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专利号: 2020111491303
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,在群养母猪舍内安装信息采集装置,采集母猪个体信息和环境信息;

步骤2,采集猪舍温度和湿度,设置每隔5分钟发送一次数据,保存于综合数据库中,提供给专家系统;

步骤3,利用母猪佩戴的电子耳标,结合应用层的上位机管理系统自动生成一条包含母猪基本信息的新记录;

步骤4,当母猪进入自动称重区域后,其在地磅上停留一定时间,以准确获得母猪体重信息;同时,RFID阅读器感应到耳标信号,上位机显示该母猪身份信息,并为专家系统决策提供实时数据支持;

步骤5,依据母猪个体和环境信息,专家系统的Drools推理引擎利用Rete算法将实时数据与知识库规则进行匹配,得出下料基准量,再由体重和带仔数计算出最终饲喂量,发送所述最终饲喂量给下位机,控制器将所述最终饲喂量减去饲料余量得到实际下料量后,开始投喂;

所述步骤5中基于Drools推理引擎利用Rete算法具体设计包括:步骤5.1,从工作内存中取出一个待匹配的pigFact对象,从根节点进入后进行模式匹配;

步骤5.2,首先进行pigFact母猪阶段类型的匹配,如果阶段类型满足条件,则把pigFact对象的引用记录保存至第一个α节点的α内存区中,并退出阶段类型匹配;

步骤5.3,接着对母猪品种进行比较,匹配成功后,将pigFact的引用记录存于第二个α节点的α内存区中,然后找到该节点的左引用,即第一个β节点;

步骤5.4,该β节点找到自己的左引用,即第一个α节点,确定该α节点的α内存区中是否存放了pigFact的引用,若有则说明阶段和品种两个类型条件都满足,则在该β节点的β内存区中存放pigFact的引用,退出品种类型匹配;

步骤5.5,对母猪阶段天数进行匹配,若阶段天数符合条件,则将pigFact对象的引用记录存于第三个α节点的α内存区中,然后找到该α节点的左引用,即第二个β节点;

步骤5.6,该β节点找到自己的左引用,即第一个β节点,确认第一个β节点的β内存区中是否存放了pigFact的引用,如果存放,则说明阶段、品种和阶段天数三个条件都符合,并在第二个β节点的β内存区中存放pigFact的引用,退出阶段天数类型匹配;

步骤5.7,重复步骤5.1‑5.6,直到7种类型匹配完毕,进入议程,执行Rete算法规则结论;

步骤6,母猪完成进食后,从出口通道走出,阅读器感应到后,获得母猪体重差,该差值即为实际进食量,将实际采食量发送给上位机;同时,入口门锁扣开启,下一头等待进食的母猪进入饲喂站;如此循环直至采食周期结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控方法,其特征在于,所述步骤1中的采集装置包括围栏、联动开关门、电子地磅、自动门、智能饲喂器、料槽、称重传感器、温湿度传感器及RFID阅读器。

3.根据权利要求1所述的一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控方法,其特征在于,所述管控方法能够应用于手机APP,由手机端监控界面展示母猪编号、饲喂决策量和实际采食量信息;针对大型猪舍配备的多个饲喂站,用户点击“选择饲喂站节点编号”下拉菜单可选择要监控的饲喂站编号;用户点击“选择母猪编号”下拉菜单可查看对应该母猪的饲喂情况;左下角设计三个按钮是通过与服务器程序建立的网络连接,获取对应母猪的决策量和实际采食量;用户点击“立即下料”按钮可远程控制下料,实现饲养员能够随时随地对母猪饲喂情况进行监控。

4.一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控系统,其特征在于,包括终端监控设备、网络通信层和应用层;

所述终端监控设备,包括信息采集模块和控制模块;所述信息采集模块,包括RFID耳标阅读器、电子地磅、温湿度传感器、料重传感器;所述控制模块主要是PLC控制的饲喂器和自动门装置,饲喂器的下料部件能实现精确投喂;所述PLC负责采集、发送传感器数据并控制执行设备;所述饲喂器中的无线通信模块将采集的信息发送至汇聚节点并接收下发的控制指令;所述自动门能使母猪在地磅上停留足够多时间,确保称重模块准确测量,所述终端监控设备与进出口门、铁围栏、料槽构成了群养母猪智能饲喂站;

所述网络通信层包括LoRa汇聚节点和GPRS‑DTU通信模块,所述LoRa汇聚节点集聚各终端节点采集的数据,接着由GPRS和上位机建立通;

所述上位机的应用层由母猪养殖专家系统、母猪饲喂监控系统和网络通信接口组成;

所述母猪养殖专家系统包括投喂决策、疾病防治、饲料配比和系统维护;所述母猪饲喂监控系统包括猪舍信息、历史数据统计、系统管理;所述网络通信接口,实现上位机监控平台与下位机控制系统间的网络通信。

5.根据权利要求4所述的一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控系统,其特征在于,所述采集的母猪身份信息包括品种、繁殖阶段、时期、胎次,由RFID阅读器感应耳标获得。

6.根据权利要求4所述的一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控系统,其特征在于,所述饲喂器采用PLC控制直流推杆电机实现,电机每动作一次即可完成一次下料操作;当电动推杆向下运动时,堵料下球释放存储的饲料,同时上球封住储料仓;当推杆恢复初始位置时,下球堵住下料口,上球脱离定量仓,给定量仓输料;如此往复实现精确投喂;此外,还可通过调节上下两个堵料球的距离及定量仓的长度来控制下料量。

7.根据权利要求4所述的一种基于Drools规则引擎的群养母猪饲喂站物联网管控系统,其特征在于,所述应用层的上位机监控软件是基于C/S架构的计算机应用程序,服务器后台部署用C#.NET语言编写的窗体应用程序,与GPRS模块和手机端的通信采用基于TCP/IP的Socket通信方式实现,运用ADO.NET访问接口实现与MySQL数据库之间的交互;

所述专家系统的推理机制基于Drools规则引擎开发;所述Drools规则引擎基于JDK1.5+Drools 5.0+MyEclipse10+MySQL8.0平台开发,内嵌了面向对象的Rete模式匹配算法,规则库和推理引擎彼此分离、系统高度封装,后期在更新饲喂规则时无需修改推理机制,可直接使用业务逻辑接口;所述专家系统人机界面是在MyEclipse10开发环境下遵循MVC设计模式的桌面应用程序;在MySQL数据库中建立母猪信息事实库及饲喂规则知识库,同时保存上位机接收的采食量和环境数据。