一种畜牧养殖环境实时监测方法与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种畜牧养殖环境实时监测方法。

背景技术：

1、畜牧养殖是农业生产的重要组成部分，为人类提供肉类、奶制品和其他动物产品。畜牧养殖环境直接影响动物健康，所以一般养殖场所需要进行环境监测。其中在室内养殖场所中空气质量的监测对于动物的生物安全和疾病预防非常重要，比如常见的养殖场所内影响空气质量的粉尘含量的监测，而一般监测传感器不稳定可能造成原始监测数据存在噪声，所以对于所采集的原始数据首先需要进行数据清洗。

2、因为养殖场所粉尘浓度具有一定的变化关系，所以利用非局部均值滤波进行数据降噪。因为在室内养殖场所中，粉尘的产生很大程度受动物活动影响，导致不同监测位置在不同时刻对应的粉尘环境具有差异，进而导致参考块与邻域块对应的粉尘浓度一致性关系具有差异，使得通过非局部均值滤波对粉尘浓度数据进行去噪时，去噪效果不好，从而使得根据去噪后的粉尘浓度数据对养殖环境进行监测时，监测结果不准确。

技术实现思路

1、本发明提供一种畜牧养殖环境实时监测方法，以解决现有的问题。

2、本发明的一种畜牧养殖环境实时监测方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种畜牧养殖环境实时监测方法，该方法包括以下步骤：

4、在畜牧养殖场的一段时间内，获取若干个监测位置上每一监测时刻的粉尘浓度以及若干个动物在每一监测时刻的位置坐标与加速度；其中每个监测位置对应一个位置坐标；

5、根据每个监测位置上所有监测时刻的粉尘浓度数据，构成每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列；

6、根据每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的数值，得到每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的噪声程度与若干待滤波数据；

7、获取每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个待滤波数据对应的一个参考块与若干个邻域块；

8、根据每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据对应的监测时刻与每个粉尘浓度数据的数值，得到每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个待滤波数据对应的每个邻域块的滤波权重；

9、根据每个监测位置的位置坐标、每一动物在每一监测时刻的位置坐标与加速度以及每个粉尘浓度数据的噪声程度，得到每个监测位置在每个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境；

10、根据每个待滤波数据对应的每个邻域块的滤波权重及每个监测位置在每个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，得到每个待滤波数据对应的每个邻域块的最终滤波权重；

11、根据每个待滤波数据对应的每个邻域块的最终滤波权重，得到若干去噪后的粉尘浓度数据序列；

12、根据所有去噪后的粉尘浓度数据序列，对粉尘浓度进行监测。

13、进一步地，所述根据每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的数值，得到每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的噪声程度与若干待滤波数据，包括的具体步骤如下：

14、计算第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据与其最近的个粉尘浓度数据的差值绝对值的均值，记为每个粉尘浓度数据的噪声程度，其中，为预设的最近的粉尘浓度数据的个数；

15、在第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中，将噪声程度大于预设的噪声程度阈值的粉尘浓度数据作为待滤波数据。

16、进一步地，所述根据每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据对应的监测时刻与每个粉尘浓度数据的数值，得到每个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个待滤波数据对应的每个邻域块的滤波权重，包括的具体公式如下：

17、

18、式中，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的滤波权重，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的监测时刻与第个待滤波数据对应的第个邻域块中心处的粉尘浓度数据对应的监测时刻之间的时间间隔，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据与其对应第个邻域块之间的粉尘浓度数据的个数，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与第个待滤波数据对应的第个邻域块内粉尘浓度数据的皮尔斯相关系数，表示归一化函数。

19、进一步地，所述根据每个监测位置的位置坐标、每一动物在每一监测时刻的位置坐标与加速度以及每个粉尘浓度数据的噪声程度，得到每个监测位置在每个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，包括的具体步骤如下：

20、根据每个监测位置对应的位置坐标和每个动物在第个监测时刻的位置坐标，在第个监测时刻上，将以第个监测位置为中心，半径为的圆内的动物，记为第个监测时刻上第个监测位置对应的目标动物；

21、根据第个监测时刻上第个监测位置对应的目标动物的位置坐标与加速度，得到第个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度；

22、根据个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度与第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的噪声程度，得到第个监测位置在第个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境。

23、进一步地，所述根据第个监测时刻上第个监测位置对应的目标动物的位置坐标与加速度，得到第个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度，包括的具体公式如下：

24、

25、式中，表示第个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度，表示第个监测时刻上第个监测位置对应的第个目标动物的加速度，表示第个监测位置到第个监测时刻上第个监测位置对应的第个目标动物的距离，表示第个监测时刻上第个监测位置对应的目标动物的数量。

26、进一步地，所述根据个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度与第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据的噪声程度，得到第个监测位置在第个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，包括的具体公式如下：

27、

28、式中，表示第个监测位置在第个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，表示第个监测位置在第个监测时刻上周围动物活动产生的粉尘的程度，表示第个监测时刻与第个监测时刻的时间间隔，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个粉尘浓度数据的噪声程度，表示预设的个数。

29、进一步地，所述根据每个待滤波数据对应的每个邻域块的滤波权重及每个监测位置在每个监测时刻上的粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，得到每个待滤波数据对应的每个邻域块的最终滤波权重，包括的具体步骤如下：

30、根据第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与对应第个邻域块内每一粉尘浓度数据的数值，得到第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异；

31、根据第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据所对应的粉尘环境、第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异与第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的滤波权重，得到第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的最终滤波权重。

32、进一步地，所述根据第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与对应第个邻域块内每一粉尘浓度数据的数值，得到第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异，包括的具体步骤如下：

33、将第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块，记为块1；

34、将第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块，记为块2；

35、计算块1和块2中每个相同位置的数据的差值的绝对值，将块1和块2中所有相同位置的数据的差值绝对值的均值，记为第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异。

36、进一步地，所述根据第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中每个粉尘浓度数据所对应的粉尘环境、第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异与第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的滤波权重，得到第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的最终滤波权重，包括的具体公式如下：

37、

38、式中，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的最终滤波权重，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块内第个粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块中第x个粉尘浓度数据所对应的粉尘环境，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块与其对应的第个邻域块的差异，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的参考块内包含数据个数，表示第个监测位置对应的粉尘浓度数据序列中第个待滤波数据对应的第个邻域块的滤波权重，表示绝对值函数。

39、进一步地，所述根据所有去噪后的粉尘浓度数据序列，对粉尘浓度进行监测，包括的具体步骤如下：

40、在所有去噪后的粉尘浓度数据序列中，将大于预设的粉尘浓度阈值的粉尘浓度数据记为异常粉尘浓度数据；

41、在发现异常粉尘浓度数据时，进行预警。

42、本发明的技术方案的有益效果是：根据每一粉尘浓度数据序列中受噪声影响的粉尘浓度数据与其周围粉尘浓度数据的数值有较大差异的特征获取每一粉尘浓度数据的噪声程度，使得受噪声影响的粉尘浓度数据的噪声程度较大，为待滤波数据的获取做出了铺垫；在进行非局部均值滤波过程中，根据邻域块与参考块之间对应数据的相似性确定邻域块的滤波权重，避免差异性较大的邻域块对滤波结果的影响，从而提高滤波效果；在邻域块的权重计算中，考虑监测数据对应监测环境的一致性，从而保证相似粉尘环境对应的邻域块具有较高的滤波权重，避免邻域块监测数据整体偏差所导致邻域块与参考块之间不真实的相似性，从而提高滤波权重的准确性；在监测数据对应粉尘环境的一致性分析中，考虑动物运动产生粉尘对监测位置对应监测时刻粉尘环境的影响，同时考虑动物运动产生的粉尘向监测位置的传播过程，从而获得监测位置在不同监测时刻更加准确的粉尘环境，提高粉尘环境一致性的准确性，即提高所反映滤波权重的准确性；使得去噪后的粉尘浓度数据序列更准确，提高了粉尘浓度监测结果的可靠性。