固定连接。安装架14可选择铝制材料，抗弯曲且重量轻，用于支撑上称重盘11，并且将上称重盘11的重量集中到称重传感器13上。
46.上述实施例中，称重传感器13与ad转换模块16、ad转换模块16与mcu模块17之间采用有线连接，锂电池18接在mcu模块17上，为整个称重模块1供电。
47.上述实施例中，塑胶脚15可通过螺母调节离地高度，使得称重模块1能够与鸡舍地面或者笼网接触，以保证称重模块1的稳定。
48.上述实施例中，上称重盘11和下称重盘12为直径10-30cm的圆盘，厚度为6-8mm，保证鸡只能够完整站立在称重模块1上，且不会发生显著形变。称重模块1的高度为5-8cm，在本实施例中，优选高度为7cm，保证各个养殖阶段的鸡只均能够轻松上称。称重传感器13最大量程为3-10kg，能够轻松适应各个养殖阶段，且保证各阶段测量数据的可靠和准确。
49.使用时，本发明设备固定在鸡舍地面或者笼网上，称重模块每0.5s采集一次数据，并且通过无线方式传输给上位机。当鸡只站立在采集模块上时，体重数据发生变化，根据鸡只下称的行为，判断是否为单只鸡，从而对采集到的体重数据进行回收计算，获得鸡只体重估计值。对每天采集到的鸡只个体体重数据进行分析汇总，通过上位机软件展示，实现鸡群体重的实时称重和监测。
50.在本发明的一个实施例中，提供一种盘状平台的鸡只个体自动称重方法，该方法基于上述各实施例中的鸡只个体自动称重设备实现。在本实施例中，如图4所示，该方法包括以下步骤：
51.1)开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；
52.2)称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；
53.3)根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的
持续性体重监测。
54.本实施例中，鸡只个体自动称重设备以下述设置为例进行详细说明：称重模块1、路由器2和上位机3通过无线连接方式组成，称重模块中的上称重盘11和下称重盘12采用直径25cm厚度8mm的圆形亚克力板，塑胶脚15底部直径为3cm，安装架14采用铝合金材料，称重传感器13采用10kg的电阻应变式压力传感器，ad转换模块16选择hx711模块，增益系数为128，mcu模块17选择自带wifi天线的wemos d1开发板，锂电池18选择12000mah的大容量锂电池。称重模块1高度设置为5cm，路由器2发射工作频段设置为2.4g频段，上位机3中安装控制软件，实现对体重数据的处理、储存和发送指令。
55.使用时，需要将鸡只个体自动称重设备固定在在鸡舍棚架上，保证设备安装位置在路由器2正常工作范围内，保持设备的开启状态，直到养殖结束。在养殖过程中，每两周更换一次锂电池18。如图5所示，设备启动后，首先打开上位机3连入路由器2，等待称重模块1的连接。当接收到来自称重模块1发送的数据后，根据数据变化进行判断确定是否为单个鸡只上称，如果为单只鸡上称，则将时间节点和体重数据对应保存到数据库的表中，如果非单只鸡则重新等待接受数据。上位机3可以向称重模块1发送指令，用于设置数据传输暂停和称重模块1去皮置零。
56.上述步骤1)中，如图5所示，称重模块1首次启动需要进行网络配置，使用网页端填写路由器的网络和上位机3的ip地址，称重模块1可以连接到路由器2，并且通过ip地址将数据发送到指定的上位机3。建立无线连接后，称重模块1去皮置零后，则开始读取称重传感器13的模拟信号变化，经过hx711模块将模拟信号转化为数字信号后，传递给wemos d1开发板，wemos d1开发板将数字信号通过无线的方式发送给上位机3，并接收来自上位机3的指令，确定是否要暂停数据传输或者去皮置零。
57.上述步骤2)中，称重模块1采集到的数据经过路由器2发送给上位机3，上位机3对数据进行计算和保存。称重模块1采集的数据是存在重复冗余的，通过对采集的数据变化进行分析，完成对数据的清洗，删除掉重复冗余数据，仅保存有效数据。
58.本实施例中，称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，具体包括以下步骤：
59.2.1.1)称重模块1以预设时间间隔将采集的体重数据发送给上位机3；
60.优选的，时间间隔为0.5s
61.2.1.2)上位机3将采集到的体重信息按顺序保存为体重数据列表wi，并同时保存体重信息所对应的时间为时间数据列表ti；
62.2.1.3)单只鸡下称判断。利用体重信息的跳变来识别出单个鸡只下称的时间节点tk，根据时间节点获取体重数据列表wi中的体重数据wk；
63.2.1.4)判断当前时间节点的体重数据wk与上一时间节点的体重数据w
k-1
是否满足预设条件，若满足条件则对上一时间节点的体重数据w
k-1
进行回收，并保存到新的数据列表w
i’中，依次判断w
k-2
、w
k-3
……
，直到出现不满足条件的数据，则回收停止；
64.预设条件为：0.7wk《w
k-1
《1.3wk，即前一个数据大小是否位于当前数据的
±
30％区间内。
65.2.1.5)判断新的数据列表w
i’中的数据个数是否大于预设数，本实施例中优选的预设数为5个，若满足条件则计算新的数据列表w
i’的上、下四分位数以及上、下边缘，用于
剔除异常数据，并计算体重数据平均值、标准差，作为鸡只个体体重估计值，若不满足条件则不进行计算而重新采集体重数据。
66.2.1.6)将识别到的鸡只个体体重数据按照时间戳依次保存到数据库中。
67.上述步骤2)中，通过称重模块1发送给上位机3的数据变化判断称重模块1是否采集到单只鸡上称，并且结合记录的体重数据计算鸡只个体的体重估计值，将结果保存到上位机3中。由于体重数据具有跳变性，单个鸡只从称重模块1上离开时，存在一个显著的数据下降沿，通过识别下降沿来判断单只鸡上称。
68.判断确定为单个鸡只上称的结果，包括以下步骤：
69.2.2.1)以称重模块检测到的鸡只重量数据列表wi的后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
作为滑动窗口，进行滑动扫描；
70.2.2.2)根据实时滑动扫描到的后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
确定下降沿，若下降沿顶部数据wk小于预设值，则判定为单个鸡只上称后离开。
71.其中，下降沿的确定方法：
72.若后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
满足w
k-2
》w
k-1
》wk关系，则数据存在持续下降；
73.或者，若后三位数据wk、w
k-1
、w
k-2
满足w
k-1
》w
k-2
》k
·wk-1
》wk关系，则数据存在短暂上升后的下降；其中，k为预先设定的系数；在本实施例中，优选系数k取值为0.95；
74.满足以上条件中的一种则判定为存在下降沿。
75.上述步骤2.2.2)中，预设值优选为10g。若wk小于10g，则判定为单个鸡只上称后离开。
76.上述步骤3)中，对保存的鸡只个体有效数据进行处理，计算鸡群体重指标：
77.对每天获得的鸡只个体体重估计值再进行进一步处理，判断数据所对应的标准差是否小于阈值，本实施例中阈值为100g，否则应将其剔除。每天的处理结果进行图表绘制，并计算鸡群平均体重及体重均匀度，由此对鸡群各个生长阶段进行持续的体重监测。
78.由此可见，本发明可实现全饲养阶段鸡只个体体重称量，对鸡群无应激，且减少人工投入成本，布置方便，无需额外布线，数据可实时传输和展示，并且通过分析获得鸡群每日体重数据、每周体重增长曲线和各阶段体重变化，对体重异常情况及时预警，实现对全养殖周期鸡群体重监测和鸡群管理决策指导。
79.在本发明一实施例中提供的计算设备结构，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(communications interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种盘状平台的鸡只个体自动称重方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、管理商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至
上位机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的持续性体重监测。
80.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
81.本领域技术人员可以理解，上述计算设备示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
82.在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的持续性体重监测。
83.在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：开启预置在鸡舍棚架上的鸡只个体自动称重设备，该设备包括称重模块、路由器和上位机；称重模块将养殖过程中持续检测到的鸡只重量数据经路由器传输至上位机，将判断确定为单个鸡只上称的结果进行保存及处理，得到鸡只个体有效数据；根据保存的鸡只个体有效数据计算鸡群体重指标，实现对鸡群各个生长阶段的持续性体重监测。
84.上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
85.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
86.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
87.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
88.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。