一种可采集羊只身份数据的智能水槽和基于该水槽的羊只饮水系统的制作方法

本实用新型属于养殖业技术领域，涉及牲畜食槽，特别涉及一种可采集羊只身份数据的智能水槽和基于该水槽的羊只饮水系统。

背景技术：

为了实现自动化、智能化、信息化的养殖，从传统的散户人工饲养转向融合人工智能、大数据、远程自动控制的现代畜牧业是大势所趋。其中，羊只的个体识别是实现智慧化养羊的基础，为自动称重系统、疾病预警系统、行为检测系统、母羊分娩预警系统、智能饮水设备提供支撑技术。

传统智能饮水设备常采用红外传感器，检测羊只是否接近水槽并操作电控水阀门的开关进行加水和放水操作。红外传感器的有效探测距离较近，外界环境因素对其影响较大，容易出现误检和漏检的情况，进而影响控制信号的传递。当来到水槽边饮水的羊只数量较大时，极容易对红外传感器造成损伤而无法正常工作，影响羊只的日常进水，情况较为严重时有可能诱发羊只的疾病而影响正常生长。而且，红外传感器不具有羊只身份识别功能，也无法实现对每只羊是否饮水以及每只羊的饮水量进行测量记录的功能。

综上，现有羊养殖业中使用的传统智能水槽由红外传感器对羊只进行检测，存在如下问题：红外传感器的有效探测距离较近，外界环境因素对其影响较大，容易出现误检和漏检的情况，当来到水槽边饮水的羊只容易对红外传感器造成损坏而无法检测羊只，进而影响控制信号的传递而无法放水供羊只饮用，另外，现有智能饮水设备不具有羊只身份识别的功能，只可以检测到是否有羊只前来饮水，无法对羊只是否饮水进行判断，无法详细记录每只羊的饮水量。计算机视觉技术可以利用图像识别算法进行身份识别，然而对于一般的养殖场来说，羊群规模较大且为散养状态，原始图像采集场景缺乏。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种可采集羊只身份数据的智能水槽和基于该水槽的羊只饮水系统，一方面为采集羊只面部图像提供合适场景，另一方面，通过图像采集，引入计算机视觉技术，以计算机代替传统的物理检测装置，使用计算机视觉技术对羊只进行检测并确认身份，实现高效稳定的检测效果，避免因红外传感设备损坏而造成的损失，同时还能针对不同羊只进行饮水的单独管理，进而实现智能水槽在恶劣环境下能够正常运行，减少养殖过程中的经济损失。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种可采集羊只身份数据的智能水槽，包括由不锈钢支撑架4支撑的若干独立的不锈钢水槽3，每个不锈钢水槽3与水管11的一个出口对应，其特征在于，在相邻不锈钢水槽3的前方设置隔板14形成只允许一只羊通往每个不锈钢水槽3的独立通道，在每个不锈钢水槽3的后方设置可升降的网络摄像头支撑杆2，网络摄像头支撑杆2上安装有水槽通信模块9和朝向不锈钢水槽3上方相应于饮水羊只脸部位置的网络摄像头1，网络摄像头1与水槽通信模块9连接，水槽通信模块9与云服务器12连接。

本实用新型还提供了基于所述智能水槽的羊只饮水系统，其特征在于，包括：

所述智能水槽；

所述云服务器12；

以及，

设置于不锈钢水槽3底面与不锈钢支撑架4连接处的重量传感器8。

进一步地，本实用新型还可包括：

设置于所述不锈钢水槽3内的温度传感器5以及对应配置于每个不锈钢水槽3的恒温装置7。

进一步地，本实用新型还可包括：

设置于水管11每个出口位置的电控水阀门6。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、为羊只面部图像采集提供合适场景。

2、通过采集的面部图像进行身份识别，避免因红外传感设备损坏而造成的损失。

3、可对羊只饮水进行温度、水量的精细化管路。

附图说明

图1为本实用新型智能水槽结构示意图(侧视图)。

图2为本实用新型智能水槽结构示意图(主视图)。

图3为本实用新型羊只前来饮水时摄像头拍摄羊只示意图。

图4为本实用新型饮水系统数据传输示意图。

图5为本实用新型饮水系统工作流程图。

其中，1为网络摄像头、2为网络摄像头支撑杆、3为不锈钢水槽、4为不锈钢支撑架、5为温度传感器、6为电控水阀门、7为恒温装置、8为重量传感器、9为水槽通信模块、10为数据电源线、11为水管、12为云服务器、13为数据库、14为隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

实施例1

如图1、图2所示，一种可采集羊只身份数据的智能水槽，包括若干独立的不锈钢水槽3，每个不锈钢水槽3底部两端安装有不锈钢支撑架4，以不锈钢支撑架4平衡支撑，每个不锈钢水槽3与水管11的一个出口对应。

在相邻不锈钢水槽3处的前方设置有隔板14，从而形成通往每个不锈钢水槽3的独立通道，每个通道的宽度仅允许一只羊通过。同时，该通道的长度仅为不能超过一只羊的长度，以免多只羊顺次进入同一通道，造成拥堵。

在每个不锈钢水槽3的后方安装竖直的网络摄像头支撑杆2，网络摄像头支撑杆2上安装有水槽通信模块9和网络摄像头1，网络摄像头1的安装位置使得其朝向不锈钢水槽3上方相应于饮水羊只脸部位置，以采集前来饮水羊只的面部图像。网络摄像头1与水槽通信模块9连接，可通过水槽通信模块9将所采集的视频或者图像发送至云服务器12。

网络摄像头支撑杆2可采用升降结构，以调整其上的网络摄像头1位置。

根据该结构，参考图3，由于采用了仅允许一只羊通过的通道，使得每次在一个不锈钢水槽3处饮水的羊只仅有一只，因此网络摄像头1可有足够的时间采集该只羊的面部图像，采集的图像发往云服务器12，作为面部识别模型的原始素材。

实施例2

在实施例1的基础上，本实用新型还提供了基于所述智能水槽的羊只饮水系统，其中，在不锈钢水槽3底面与不锈钢支撑架4连接处设置重量传感器8。

根据该结构，数据采集的内容除了某只羊的面部图像外，还包括了其饮水量。

实施例3

在实施例2的基础上，本实用新型在水管11每个出口位置处设置电控水阀门6。

根据该结构，在云服务器识别出某只羊之后，可根据其之前的饮水量，输出控制信号，控制电控水阀门6的开关，为其提供适合的水量。

具体地，云服务器12通过水槽通信模块9将控制信号传入电控水阀门6进行放水，供羊只饮用，在放水前先测量不锈钢水槽3内剩余水的重量，电控水阀门6每秒钟的水流量为一固定值，放入不锈钢水槽3内水的重量可由电控水阀门6每秒钟的水流量乘以电控水阀门6放水时间(秒)计算所得，前一次不锈钢水槽3内的剩余水量连同本次电控水阀门6放水的重量相加为水的重量数据，之后将水的重量数据传入水槽通信模块9进行记录。

羊只完成饮水后，重量传感器8对水槽内剩余水量进行称重，之后将数据传入水槽通信模块9，放入不锈钢水槽3内水的总重量与剩余水的重量进行相减计算可得羊只饮水量数据，最终传回云服务器端12进行记录，记录的数据包括羊只面部图像以及对应的饮水量。

实施例4

在实施例2或3的基础上，本实用新型在不锈钢水槽3内设置温度传感器5，并为每个不锈钢水槽3配置恒温装置7。

根据该结构，可根据水温进行调整，为羊只提供合适温度的饮水。具体地，水槽通信模块9通过数据电源线10与温度传感器5、恒温装置7和电控水阀门6进行数据交换，温度传感器5每隔半小时测量水温，将温度信号传回水槽通信模块9，当水槽底部温度低于二十摄氏度时，水槽通信模块9将传递控制信号到恒温装置7，恒温装置7开始工作，对水进行加热，当水温达到三十五摄氏度时保温功能开启，以保证电控水阀门6放出的水适合羊只饮用。

上述实施例中，温度传感器5、重量传感器8、电控水阀门6以及恒温装置7均可通过数据电源线10与水槽通信模块9连接。

实施例5

在实施例4的基础上，参考图4和图5，在已经完成数据采集之后，通过如下方法对羊只饮水进行控制：

在羊只饮水时，采集其面部图像，在云服务器12中对饮水羊只身份进行确定，具体过程是：网络摄像头1将所采集到的视频/图像数据送入水槽通信模块9将其传输到云服务器12中，分析所得羊只数量以及羊只身份。

为每只羊设置个性化饮水量，身份确定之后，将信息传回水槽通信模块9，控制其饮水量为相应的个性化饮水量。

羊只饮水量数据传回云服务器12后，云服务器会将数据保存到数据库13中便于后期查看。

总体而言，本实用新型使用时，首先在现场安装网络摄像头支撑杆2，固定不锈钢水槽支撑架4和不锈钢水槽3，铺设数据电源线路10以及自来水管线路11，将网络摄像头1、温度传感器5、重量传感器8、电控水阀门6、恒温装置7与水槽通信模块9进行连接。完成安装后，网络摄像头1正对不锈钢水槽3主体，可清晰拍摄每个隔板14内的羊只脸部数据，将拍摄完成的视频数据传入水槽通信模块9，上传到云服务器端12，在云服务器12上部署的图像识别模型对拍摄数据进行处理，先对羊脸进行检测，得到羊脸张数既前来饮水的羊只数量，之后将视频数据中的羊脸进行裁剪，分别对裁剪得到的每一张羊脸进行身份识别获得羊只身份。云服务器12会对羊只来到不锈钢水槽3前的时间进行记录，羊只离开不锈钢水槽3的时间也会记录，通过二者时间之差即可得到羊只在不锈钢水槽3前的停留时间，云服务器12将分析后的数据传回水槽通信模块9，对羊只停留时间进行记录，大于五秒时水槽通信模块9操作电控水阀门6进行放水供羊只饮用，停留时间小于五秒时电控水阀门6不会放水。在放水前先测量不锈钢水槽3内剩余水的重量，电控水阀门6每秒钟放水量为一固定值，放入不锈钢水槽3内水的重量可由电控水阀门6每秒钟的水流量乘以电控水阀门6放水时间(秒)计算所得，前一次不锈钢水槽3内的剩余水量连同本次电控水阀门6放水的重量相加为不锈钢水槽3内水的总重量数据。羊只完成饮水后，水槽底部重量传感器8开始工作对不锈钢水槽3内剩余水量进行测量，不锈钢水槽3内水的总重量减去剩余水的重量得到羊只饮水量数据，之后通过水槽通信模块9上传到云服务器12并保存到数据库13中，以便于后期提取数据对羊只健康状况进行诊断。温度传感器5每隔半小时测量水槽底部温度，将温度信号传回水槽通信模块9，当水槽底部温度低于二十摄氏度时，水槽通信模块9将传递控制信号到恒温装置7，恒温装置7开始工作，对水进行加热，当水温达到三十五摄氏度时保温功能开启，以保证电控水阀门6放出的水适和羊只饮用。

本实用新型只需简单的人工操作，定时开闭电源开关，每隔一个月对各个传感器进行简单维护工作，以保证智能水槽的正常运行。

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