猪宝宝生理监控系统.doc

创新论坛2008猪宝宝生理监控系统摘要：为了提高小猪育养的成活率和养殖的成功率设计了这套小猪生理监控系统。它通过微控制器将摄像头监控以及红外体温遥测等技术的结合对猪宝宝进行实时监控。为从猪宝宝的出生到成长阶段提供智能化管理提供方便的检测方法，此系统是一种设备简便并可扩展的系统。可单独工作也可配合计算机使用。关键词:监控系统；小猪；育养；智能化；一、创意背景改革开放以来，农民的致富热情越来越高，发展养殖业已经成为许多农民财政收入的主要来源，其中，养殖猪在养殖业中所占的比例最高，再加上当今市场上猪肉需求越来越多而猪肉货源供应却严重紧缺的背景下，越来越多的农民把养殖猪作为致富的主要手段。但是，农民在养殖猪的过程中，由于幼崽猪生下的个体差异以及母猪照顾幼崽的差异，导致许多幼崽猪半途夭折，使幼崽猪的成活率非常低。而针对这种情况，养殖者又不可能24小时在边上观察并救助。因此有必要设计一种监控系统能够自动监控幼崽猪的某些生理状况，一旦有幼崽猪出现异常，自动设备能够立即发出警报通知养殖者，使养殖者能够马上采取措施对异常幼崽猪进行救助。二、创意内容 本监控系统主要由红外体温测量仪、数据处理装置、警示装置组成。利用红外温度测量仪实时记录每只经过特殊编号后幼崽猪的体温、饮食情况及运动活跃情况，将采集到的数据传输给数据处理装置绘制成数据曲线，经过处理后，如果发现出现异常，处理装置马上输出信号给警示装置，通知养殖人员马上采取措施，对有异常的幼崽猪及时进行诊断和治疗，避免因时间延误而造成的损失。另外，本系统还有温控装置，能够在外界温度不适宜幼崽猪生长时可以自动调节。如在温度偏高时开启猪圈上方的电扇，在温度偏低时打开升温仪提高温度。三、创意所依赖的技术手段自然界一切温度高于绝对零度(-273.15)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。红外辐射原理辐射定律：式中：E为辐射出射度，Wm3；为斯蒂芬波尔兹曼常数，5.6710-8W(m2K4)；为物体的辐射率；T为物体的温度，单位K；T0为物体周围的环境温度，单位K。测量出所发射的E，就可得出温度。利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测量。红外温度仪表测温范围很宽，从-50直至高于3 000。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温(0100)范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。根据式(1)的原理，仪表所测得的红外辐射为：式中：A为光学常数，与仪表的具体设计结构有关；1为被测对象的辐射率；2为红外温度计的辐射率；T1为被测对象的温度(K)；T2为红外温度计的温度(K)，它由一个内置的温度检测元件测出。辐射率是一个用以表达物体发射电磁波能力的系数，数值由0至1.0。最理想的辐射物体是辐射率1.0的物体，物理上叫做黑体。这是一个理论上的概念，实际上并没有一种物体的辐射率能达到1.0。但可以制造出极为接近于=1.0的实际黑体，用于温度计的校准。所有真实的物体，包括人体各部位的表面，其值都是某个低于1.0的数值。由于值极难测量而又不确定，所以在仪表测出E后，按式(2)计算出的T1就会有误差。在实际工作中，仪表是在=1.0的黑体上校准好出厂的，只有测量=1的对象，其示值才代表对象的实际温度，如果对象不等于1，则仪表读数不代表对象的实际温度，要进行修正。物体的红外辐射特性与他的表面温度有着十分密切的关系，因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定物体表面温度。红外温度测量技术的最大优点是测试速度快，1 s以内可测试完毕。由于他只接收物体对外发射的红外辐射，没有任何其他物理和化学因素作用于物体，所以用于小猪的体温测量并无任何害处。猪主要辐射波长在10m左右的红外线，通过对小猪自身辐射红外能量的测量，便能准确地测定猪体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而可利用辐射的红外能量精确地测量小猪表面温度。四、具体工作过程示意图本监控系统由红外体温测量仪、可控转动视角摄像头、数据处理装置、警示装置以及温控装置组成。、用特殊无害颜料在每只猪宝宝背部进行编号。 、利用摄像头能识别每一只猪宝宝身上的编号定位，定位至编好号的猪宝宝并用单片机控制红外温度测量仪测量该猪的体温，并记录。测得每只猪在每天不同时刻的体温将采集到数据传输给数据处理装置绘制成数据曲线。、除了每天记录每只猪的体温，还记录猪宝宝在进食时的状态。以及猪宝宝在空闲时间的活动状态精神状况。 、由数据处理系统分析每天得到的数据并做出处理，如发现异常，处理装置马上输出信号给警示装置，通知养殖人员马上采取措施，对有异常的幼崽猪及时进行诊断和治疗，避免因时间延误而造成的损失。 、本系统还有自动温控设置，能够在外界温度不适宜幼崽猪生长时自动调节。如在温度偏高时开启猪圈上方的电扇，在温度偏低时打开大功率保温灯提高温度。五、结束语该监控系统能持续对猪崽的生理状况进行检测，弥补了人工检测时间上不能无缝覆盖的缺陷，并前极大地降低了检测所需的人力、物力支出。繁琐与误差百出的传统人工温度检测在该系统中被高精度的红外体温检测所取代，提高了检测数据的精确度，为正确判断猪崽的健康状况提供了牢靠的保障。相信在改革开放的今天，这种有着高经济性与高技术性的监控系统，将为广大农民提供一条通往实现肉猪大批量自动化养殖的康庄大道。参考文献：1技术资料 电子综合 红外线人体测温仪电路的设计. http:/www.