一种养殖场粪污智能处理方法

1.本发明涉及养殖场自动化管理领域，具体涉及一种养殖场粪污智能处理方法。


背景技术：

2.养殖场是将一定数量的畜禽集中到特定区域内统一饲养、繁殖的场所，比如说养鸡场、养猪场等。养殖场中畜禽的粪便中含有大量不稳定有机质，极易腐烂分解产生恶臭的气体，包括硫化氢和氨气等，这些气体对畜禽的生长有害，所以必须及时清理干净。特别是在炎热的夏季，粪便更容易分解和发酵，为了保持养殖场内环境的清洁，防止细菌的滋生，需要及时对养殖场进行清理。
3.由于养殖场工作人员的疏忽，可能会出现不能及时对养殖场进行清理的情况，这种情况不利于畜禽的正常健康成长。如何在养殖场需要清理时及时对养殖场进行清洗是实现养殖场自动化管理需要解决的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有养殖场不能在养殖场需要清理时及时对养殖场进行清洗的问题，本发明提供了一种养殖场粪污智能处理方法的技术方案，包括以下步骤：
5.(1)判断当前时刻距离最近一次投食时刻的时间是否大于设定时间阈值，若大于，则进入步骤(2)；
6.(2)获取当前时刻对应的目标数据和历史数据，所述目标数据为养殖场内的臭味浓度、粪便堆积量和温度，所述历史数据包括与所述最近一次投食对应的采食量；
7.(3)根据所述养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量计算养殖场的环境脏乱程度；根据所述养殖场内的温度和所述采食量计算养殖场内畜禽的状态指标；根据所述养殖场的环境脏乱程度和所述养殖场内畜禽的状态指标计算养殖场的清理必要程度；
8.(4)将养殖场的清理必要程度与设定清理必要程度阈值进行比较，若养殖场的清理必要程度大于设定清理必要程度阈值，则判定养殖场需要清理。
9.有益效果：本发明根据养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量计算了养殖场的环境脏乱程度，根据养殖场内的温度和与最近一次投食对应的采食量计算了畜禽的状态指标；本发明将养殖场的环境脏乱程度和畜禽的状态指标共同作为计算清理必要程度的两个因素，使得本发明计算的清理必要程度不但参考了环境因素，还参考了畜禽在该环境中的状态好坏；本发明能够结合畜禽在养殖场中状态的好坏对清理的必要程度进行了调节，使得对养殖场的清理能够更紧密结合养殖场中畜禽，更加符合通过清理促进畜禽健康成长的目的，提高养殖场粪污处理的效果。
10.进一步地，所述养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量均与养殖场的环境脏乱程度成正比，利用如下公式计算当前养殖场的环境脏乱程度：
11.u＝eq*tanh(log2(1+m))
12.其中，q为养殖场内的臭味浓度；m为养殖场内的粪便堆积量；u为养殖场的环境脏
乱程度。
13.进一步地，利用如下公式计算养殖场内猪的状态指标：
[0014][0015]
其中，t为养殖场内的温度，t0为标准温度，g为与当前时刻距离最近的一次投食对应的采食量，g0为标准采食量，f为养殖场内猪的状态指标。
[0016]
进一步地，所述养殖场的环境脏乱程度与养殖场的清理必要程度成正相关关系，所述养殖场内畜禽的状态指标与养殖场的清理必要程度成负相关关系，利用如下计算公式计算养殖场的清理必要程度：
[0017][0018]
其中，d为养殖场的清理必要程度，f为养殖场内猪的状态指标，u为养殖场的环境脏乱程度。
[0019]
进一步地，当判定养殖场需要清理时，采用自动喷水除粪的方式对养殖场内的粪便进行清理。
[0020]
进一步地，利用如下计算公式计算对养殖场内的粪便进行清理时的喷水量：
[0021][0022]
其中，y为喷水量，k和b均为大于0的常数，max()为取最大值，m0为标准粪便堆积量，y0为标准喷水量，m为养殖场内的粪便堆积量，t为养殖场内的温度，t0为标准温度。
[0023]
进一步地，若养殖场的清理必要程度不大于设定清理必要程度阈值，则判定养殖场不需要清理。
[0024]
进一步地，若当前时刻距离最近一次投食时刻的时间不大于设定时间阈值，则判定养殖场不需要清理。
附图说明
[0025]
图1是本发明的养殖场粪污智能处理方法的流程图。
具体实施方式
[0026]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更清楚，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介绍。
[0027]
为了解决现有养殖场不能在养殖场需要清理时及时对养殖场进行清洗的问题，本实施例的养殖场粪污智能处理方法包括以下步骤：
[0028]
(1)判断当前时刻距离最近一次投食时刻的时间是否大于设定时间阈值，若大于，则进入步骤(2)；
[0029]
本实施例以养殖场为养猪场为例进行说明。为了避免养猪场清理工作对猪正常采食过程的影响，本实施例在猪采食过程中不对养猪场是否都需要进行清理进行判断，而是在猪采食完毕后才对养猪场是否需要清理进行判断。
[0030]
具体的，本实施例将当前时刻与距离当前时刻最近的一次投食时刻的时间进行比
较，若当前时刻距离最近一次投食时刻的时间大于设定时间阈值，则认为当前时刻猪已采食完毕，可以进行是否需要清理的判断；反之，则认为猪还在采食，不对当前时刻是否需要清理进行判断。本实施例中设定时间阈值时正常情况下猪采食需要的时间，是经验值，一般情况下，猪在投食后的设定时间阈值后采食完毕。
[0031]
(2)获取当前时刻对应的目标数据和历史数据，所述目标数据为养殖场内的臭味浓度、粪便堆积量和温度，所述历史数据包括与所述最近一次投食对应的采食量；
[0032]
本实施例获取了当前时刻对应的养殖场内的臭味浓度、粪便堆积量和温度，还获取了与当前时刻距离最近的一次投食对应的采食量，接下来对获取过程进行说明：
[0033]
①
获取养殖场内的臭味浓度。
[0034]
目前大多自动化的养殖场都是采用全封闭的厂房进行养殖，本实施例采用恶臭气体检测仪检测养殖场内的臭味浓度，具体的，将恶臭气体检测仪放置在养殖场的内部的中心位置，对养殖场内部的臭味浓度进行收集。本实施例中将恶臭气体检测仪采集的浓度值记为q。
[0035]
②
获取养殖场内的粪便堆积量。
[0036]
猪能保持其睡窝床干洁，能在养猪场内远离窝床的一个固定地点进行排排泄物；猪排排泄物是区域的，对于养猪场内部的粪便，采用图成像检测装置采集猪经常排泄的区域，每个区域对应一张图像，对于任一张图像：利用阈值分割法可以有效地对图像中的粪便进行识别，根据识别出的粪便对应的像素点在图像中的占比以及图像对应的实际区域大小即可判断该张图像对应的粪便堆积量的多少，识别出的粪便对应的像素点在图像中的占比越大，图像对应的粪便堆积量越多。由此，可以得到各检测位置的粪便堆积量，将养猪场内各检测位置对应的粪便堆积量总和作为养猪场对应的粪便堆积量，记为m。
[0037]
③
获取养殖场内的温度。
[0038]
猪对温度比较敏感，冬季温度低，粪便分解速度也比较慢，考虑到对猪圈的清洗工作不利于猪圈内温度的保持，冬天对猪圈清洗的频率较低。夏季温度高，粪便的分解和发酵速度快，细菌容易滋生，为了保持猪圈的清洁，夏季对猪圈清理的频率较高。养殖场内部的温度对于猪的成长有很大影响，当养殖场内的温度过高时会对猪的生长产生不利影响。特别是在炎热的夏季，环境温度较高，猪场内的温度也容易偏高，导致猪的状态较差。本实施例通过悬挂的方式将温度计放置在养殖场内部，采集养殖场内的温度，记为t。
[0039]
④
获取与当前时刻距离最近的一次投食对应的采食量。
[0040]
当养猪场内的臭气含有氨气成分，氨气浓度较大时，会导致猪的采食量下降。本实施例通过猪的采食量可以反映猪的状态，当猪的采食量减小时，说明猪的状态变差。本实施例获取猪的采食量方法为：在每个食料盆下放置重量检测器，对于任一食料盆：将投食后重量检测器的读数与投食后的预设时间阈值后对应的检测器的读数作差，将差值记为猪的采食量，所述预设时间阈值为猪采食所需时间，该值为经验值，一般情况下猪在投食后的预设时间阈值后采食完毕。本实施例将各食料盆对应的猪的采食量之和作为猪圈内所有猪的采食量，记为g。
[0041]
至此，可以获得当前时刻对应的养殖场内的臭味浓度q、粪便堆积量m、温度t以及与当前时刻距离最近的一次投食对应的采食量g。本实施例接下来根据获取的这些数据对当前时刻养殖场是否需要清理进行判断。
[0042]
(3)根据所述养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量计算养殖场的环境脏乱程度；根据所述养殖场内的温度和所述采食量计算养殖场内畜禽的状态指标；根据所述养殖场的环境脏乱程度和所述养殖场内畜禽的状态指标计算养殖场的清理必要程度；
[0043]
养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量均与养殖场的环境脏乱程度成正比，当前时刻对应的养殖场内的臭味浓度越大，说明养殖场的环境越脏乱；当前时刻对应的粪便堆积量越大，说明养殖场的环境越脏乱。本实施例利用如下公式计算当前养殖场的环境脏乱程度：
[0044]
u＝eq*tanh(log2(1+m))
[0045]
其中，q为养殖场内的臭味浓度，q越大说明此时的猪圈内的脏乱程度越大；m为养殖场内的粪便堆积量，粪便堆积量越大，说明此时养殖场的脏乱程度越大；u为养殖场的环境脏乱程度，是与臭味浓度和粪便堆积量成正相关的，u越大，说明养殖场越脏乱。
[0046]
环境脏乱程度只能够反映猪生长环境的脏乱情况，而对养殖场进行清理的目的是促进猪的健康生长，若只是孤立的参考环境因素，将环境脏乱程度与预设的环境脏乱程度阈值进行比较，根据比较结果判断是否需要清理，而忽略了猪在该环境中的状态好坏，比如不区分猪状态的好坏，而是按照一个环境脏乱程度阈值判断养猪场是否需要清理，那么对养猪场进行清理将不能很好地实现促进猪的健康生长的目的；考虑到此，本实施例还计算了养殖场内猪的状态指标，具体公式如下：
[0047][0048]
其中，t为养殖场内的温度，t0为标准温度，也即最适合猪生长的温度，为经验值；表示养殖场内的温度偏离标准温度的程度，养殖场内的温度偏离标准温度的程度越大，越不利于猪的生长，猪的状态也越差；g为养殖场内猪的采食量，是与当前时刻距离最近的一次投食对应的采食量；g0为标准采食量，当猪的采食量相对标准进食量较小时，说明猪的状态不好，且猪的采食量相对与标准采食量减小的越多，说明猪的状态越不好。本实施例的标准采食量是指猪圈内的猪在状态较好情况下的采食量，为经验值。一般情况下，标准采食量即投食量。f为养殖场内猪的状态指标，f越大，说明猪圈内猪的状态越好；f越小，说明猪圈内猪的状态越差。
[0049]
养殖场的环境越脏乱且猪的状态越差，养殖场越需要清理；本实施例基于得到的养殖场的环境脏乱程度和养殖场内猪的状态指标，得到养殖场的清理必要程度，公式如下：
[0050][0051]
其中，d为养殖场的清理必要程度，d越大，说明养殖场越需要清理。
[0052]
(4)将养殖场的清理必要程度与设定清理必要程度阈值进行比较，若养殖场的清理必要程度大于设定清理必要程度阈值，则判定养殖场需要清理。
[0053]
本实施例将养殖场的清理必要程度与设定清理必要程度阈值进行比较，当养殖场的清理必要程度大于设定清理必要程度阈值时，判定需要对养殖场进行清理；当养殖场的清理必要程度不大于设定清理必要程度阈值时，判定不需要对养殖场进行清理。清理必要程度阈值的设定可以根据实际需求进行调整。
[0054]
在需要对养殖场进行清理时，本实施例采用自动喷水除粪的方式对养殖场内的粪
便进行清理，为了保证清洗效果，本实施还结合养殖场的粪便堆积量对喷水量进行调节；在此基础上，考虑到利用喷水除粪的方式还可以在一定程度上降低养猪场内的温度，本实施还结合养殖场内的温度对喷水量进行进一步调节。本实施例的喷水量的计算公式如下：
[0055][0056]
其中，y为喷水量，k和b均为大于0的常数，max()为取最大值，m0为标准粪便堆积量，y0为标准喷水量；y0与m0相对应，即标准喷水量的水可以将标准粪便堆积量的粪便清理干净；本实施例中k、b、m0、y0和t0均为设定值，可以根据实际需要进行修改。当t＜t0时，意味着环境温度相对较低，此时不考虑养殖场内的温度对喷水量的影响，可通过现有其它方式升温。本实施例中y最小值为y0，以保证养殖场清理效果。
[0057]
本实施例利用上述公式计算喷水量，作为其它实施方式，可以采用其它计算公式计算喷水量，但应满足：环境脏乱程度越大，喷水量越大；养殖场内温度比标准温度高的程度越大，喷水量越大。本实施例中增加喷水量的方式既可以是保持喷水时长不变的情况下提高单位时间内的喷水量，也可以时保持单位时间内喷数量不变的情况下延长喷水时长。
[0058]
本实施例根据养殖场内的臭味浓度和粪便堆积量计算了养殖场的环境脏乱程度，根据养殖场内的温度和与最近一次投食对应的采食量计算了畜禽的状态指标；本实施例将养殖场的环境脏乱程度和畜禽的状态指标共同作为计算清理必要程度的两个因素，使得本实施例计算的清理必要程度不但参考了环境因素，还参考了畜禽在该环境中的状态好坏；本实施例能够结合畜禽在养殖场中状态的好坏对清理的必要程度进行了调节，使得对养殖场的清理能够更紧密结合养殖场中畜禽，更加符合通过清理促进畜禽健康成长的目的，提高养殖场粪污处理的效果。
[0059]
需要说明的是，尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。