基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法及系统

本发明属于家畜养殖，尤其涉及一种基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法。

背景技术：

1、近几年，随着养羊产业的不断发展，羊舍的数量和规模在不断扩张，同时也暴露出了羊场管理中存在的一些问题和弊端，若传统羊舍一般采用纸质文件的方式存储和管理，当羊舍的规模扩大时，对信息的管理和维护变得更加复杂，往往需要投入更多的人力、物力和时间，同时，管理者难以从大量数据中获取所需要的信息，不利于羊舍的管理和决策。然而无线传感器网络集中了传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术，能够协作地感知、收集和监测各种环境下的感知对象，通过对感知信息的协作式数据处理，获取感知对象的准确状况信息。采用无线传感器网络对肉羊舍环境进行实时的监测，可以及时得到养殖环境的各类参数信息，以便及时消除对羊的危害状况，因而有着实用又广泛的应用前景。

2、本发明提供的基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法解决了以下现有技术的技术问题：

3、1.数据传输不稳定：传统的肉羊舍环境监测方法由于传感器网络的不稳定或信号衰减，导致采集的数据在传输过程中发生失真或丢失。该方法通过信号增强模块增强了电信号，提高了数据传输的稳定性和可靠性，确保了监测数据的完整性和准确性。

4、2.数据处理效率低下：传统的监测方法由于数据处理能力的限制，无法快速、准确地处理大量的环境监测数据。该方法利用预处理模块对接收到的监测数据进行预处理，如去噪、滤波等操作，提高了数据处理的效率和质量，为后续的数据分析提供了高质量的数据集。

5、3.缺乏智能化决策支持：传统的监测方法仅仅提供环境参数的简单显示，缺乏智能化的决策支持。该方法通过数据分析模块将环境监测数据与预设阈值进行比较，并根据比较结果发出相应的执行指令。这种智能化的决策支持方式，能够帮助管理人员更准确地判断肉羊舍内的环境状况，及时采取相应措施，提高肉羊养殖的效率和品质。

6、4.预警和自动控制能力不足：传统的监测方法缺乏有效的预警和自动控制功能，无法及时响应环境参数的变化。该方法通过预警模块和参数设置模块的配合，实现了对环境参数变化的快速响应和自动调整，确保了肉羊舍内的环境始终处于最佳状态，提高了肉羊的健康水平和养殖效益。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法。

2、本发明是这样实现的，一种与肉羊养殖紧密结合的肉羊舍环境智能监测系统，包括信息采集模块、信号增强模块、信号转换模块、预处理模块、数据分析模块、预警模块以及参数设置模块，其中：

3、1.信息采集模块配置于肉羊舍中，用于采集肉羊舍内的环境监测数据，包括但不限于温度、湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等，采集的数据以电信号的形式传输；

4、2.信号增强模块连接信息采集模块，用于将采集到的电信号进行增强，以保证信号在传输过程中的稳定性和可靠性；

5、3.信号转换模块连接信号增强模块，用于将增强后的电信号转换为数字信号，以便于后续处理和分析；

6、4.预处理模块连接信号转换模块，用于对转换得到的数字信号进行预处理，包括信号滤波、去噪等，以提高数据的准确性和可用性；

7、5.数据分析模块连接预处理模块，用于对预处理后的监测数据进行分析和处理，与预设的环境阈值进行比较，判断是否存在环境异常情况；

8、6.预警模块连接数据分析模块，用于接收数据分析模块的执行指令，当监测数据超过预设阈值时，发出预警信号，提示养殖人员进行相应的调整或处理；

9、7.参数设置模块连接预警模块，用于根据预警模块的提示，自动或手动调整肉羊舍环境控制系统的工作参数，包括但不限于温度控制、湿度调整、通风系统控制等，以确保肉羊舍内环境符合肉羊养殖的最优条件。

10、通过上述模块的协同工作，实现了对肉羊舍环境的实时监测和智能管理，有效提高了养殖效率和肉羊健康水平。

11、进一步，包含数据分析模块、预警模块和参数设置模块。数据分析模块与预处理模块连接，用于接收预处理后的监测数据，与预设的环境阈值进行比较，从而判断肉羊舍环境是否存在异常情况；预警模块与数据分析模块连接，当接收到的监测数据超过预设阈值时，发出预警信号，提示养殖人员采取相应的调整或处理措施；参数设置模块与预警模块连接，用于根据预警模块的提示，自动或手动调整肉羊舍环境控制系统的工作参数，包括但不限于温度控制、湿度调整、通风系统控制等，以确保肉羊舍内环境符合肉羊养殖的最优条件。

12、进一步，通过预处理模块对监测数据进行初步处理，包括数据清洗、格式转换等步骤，以确保数据质量和兼容性；数据分析模块运用统计分析方法或机器学习算法对预处理后的数据进行深度分析，与预设的阈值进行比较，判断环境是否异常；当数据分析模块检测到异常数据时，预警模块立即启动，通过声光报警、短信通知或app推送等方式向养殖人员发送预警信号；养殖人员接收到预警信号后，通过参数设置模块调整环境控制系统的参数，或者系统自动进行调整，以实现环境的优化和肉羊养殖条件的改善。

13、进一步，所述基站通过无线通信与传感器节点连接，发送和接收数据；所述基站配置有usb接口和10/100mhz ethernet接口。

14、进一步，所述信号增强模块，用于将电信号进行信号增强，具体包括：

15、(1)利用hurst指数的时间函数建立离散时间序列的非规则指标；

16、(2)将自适应滤波器的参数利用代价函数迭代计算，计算公式如下：

17、jw＝cw+入h.

18、

19、其中，jw为代价函数，cw为收敛指标，λ为拉格朗日乘子，hw为不规则性指标，n为时间序数，w(n)为所述自适应滤波器的参数矩阵，μ为迭代步长，e(n)为误差信号，h(n)为所述延时模块的输出信号矩阵，g(n)为所述自适应滤波器输出信号，i1、i2为间隔序数；

20、(3)自适应滤波器在调整后的参数下，输出去噪后的目标信号；

21、(4)将经过信号增强处理后得到的回拨信号数据进行叠加并且经过耦合，向外进行输出。

22、进一步，所述信号转换模块，用于将电信号转换为数字信号，具体包括：

23、s21：将电信号转化为需要发送的串行数据包；

24、s22：将获取的所述串行数据包进行串/并转换，并发送对应的节点；

25、s23：各个节点对接收到的相关数据进行psk映射和跳频处理；

26、s24：通过自适应滤波器输出经过psk映射和跳频处理后得到的相关数据的数字信号。

27、进一步，所述s3具体包括：

28、对接收的数据进行时序数据异常值检测；对异常的时序数据进行清除；对相关数据进行主要特征提取。

29、本发明另一目的在于提供一种实施所述基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法的基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测系统，该系统包括：

30、信息采集模块，用于采集肉羊舍环境监测数据，并以电信号的形式传输；

31、信号增强模块，与信息采集模块连接，用于将电信号进行增强；

32、信号转换模块，与信号增强模块连接，用于将电信号转换为数字信号；

33、预处理模块，与信号转换模块连接，用于将接收到的监测数据进行预处理；

34、数据分析模块，与预处理模块连接，用于将环境监测数据与预设阈值进行比较，若超过，则发出相应的执行指令，控制预警模块进行预警和参数设置模块进行工作；

35、预警模块，与数据分析模块连接，用于接收数据分析模块的执行指令进行预警；

36、参数设置模块，与数据分析模块连接，用于进行环境参数的设置。

37、本发明另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法的步骤。

38、本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法的步骤。

39、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

40、第一、本发明实现了对肉羊舍环境的自动监测，提高了养殖水平，避免了因养殖环境的变化引起的对肉羊的伤害，节省了一定的人力物力的开销，较大地减少养殖环境对肉羊的伤害。无线传感器节点的设计，实现对肉羊养殖环境多种参数的实时监测，可以实时的监测并控制养殖环境的各项数据，对异常数据做出警示反应，以便及时采取措施调节养殖环境参数，可以在较大的程度上减少因养殖环境失调造成的对肉羊的伤害和各种损失，而这种损失常常是非常严重的。

41、本发明有效解决了传统羊舍一般采用纸质文件的方式存储和管理，当羊舍的规模扩大时，对信息的管理和维护变得更加复杂，往往需要投入更多的人力、物力和时间，难以从大量数据中获取所需要的信息，不利于羊舍的管理和决策，可以实时的监测并控制养殖环境的各项数据，对异常数据做出警示反应，以便及时采取措施调节养殖环境参数。

42、第二，本发明提供的基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法解决了现有技术中存在的数据传输不稳定、数据处理效率低下、缺乏智能化决策支持以及预警和自动控制能力不足等技术问题，为肉羊养殖业的智能化、自动化发展提供了有力支持。

43、1.高效数据采集与处理：该方法通过专门设计的信息采集模块，能够实时、准确地采集肉羊舍内的多种环境参数，如温度、湿度、氨气浓度等。采集的数据以电信号形式快速传输，减少了数据传输过程中的延迟和失真，从而确保了数据的实时性和准确性。

44、2.信号增强与转换技术：通过信号增强模块，该方法能够增强采集到的电信号，提高信号的稳定性和抗干扰能力。同时，信号转换模块将电信号转换为数字信号，为后续的数据处理和分析提供了便利，也提高了数据传输的效率和准确性。

45、3.智能预处理与数据分析：预处理模块能够对接收到的监测数据进行去噪、滤波等预处理操作，进一步提高数据质量。数据分析模块则采用先进的算法和模型，对处理后的数据进行深入分析，判断环境参数是否超过预设阈值。这种智能化的数据处理和分析方式，能够更准确地反映肉羊舍内的环境状况，为决策提供科学依据。

46、4.预警与自动控制功能：一旦数据分析模块判断环境参数超过预设阈值，该方法能够迅速发出相应的执行指令，控制预警模块进行预警，提醒管理人员及时采取措施。同时，参数设置模块也能根据指令自动调整肉羊舍内的环境参数，如通风、加湿等，从而确保肉羊舍内的环境始终处于最佳状态。

47、综上所述，这种基于传感器网络的肉羊舍环境智能监测方法在数据采集、处理、分析和控制等方面都取得了显著的技术进步，为肉羊养殖业的智能化、自动化发展提供了有力支持。