高精度的全球定位系统来帮助自动估算体积?这就是为什么。..
利用全球导航卫星系统最新技术促进自动化的高效农场
挑战
在过去的150年里,饲养场的监控一直是少数员工的责任,他们通过视觉方式测量混凝土槽中的饲料量,叫做铺位。然而,人类的这种视觉检查本质上是不精确、主观和不一致的,因人而异,每天都有所不同,这取决于他们的注意力、警觉性和其他因素。当错误的估计导致动物吃得太多或太少时,它们会脱离最佳生长曲线,甚至生病,需要几天时间才能恢复。
自动化可以极大地提高这些产量估算的准确性和一致性,并使雇员可以自由地履行其他职责。然而,直到最近,还没有人能够建立一个有效和可靠的饲料自动化系统。
饲养场
饲养场是精心设计的。随着动物的到来,它们按品种、质量、年龄等分类.,放进数百支笔。根据牛肉的市场等级,他们的饮食被开处方、喂和监控长达300天。一旦每只动物被认为是所需的质量,它就会被送到屠宰场进行加工,然后再交给顾客。
根据它们的摄取行为,牲畜每天有一次饲料分配。为了监控它,一个饲养场的员工开着车在一条路上开着,沿着数百支笔,望着窗外的铺位,并直观地估计剩余的饲养量。如果动物把饲料放在铺位上,那么分配的数量就会减少;相反,如果它们在清理饲料,数量就会增加。
这些测量通常需要每天至少进行4次,以确保每支牲畜的饲料都被喂养,而且没有一只被耗尽。这一点在一夜之间尤为重要,因为许多网站都没有24/7的工作人员,因为消费高峰期是黄昏和黎明。
解决方案
曼纳克斯下午好。有限公司,该公司总经理博士于2016年秋季成立。机电一体化工程师斯图尔特麦卡锡一直在帮助澳大利亚农业部门,提供定制的、新颖的技术来帮助解决现场生产力问题。该公司主要专注于饲养场的牛,使用激光雷达扫描和其他视觉或感知技术,以及卫星定位和人工智能。
投资来自
澳大利亚肉类和牲畜 (司法协助),世卫组织与
澳洲土地饲养者协会 (阿尔法公司),Manabotix开发了一个独特的解决方案,以解决监测铺位中的饲料量问题:一个独立的装置,由激光雷达扫描仪、一个七重导航卫星系统接收器和天线以及一个机载处理平台组成。还在主机车辆中提供一个小型HMI反馈屏幕,使操作员能够看到操作和诊断信息。
"双层扫描仪"在昆士兰州达令和西部唐恩的几个饲养场进行了严格的评估、验证和采用试验,于2018年8月n完成。2018年10月初,在布里斯班(Beefex),曼纳克斯启动了"双层扫描仪"。目前正在为第二代系统改进设计,该系统将包括一个更新的激光雷达扫描器和一个新的通信基础设施。
激光雷达扫描仪的作用
LIDAR非常精确地测量距离,使用激光脉冲类似于雷达使用高频无线电波和声纳使用声波的方式。激光脉冲的返回被用来生成3d地形或物体的"点云",然后可以可视化和分析。在这个实现中使用的激光雷达扫描器的范围为7.7-3m,分辨率为2mm,它用铺位的横截面来测量饲料剩余的体积。然后,根据对饲料定量密度的了解,这个体积很容易转换成质量。该装置被螺栓固定在轻型车辆的后面,使扫描仪对铺位有清晰的视线。偶尔,动物的头会阻碍这条视线,但曼纳布蒂克斯开发了一种算法来消除动物对激光雷达的干扰。
高质量的全球定位系统/全球导航卫星系统接收机和目标+能够处理来自附近基础设施设施的无线电频率干扰。
车辆的前进速度决定了沿铺位的点云间距。目前,这种速度通常为7-10公里/小时,激光雷达运行100赫兹,产生大约50毫米的点间距。下一个版本将能够在15公里/小时内运行。在未来,车辆可以完全自主,释放司机的其他职责。曼纳克斯在白天和晚上都测试了激光雷达扫描仪,并报告说,在所有环境条件下,性能都是非常一致的。
机载处理平台将激光雷达扫描仪的测量结果与全球导航卫星系统的定位解决方案结合起来,以解决饲料剩余量问题。然后将这些数据传递到中央数据服务处,以便随后进行报告和采取行动。
请参阅司法协助自动送上双层扫描仪
全球导航卫星系统接收器的作用
七重唱 阿斯特尔-U 全球导航卫星系统接收器 在双层扫描仪中,作为一个rtk设置的探测器,与最多在几公里外的基站搭配,达到了5mm的水平位置精度跨站点。这种极端的精确度对于优化容量溶液的精度和精度是至关重要的。
饲养场主要是在平坦的地形上的围栏和道路.尽管如此,它们也含有结构--如巨大的发射井和钢柱支撑非常大的遮荫布--这可能会导致多路径。此外,该地区可能受到附近基础设施设施的无线电频率干扰。事实上,在最近的一些实验中,其中一个饲养场的情况就是如此。
七重唱的多星座和多频率全球导航卫星系统接收器
目标+有助于缓解这些问题。全球导航卫星系统接收器能够从多个星座处理多个频率,以计算其位置,这对于最大限度地减少误差至关重要。使用多个频率是消除由于地球电离层信号延迟而造成的位置计算误差的最有效方法,并提供了更大的抗干扰能力。使用来自多个星座的信号大大增加了视野中的卫星数量。这减少了信号采集时间,提高了位置和时间解决方案的准确性,减少了天空视野中的障碍物(如建筑物和树叶)所造成的问题,并改善了可见卫星的空间分布,减少了PDOP。因此,
阿斯特尔-U全球导航卫星系统接收器能够计算出最准确和最可靠的位置。"即使是冷启动,它也能很快得到位置解决方案,"博士说。麦卡锡。
七重唱的选择
曼纳布蒂克斯选择了塞登特瑞作为定位解决方案,因为它已经与该公司有长期的关系,并相信它有能力提供一个符合其规格要求的解决方案。麦卡锡。"他们总是拥有我们在商业模式和技术模式方面所需要的东西。我们实际上是一个积分。如果我们对正在集成和销售的设备没有信心,我们可能会暴露无遗。我们从技术层面上对它们有信心,这使我们能够始终在预算范围内按时交付。"
"我们也非常喜欢与七重唱和他们的澳大利亚分销商环球石油公司合作。麦卡锡说。他称赞"技术支持的无障碍性",补充道,"我们没有销售人员或业务发展人员的所有这些障碍。"你直接跟那些知道自己在做什么的人说话。然后,如果你想要一些与众不同的东西,或者更适合你的解决方案,他们也会和你一起努力去获得它。它们非常健壮和可靠。"
而宽带干扰的源头 在其中一个实验饲养场的经验仍未确定。
目标+固件在七重奏全球导航卫星系统接收器上,使曼纳布蒂克斯能够减轻其影响并重新上网。"我们还提供了原始数据转储到了塞登特里奥在比利时的总部,"博士。麦卡锡回忆道:"他们能够分析这些数据,并为我们的故障排除过程提供更有启发性的反馈。这对我们来说是非常有用的,对我们来说也有很大的不同,因为我们希望提供最好的技术解决方案,而且我们不希望在试图解决每个人的问题时陷入僵局。"
结果
根据在不同地理区域的几个饲养场进行的广泛实验,在不同的操作条件下,白天和晚上,曼纳克斯以高度的自信证明了它的解决方法比人类的预测更精确。研究表明,人类通常低估了体积,特别是非常大的体积。相比之下,曼纳布蒂克斯溶液的精确度高于10千克(对所有评估的饲料剩余质量,从0千克到500千克以上),精确度高于r 2 ( 确定系数 大约0.99。因此,它具有很高的可重复性,通过统计分析可以很容易地描述误差模型。
澳大利亚最大的饲养场每天的饲料成本高达35万澳元,每吨约400澳元-500澳元,而且随着干旱状况的加剧,这些饲养场每天的饲料成本也在上升。因此,即使饲料利用率提高1%,也会对其利润产生巨大影响。此外,如果上铺扫描仪安装在一辆自主的汽车上,这将使员工可以自由地完成其他有价值的任务。最后,大大提高了饲料测量的准确性,通过确保它们不缺乏或过量喂养,提高了动物的健康。
"这可能是革命性的,因为它一直都是以某种方式进行的,这是整个范式的转变,"博士说。麦卡锡。
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