本發(fā)明屬于傳感器自診斷領域，具體地說，涉及一種樓房豬舍環(huán)境狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器的自診斷方法。

背景技術：

1、隨著我國土地資源日益緊張以及人們對豬肉需求的不斷增加，傳統(tǒng)的平面養(yǎng)豬模式已難以滿足市場的需求。為了應對這一挑戰(zhàn)，樓房養(yǎng)豬模式逐漸興起，并成為我國養(yǎng)豬行業(yè)的新模式。樓房養(yǎng)豬模式有效地克服了土地資源的限制，通過大規(guī)模、多品種、高密度的養(yǎng)殖方式，實現(xiàn)了養(yǎng)豬規(guī)模的擴展。然而，隨著樓房養(yǎng)豬規(guī)模的擴大，豬舍的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測與控制也變得極為復雜和困難。豬舍的環(huán)境狀態(tài)直接影響豬只的健康與生長效率，因此，環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測的精準性、可靠性和穩(wěn)定性成為實現(xiàn)環(huán)境有效控制的關鍵前提。

2、目前，豬舍環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要依賴于各種傳感器，例如溫度傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器等，這些傳感器能夠實時監(jiān)測豬舍內(nèi)的溫濕度、空氣質量等關鍵參數(shù)。養(yǎng)殖人員根據(jù)這些傳感器的測量結果進行相應的環(huán)境控制操作，以確保豬只處于適宜的生長環(huán)境中。然而，傳感器長期暴露在復雜的養(yǎng)殖環(huán)境中，容易受到各種環(huán)境因素的影響，如濕度、塵土和氨氣腐蝕等，導致傳感器性能逐漸衰減、老化甚至損壞。由此引發(fā)的測量數(shù)據(jù)偏差甚至失效，會嚴重影響環(huán)境監(jiān)測的準確性，進而影響豬舍環(huán)境的有效控制，最終阻礙豬只的健康成長。

3、盡管在樓房養(yǎng)豬環(huán)境監(jiān)測領域已經(jīng)出現(xiàn)了一些相關的專利技術，如“適用于樓房養(yǎng)豬的環(huán)境控制方法及系統(tǒng)”、“基于邊云協(xié)同的樓房養(yǎng)豬場環(huán)境智能調(diào)節(jié)”等，這些技術大多集中在環(huán)境控制方法和系統(tǒng)設計上，但在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)自診斷功能的研究和專利方面仍然是空白。傳統(tǒng)的豬舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)通常缺乏自診斷功能，主要依賴養(yǎng)殖人員的經(jīng)驗或專業(yè)知識來定期檢查和維護。這不僅費時費力，還容易出現(xiàn)漏檢和延誤的情況，導致環(huán)境監(jiān)測的準確性和實時性難以得到保障。

4、在樓房豬舍環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，由于傳感器受環(huán)境影響、老化、損壞等原因，可能會出現(xiàn)故障，導致測量數(shù)據(jù)的不準確或失效，從而影響豬舍環(huán)境的有效控制，最終影響豬只的健康發(fā)育。傳統(tǒng)的樓房豬舍環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通常缺乏自動的參數(shù)自診斷功能，大多數(shù)情況下，異常診斷仍然依賴于養(yǎng)殖人員的經(jīng)驗和專業(yè)知識進行定期檢查和維護。這種方式不僅耗時費力，而且難以保障異常參數(shù)排查的準確性和實時性。

5、有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種樓房豬舍環(huán)境狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器的自診斷方法，解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用技術方案的基本構思是：

3、一種樓房豬舍環(huán)境狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器的自診斷方法，包括：以下步驟：

4、s1：在豬舍的進食區(qū)域、活動區(qū)域、排便區(qū)域和睡覺區(qū)域中布置傳感器實時采集溫濕度、氨氣濃度、二氧化硫濃度、光照強度等環(huán)境參數(shù)；

5、s2：在布置好的傳感器中，每個傳感器按照設定的采樣周期內(nèi)連續(xù)采樣n次，并將采樣數(shù)據(jù)進行平均處理，取其平均值作為采集值；

6、s3：對同一區(qū)域內(nèi)多個傳感器采集的相同環(huán)境參數(shù)值進行數(shù)據(jù)融合，計算樣本中位數(shù)和mad值，并通過mad法判斷是否存在偏差異常的傳感器；

7、s4：根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)氣體濃度的特性和氣體流動特性，對各區(qū)域傳感器的測量結果進行比較分析；

8、s5：實時監(jiān)控各傳感器在固定時間間隔內(nèi)的連續(xù)采樣值，若某傳感器的連續(xù)采樣值在設定時間內(nèi)始終不變，則該傳感器被判定為工作異常。

9、可選的，步驟s1中傳感器包括但不限于dht11數(shù)字溫濕度傳感器、mg812二氧化碳傳感器、mq137氨氣傳感器、mq136硫化氫傳感器、lm393光照強度傳感器，且傳感器以對稱方式布置在豬舍各采樣點內(nèi)。

10、可選的，步驟s2中獲取采集值時的步驟為：

11、s2.1：按照設定的采樣周期，每個傳感器對環(huán)境參數(shù)連續(xù)采樣n次，得到一組采樣數(shù)據(jù)x1，x2，...，xn；

12、s2.2：對每個傳感器采集到的n次采樣數(shù)據(jù)進行平均處理，計算出這些采樣數(shù)據(jù)的平均值xi,j，其表達式為：其中，為傳感器第k次采集到的值，xi,j為在采樣點i中的j號位置的傳感器的采樣值。

13、可選的，步驟s3在對同一區(qū)域內(nèi)多個傳感器采集的相同環(huán)境參數(shù)值進行數(shù)據(jù)融合，計算樣本中位數(shù)和絕對偏差值，并通過mad(絕對中位差)法判斷是否存在偏差異常的傳感器的步驟為：

14、s3.1：將同一區(qū)域內(nèi)所有采樣點的相同環(huán)境參數(shù)的測量值集合為一個數(shù)據(jù)樣本x，其中x＝[xi，j]；i＝1、2…m，j＝1、2…n，其中，i為采樣點的編號，j為每個采樣點中同類型傳感器的編號，m為單個區(qū)域內(nèi)采樣點的個數(shù)，n為單個采樣點中同型號傳感器的個數(shù)；

15、s3.2：對數(shù)據(jù)樣本x進行排序，計算其中位數(shù)xmed，其表達式為xmed＝median(x)，并通過公式xad＝[|xi，j-xmed|]；i＝1、2…m，j＝1、2…計算每個數(shù)據(jù)與中位數(shù)的絕對偏差；

16、s3.3：對所有絕對偏差值xad進行排序，計算其中位數(shù)，得到mad值，其表達式為mad＝median(xad)，其中，median為中位數(shù)；

17、s3.4：根據(jù)獲取的mad值，分析傳感器是否為工作異常。

18、可選的，步驟s3.4中若某傳感器的采樣值與中位數(shù)的偏差超過3倍的mad值，其表達式為：|xi，j-xmed|＞3mad，則該傳感器被識別為工作異常。

19、可選的，步驟s4根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)氣體濃度的特性和氣體流動特性，對各區(qū)域傳感器的測量結果進行比較分析的步驟為：

20、s4.1：根據(jù)豬舍內(nèi)各個區(qū)域的功能和布局，確定不同區(qū)域內(nèi)的氣體濃度特性并在每個區(qū)域內(nèi)，利用布置好的傳感器采集各自區(qū)域的氣體濃度數(shù)據(jù)；

21、s4.2：對同一時間點，各區(qū)域內(nèi)傳感器采集到的氣體濃度數(shù)據(jù)進行比較分析并結合氣體的流動特性，分析各區(qū)域內(nèi)測量值的動態(tài)變化，最后，根據(jù)比較分析的結果，識別是否存在異常的傳感器。

22、可選的，步驟s5中實時監(jiān)控各傳感器在固定時間間隔內(nèi)的連續(xù)采樣值，若某傳感器的連續(xù)采樣值在設定時間內(nèi)始終不變，則該傳感器被判定為工作異常的步驟為：

23、s5.1：每個傳感器設定固定的時間間隔δt進行數(shù)據(jù)采集；在設定的監(jiān)控周期內(nèi)，傳感器會在這些固定時間間隔內(nèi)連續(xù)采樣，記錄多次采樣值x1、x2、x3、┅┅、xn，其中n為監(jiān)控周期內(nèi)的總采樣次數(shù)；

24、s5.2：實時監(jiān)控并比較每個傳感器在固定時間間隔內(nèi)的連續(xù)采樣值，檢測這些采樣值是否存在變化；

25、s5.3：若在設定的監(jiān)控時間內(nèi)，某傳感器的所有連續(xù)采樣值x1、x2、x3、┅┅、xn均保持相同且未發(fā)生任何變化，即滿足條件x1＝x2＝x3＝┅┅＝xn，則認為該傳感器無法正確感知環(huán)境變化。

26、可選的，步驟s5.2中比較的過程中是比較每次采樣的結果xt與其前后鄰近的采樣值是否相同，即判斷xt＝xt-1＝xt-2＝...＝x1。

27、采用上述技術方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果，當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以下所述的所有優(yōu)點：

28、本發(fā)明通過計算各傳感器數(shù)據(jù)的中位數(shù)及其偏差，不僅能夠快速識別并診斷出是否存在有故障的傳感器，還能精確定位到具體異常的傳感器，從而有效地排除潛在故障源。該方法顯著提升了環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測的有效性和可靠性，確保豬舍環(huán)境監(jiān)測的準確性，為養(yǎng)殖環(huán)境的穩(wěn)定控制提供了堅實的技術保障。這一診斷方法不僅減少了人工干預的需求，還大幅提高了監(jiān)測系統(tǒng)的自動化水平和響應速度，為養(yǎng)殖管理帶來了更高的效率和更好的養(yǎng)殖效果。

29、下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步詳細的描述。