视频数猪企业智能安防监控系统
2020/3/23 17:17:04
AI视频数猪智能资产盘点解决方案
目录
第 一 章 系统方案概述 11.1 应用背景 1
1.2 业务现状 1
1.3 需求分析 2
1.4 总体目标 2
第 二 章 系统总体思路 3
2.1 设计原则 3
2.2 设计标准 3
2.3 设计思路 4
2.4 业务流程 4
2.4.1 存栏计数 4
2.4.2 出栏计数 6
第 三 章 系统总体设计 7
3.1 系统拓扑 7
3.2 方案价值 7
第 四 章 存栏量计数统计 9
第 五 章 出栏通道过猪统计 11
第 一 章系统方案概述
1.1应用背景畜牧业相比种植业，种植业主要依托政府补贴，种植企业本身的盈利较差，而（大型）畜牧企业则可实现自身盈利，企业本身有资金来做智能化投入，因此选择畜牧企业作为突破口。
在中国，猪肉是畜产品的风向标，占我国CPI消费指数的3%以上（曾列第一，目前排名第二，位列房地产之后），每周国家会公布瘦肉型白条猪肉出厂,价格监测周报，作为监测畜产品价格变化的指标。
国家统计局：2017年生猪出栏6.88亿头 增0.5%。
1.2业务现状
目前养殖公司是以人工统计的方式进行出栏量和存栏量的资产盘点，费时费力且存在作弊的风险。
通过AI数猪的方式，自动统计养殖场每天/每周的生猪出栏量和存栏量，在误差允许范围内可免去人工点数费时费力的问题，达到机器换人的目的，有利于公司加强对养殖过程的监管，减少人力投入和管理成本。
1.3需求分析
存栏量是指某一阶段，如年初、某月、某季或年末的各类牲畜（成畜、幼畜，公畜、母畜等）的实有数。大型养殖集团公司的生猪存栏量非常大且较为分散，管理人员需要定时定点地统计各个养殖场的存栏量，为后期生产管理及出栏计划的调整做好准备。因人工计数这种方式的工作量大，且生猪个体易受陌生人闯入的影响，造成不良应激反应，所以存栏量的智能统计显得很重要。
出栏量是指作为商品动物从养殖场卖到市场上的数量。大型养殖集团公司的下属（或签约）养殖场的位置相对偏远而分散，在卖猪日卖出的生猪数量也较大，且为了提高卖猪效率，现场人员往往需要身兼多职，陷入一个非常混乱的境地，对出栏生猪的数量进行智能统计可以减轻现场工作人员压力，为公司管理层提供真实可靠的监管手段，尽量减少人为干预。
为满足大型养殖场生猪存栏/出栏量的智能化统计需求，我们开发了基于AI开放平台的AI数猪智能检测算法，并搭配合适的智能分析硬件产品，形成AI数猪解决方案。通过AI计数对养殖圈舍内、通道处生猪群体/个体的视频或图片进行智能分析，自动给出统计结果，可大大减轻管理者的工作量，降低对生猪个体的影响，同时防止农户人为舞弊谎报猪只数量私自贩卖猪只，减少企业经济损失，提高猪场管理的信息化水平。
1.4总体目标
因各个养殖集团公司业务模式的不同，在与用户确认详细需求过程中发现，AI数猪实际分为存栏计数和出栏计数2大类需求，其中存栏计数只需要对大猪（育肥猪）数量进行统计，而不需要小猪数量的统计；出栏计数需要对大猪和小猪进行计数。
通过部署在养殖场圈栏上方和过猪通道上方的摄像机拍摄猪只，结合AI算法，实现生猪存栏量和出栏量的智能计数统计。
第 二 章系统总体思路
2.1设计原则本方案的设计以“先进性、可靠性、实用性、标准性、经济性、扩展性、安全性”为基本原则，具体如下：
先进性：采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设行业专属系统。
可靠性：系统硬件采用专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
实用性：系统的设计突出应用，以养殖公司/养殖场现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
标准性：系统设备选型符合国内相关标准，保证设备应用的兼容性，采用标准接口，实现信息资源共享。
经济性：系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低，同时方案考虑原有系统的利旧。
扩展性：系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。系统支持能力的对外输出。
安全性：综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。采取可靠手段避免对系统的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。
2.2设计标准
1)安防视频智能监控系统设计方面
《中华人民共和国公安部行业标准》（GA70-94）
《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）
2)视频系统网络设计方面
《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963）
《计算机信息系统安全》（GA 216.1－1999）
《计算机软件开发规范》（GB8566-2007）
3)视频系统工程建设方面
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《安全防范工程技术规范》(GB 50348-2004)
2.3设计思路
为满足大型养殖场生猪存栏/出栏量的智能化统计需求，我们开发了AI数猪智能检测算法，并搭配合适的智能分析硬件产品，形成AI数猪应用系统。
图1.设计思路
2.4 业务流程
2.4.1 存栏计数
图2.存栏计数管理流程
数据说明
名称
说明
当天存栏数据
时间、存栏数量
存栏历史数据
统计范围、统计时间、存栏数统计值
2.4.2 出栏计数
图3.出栏计数管理流程
|
名称 |
说明 |
|
出栏实时统计数据 |
开始时间、截止时间、持续时间、数量、校正 |
|
出栏历史统计数据 |
统计范围、统计时间、序号、养殖场名称、设备编号、开始时间、截止时间、持续时间、数量、统计方式、回放 |
出栏计数的主要业务过程为：养殖场管理人员根据出栏计划安排生猪出栏，出栏过程中对每一个批次的出栏数量进行统计，出栏结束后进行记录，并将结果上报给集团出纳和会计人员核对数量是否与计划中一致，若不一致，则配合排查进行重新计数，若一致，则出栏过程完成。
第 三 章系统总体设计
3.1系统拓扑AI数猪智能资产盘点系统拓扑图如下所示：
图4.系统架构示意图
通过在养殖场圈栏、卖猪通道上方部署网络监控摄像机，实时拍摄存栏和出栏的生猪图片及视频。由前端/后端智能设备（智能IPC或超脑NVR）上传给算法平台进行智能分析，得到生猪存栏量和出栏量的统计数据。
在总部监控中心部署平台进行查看。
3.2方案价值
方案的核心价值在于帮助用户实现活体资产的快速盘点，随时掌握公司现有的活体资产数量和销售情况。
同时针对大型养殖集团“养殖企业+农户散养”的模式，企业通过AI猪只统计，可以做到防止农户人为舞弊谎报猪只数量，私自贩卖猪只，减少企业经济损失，减少企业员工的人力介入，大幅降低病感染可能性，防止猪瘟扩散，同时规避企业员工的瞒报事件。
第 四 章存栏量计数统计
公司财务人员每个月均要到养殖场去盘点圈舍内的种猪和小猪数量，以评估当前的资产，因近期受到非洲猪瘟的严重影响，要对进入猪场的人员进行严格管控，给日常资产盘点工作带来很大的不便。现已成为公司管理上的一个痛点，利用视频监控系统进行远程猪只存栏量的统计就显得十分重要。通过在养殖场圈栏上方部署半球/筒型摄像机，实时拍摄圈栏内的猪只图片和视频，再上传给具有存栏数猪算法的超脑NVR，智能分析出该图片或视频中的生猪存栏量数据。
图5.存栏量计数应用布点示意
摄像机建议采用高清半球或筒机，安装在棚顶需满足2.5米-4米之间的安装高度，且分辨率达到200万及以上（400万）像素的要求，推荐型号：高清半球DS-2CD6735EFWD-I(2.0mm)、高清筒机DS-NYCN3A2I(4-6mm)。前端摄像机的视频流和结构化数据均可通过SDK（或走国标、ISAPI等协议）上传给视频综合管理平台，平台通过AI数猪（存栏计数统计）模块进行业务展示。
通过AI猪只统计，可以做到防止农户人为舞弊谎报猪只数量，私自贩卖猪只，减少企业经济损失，减少企业员工的人力介入，大幅降低病症感染可能性，防止猪瘟扩散，同时规避企业员工的瞒报事件。
第 五 章出栏通道过猪统计
养猪场单次卖猪的日出栏量可达几百甚至1000头以上，通过在出猪台通道处部署摄像机，实时统计经过的小猪数量，以代替以往人工计数费时费力且易出错的问题。大型养殖场的生猪在出栏销售时，所售猪只要经过专门的通道到达一个称重区域，工作人员对上称猪的数量进行人工计数，并记录地磅上称量的猪只群体总重量。因人工计数这种方式的工作量非常大，且易受人的主观因素影响，会带来干扰。通过AI计数对过猪通道处的视频或图片进行智能分析，自动给出统计结果。
养殖场卖猪通道（经过出猪台走到运输车内）上方安装智能垂直单目摄像机，写入通道过猪计数算法，实时监控并自动分析经过该通道的猪只数量，将结构化数据上报给平台。
图6.出栏量计数应用布点示意
图7.出栏通道计数算法预研示意
支持AI开放平台的IPC型号推荐：
400W DS-2XA8A45-IZS(2.8-12mm)
200W DS-2XA8A25-IZS(2.8-12mm)
通过AI猪只统计代替以往人工计数，可大大减轻员工的工作量，降低人工计数纰漏，提高猪场管理的信息化水平，降低员工的工作压力。
