1.一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:禽舍(1)左墙壁(3)、右墙壁(4)搭建在左空心壁(11)与右空心壁(15)上方,禽舍(1)底部设有舍底(9),禽舍(1)顶部设有舍顶(2),舍顶(2)底部安装第一摄像头(5)、第二摄像头(6)、......、第R-1摄像头(7)以及第R摄像头(8);舍底(9)正下方安装集粪板阵列(14);左空心壁(11)在左支架(21)上方,左空心壁(11)内部左壁固定滚珠轴承(12),转动杆(13)左端嵌入滚珠轴承(12),转动杆(13)右端与集粪板阵列(14)左端连接;右空心壁(15)在右支架(32)上方,电机阵列(16)固定在右空心壁(15)内部底端,电机阵列(16)的电机轴(17)与集粪板阵列(14)右端连接,MCU控制电路盒(10)安装在左墙壁4外侧底部,MCU控制电路盒(10)中放置的是包含MCU控制系统(60)与电源模块(59)的集成电路板;集粪板阵列(14)正下方设有冲水管阵列(20),冲水管阵列(20)固定在左支架(21)上,冲水管阵列(20)中各冲水管正上方等间距A分布着R个高压喷嘴(19),冲水管阵列(20)右端安装电磁阀阵列(52);冲水管阵列(20)右顶端插入右支架(32)内部与纵向水管(61)连接,纵向水管(61)右端与外部进水管道(35)连接,外部进水管道(35)安装第二增压泵电磁阀(34)与第二增压泵(33);冲水管阵列(20)下方设置出水漏斗(22),出水漏斗(22)底部的出水漏斗出水口(37)与集水箱(38)左侧浑水区(57)顶部入水口连接,出水漏斗出水口(37)设有出水漏斗电磁阀(62);过滤膜板(36)将集水箱(38)划分为浑水区(57)与清水区(58);浑水区(57)内部左上角安装第一水位传感器(25),浑水区(57)内部顶端中心安装搅拌风扇(26),浑水区(57)左侧底部设有污水排出管(23),污水排出管(23)穿过左支架(21),且污水排出管(23)中段设有排水电磁阀(24);清水区(58)内部右上角安装第二水位传感器(28),清水区(58)右侧底部设有清水区排出管(27),清水区排出管(27)与第一增压泵(29)连接,第一增压泵(29)右端的第一增压泵出水管(30)置于右支架(32)内部,且与纵向水管(61)连接,第一增压泵出水管(30)的中间段设有第一增压泵电磁阀(31)。
2.根据权利要求1所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:第一摄像头(5)、第二摄像头(6)、......、第R-1摄像头(7)以及第R摄像头(8)的拍摄范围有限且横向距离为A,舍底(9)长度为G,摄像头数量R=G/A。
3.根据权利要求1所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:集粪板阵列(14)由N个长条状的集粪板构成,包括:第一集粪板(64)、第二集粪板(43)、第三集粪板(44)、......、第N-1集粪板(45)以及第N集粪板(46),N个集粪板左端中心与N个转动杆(13)连接,N个转动杆(13)分别嵌入N个滚珠轴承(12);第一集粪板(64)、第二集粪板(43)、第三集粪板(44)、......、第N-1集粪板(45)以及第N集粪板(46)右端中心与第一电机(63)、第二电机(39)、第三电机(40)、......、第N-1电机(41)以及第N电机(42)的电机轴(17)连接,N个集粪板的前后两侧边缘均设有毛刷(47)。
4.根据权利要求1所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:集粪板阵列(14)上表面与舍底(9)之间垂直距离等于集粪板阵列(14)下表面与左空心壁(11)或者右空心壁(15)底部之间的垂直距离均为K,每一个集粪板宽度为2K,集粪板阵列(14)宽度与舍底(9)的宽度相等为B=2K×N,集粪板阵列(14)长度与舍底(9)长度相等为G。
5.根据权利要求1所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:冲水管阵列(20)由N个冲水管组成,包括:第一冲水管(65)、第二冲水管(48)、第三冲水管
(49)、......、第N-1冲水管(50)以及第N冲水管(51),分别安装在第一集粪板(64)、第二集粪板(43)、第三集粪板(44)、......、第N-1集粪板(45)以及第N集粪板(46)的正下方;第一冲水管(65)、第二冲水管(48)、第三冲水管(49)、......、第N-1冲水管(50)以及第N冲水管(51)左顶端封闭,正上方均等间距A安装R个高压喷嘴(19),右端边缘安装第一电磁阀(66)、第二电磁阀(53)、第三电磁阀(54)、......、第N-1电磁阀(55)与第N电磁阀(56),右顶端均与纵向水管(61)连接。
6.根据权利要求3所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置,其特征是:第一集粪板(64)左端中心与转动杆(13)右端焊接在一起,转动杆(13)左端嵌入滚珠轴承(12)内部;
第一电机(63)的电机轴(17)左端与第一集粪板(64)右端中心焊接在一起,毛刷(47)固定在第一集粪板(64)的前后两侧边缘,第一集粪板(64)集粪板转动过程中毛刷(47)接触到舍底(9)。
7.一种如权利要求1所述一种基于图像识别禽舍粪便自动清理装置工作方法,其特征包括以下步骤:
1)开始工作,MCU控制系统(60)控制第一摄像头(5)、第二摄像头(6)、......、第R-1摄像头(7)、第R摄像头(8)等R个摄像头同时采集各自对应舍底(9)列区域上的N幅图像,共计R×N幅图像,由MCU控制系统(60)对所有图像进行预处理、特征值提取等一系列操作,计算出第一次采集时间t1内,舍底(9)每个行区域的家禽数量为记录本次采集耗费时间为
t1;
2)MCU控制系统(60)重复执行上述步骤1)操作,共计Z次后,记录Z次采集图像耗费总时间t=Z×t1,计算整个时间段t内,舍底(9)每个行区域的家禽总数量为
3)MCU控制系统(60)根据预先存储的集粪板污染程度预测模型W=f(L,t),估算出每个集粪板的污染程度Wi(1≤i≤N),然后判断每个集粪板污染程度Wi是否小于阈值W:若每个集粪板污染程度Wi都小于阈值W,继续重复执行步骤1)~3);若存在集粪板污染程度Wi大于或者等于阈值W,MCU控制系统(60)保存污染程度高于W的所有集粪板对应的编号i(1≤i≤N)及相应的污染程度Wi;
4)MCU控制系统(60)根据预先存储的集粪板冲洗时间预测模型T=f(W),由每个需要冲洗的集粪板污染程度Wi估算出需要冲洗的时间Ti,并保存所有需要冲洗集粪板的编号i;
5)MCU控制系统(60)启动与需要冲洗的集粪板编号相同的电机,并控制相应的电机转动180°后关闭,确保所有需要冲洗的集粪板污染面朝下,对准每个集粪板下方的冲洗水管;
6)MCU控制系统(60)接收第二水位传感器(28)采集信号,获取清水区(58)的水位,并判断是否大于H:若水位大于H,则启动第一增压泵(29)、第一增压泵电磁阀(31)、出水漏斗电磁阀(62)以及与全部需要冲洗的集粪板编号i相同的电磁阀,启动定时器开始记录冲洗时间T,由于不同编号i集粪板的冲洗时间Ti不同,当某一个集粪板冲洗时间到,便关闭对应的电磁阀,直到集粪板全部冲洗完成后,关闭定时器、第一增压泵(29)、第一增压泵电磁阀(31)与出水漏斗电磁阀(62);若水位小于或等于H,则启动第二增压泵(33)、第二增压泵电磁阀(34)、出水漏斗电磁阀(62)以及与全部需要冲洗的集粪板编号i相同的电磁阀,启动定时器开始记录冲洗时间,当某一个集粪板冲洗时间到,便关闭与之编号对应的电磁阀,直到集粪板全部冲洗完成后,关闭定时器、第二增压泵(33)、第二增压泵电磁阀(34)以及出水漏斗电磁阀(62);
7)整个冲洗过程中,MCU控制系统(60)不断接收第一水位传感器(25)采集信号,获取浑水区(57)的水位,并判断是否大于M:若大于M,则启动定时器、搅拌风扇(26)、排水电磁阀(24)将浑水区(57)内污水排放出去,持续一段时间后,关闭定时器、搅拌风扇(26)、排水电磁阀(24),停止排放;若小于或者等于M,则无需操作;
8)返回,循环操作步骤1)~8)。
8.根据权利要求7所述的工作方法,其特征是:
步骤1)中,舍底(9)纵向划分R列,舍底(9)横向划分为N行区域,N块行区域的正下方分布N个集粪板,舍底(9)划分成R×N个小区域;第一摄像头(5)负责采集第1列区域图像,第二摄像头(6)负责采集第2列区域图像,......、第R-1摄像头(7)负责采集第R-1列区域图像,第R摄像头(8)负责采集第R列区域图像;第一摄像头(5)采集第1列区域的N幅图像,图像处理后分别计算各区域家禽数量:L1(1)1、L2(1)1、L3(1)1、......、LN-1(1)1、LN(1)1;第二摄像头6采集第2列区域后计算各区域家禽数量:L1(1)2、L2(1)2、L3(1)2、......、LN-1(1)2、LN(1)2;......、第R-1摄像头7采集第R-1列区域后计算各区域家禽数量:L1(1)R-1、L2(1)R-1、L3(1)R-1、......、LN-1(1)R-1、LN(1)R-1;第R摄像头8采集第R列区域后计算各区域家禽数量:L1(1)R、L2(1)R、L3(1)R、......、LN-1(1)R、LN(1)R;
步骤2)中,R个摄像头对相应列区域进行图像第二次采集、第三次采集......一直到第Z次采集,统计出每一次舍底(9)第i行区域家禽数量记为:L[2]i,L[3]i,......L[Z]i;
步骤3)中,通过不同家禽数量L在同一区域活动不同时间t,通过摄像头拍摄集粪板表面污染图像,通过图像处理提取特征值计算污染面积e,单个集粪板面积为E=2K·G,根据污染面积e占整个集粪板面积E之比,计算出集粪板污染程度 获取足够的样本数据,选取泛化样本数据和训练样本数据,设置误差目标值及学习因子用于训练BP人工神经网络,获得训练好的集粪板污染程度预测模型W=f(L,t);
步骤4)中,利用不同时间段内,在集粪板对应舍底(9)行区域放置不同数量的家禽上,通过集粪板污染程度预测模型计算W=f(L,t)计算出集粪板污染程度W,对不同污染程度的集粪板进行冲洗,记录冲洗干净耗费时间T,获取足够的样本数据,选取泛化样本数据和训练样本数据,设置误差目标值及学习因子用于训练BP人工神经网络,获得训练好的集粪板冲洗时间预测模型T=f(W)。