李斌++曾澤良++李鎮(zhèn)金

摘 要 為了實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，通過(guò)檢測(cè)模塊檢測(cè)豬舍內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳等參數(shù)，并將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，再通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當(dāng)豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長(zhǎng)時(shí)，主系統(tǒng)通過(guò)ZigBee模塊將相關(guān)控制信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)，以控制與子系統(tǒng)連接的相關(guān)調(diào)節(jié)模塊，從而實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞 檢測(cè)模塊；ZigBee無(wú)線(xiàn)通信；調(diào)節(jié)模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.037

智能養(yǎng)殖系統(tǒng)是將各種傳感器技術(shù)、信息化環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)等，智能感知環(huán)境信息，以及對(duì)生產(chǎn)行為的智能干預(yù)和精確、精細(xì)飼養(yǎng)于一體的智能化生豬養(yǎng)殖管理系統(tǒng)。就目前的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的智能豬場(chǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了喂養(yǎng)的智能控制，而對(duì)于豬舍環(huán)境的改善方面仍舊采用人工方式，如豬舍的清洗、糞便的清理等。這種智能豬場(chǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)不僅沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化，同時(shí)還增加了生產(chǎn)成本。本項(xiàng)目將采用傳感器、無(wú)線(xiàn)通訊和智能檢測(cè)與控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)具有智能喂養(yǎng)、自動(dòng)清洗豬舍和處理糞便等功能的新一代智能養(yǎng)殖系統(tǒng)研發(fā)[1-4]。該項(xiàng)目能做到智能監(jiān)控豬圈內(nèi)的環(huán)境，在設(shè)計(jì)方面能做到更加人性化，且簡(jiǎn)單易用，實(shí)用性強(qiáng)。

1 養(yǎng)殖系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

結(jié)合圖1對(duì)智能養(yǎng)殖系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說(shuō)明，但養(yǎng)殖系統(tǒng)并不局限于這些實(shí)施例。

基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)管養(yǎng)殖系統(tǒng)，其架構(gòu)如下。本項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容是通過(guò)檢測(cè)模塊檢測(cè)豬舍內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳等參數(shù)，并將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，子系統(tǒng)模塊再通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊將數(shù)據(jù)包發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當(dāng)豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長(zhǎng)時(shí)，主系統(tǒng)模塊將通過(guò)ZigBee模塊將相關(guān)控制信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)模塊，這樣就可以控制與子系統(tǒng)連接的相關(guān)調(diào)節(jié)模塊，從而通過(guò)相關(guān)的調(diào)節(jié)模塊來(lái)調(diào)節(jié)豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度，使其達(dá)到正常的濃度范圍[5-7]。通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊的中間橋梁作用，使主系統(tǒng)能智能的控制各個(gè)子系統(tǒng)，達(dá)到控制相關(guān)調(diào)節(jié)模塊工作[8]，從而實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

2 檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊包括溫濕度檢測(cè)模塊和二氧化碳檢測(cè)模塊，分別使用DHT21和MG811傳感器，本文簡(jiǎn)單介紹其主要特性。

2.1 DHT21傳感器的特性

第一，將溫濕度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C線(xiàn)集成在一塊芯片上面；第二?？梢越o出全校準(zhǔn)相對(duì)濕度及溫度值輸出；第三，具有可靠的CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；第四，電源電壓范圍為2.4～5.5 V。

2.2 MG811傳感器主要特性

第一，對(duì)二氧化碳有良好的靈敏度和選擇性；第二，受溫濕度的變化影響較??；第三，具有良好的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。

3 ZigBee的通信協(xié)議

3.1 協(xié)議組成

ZigBee協(xié)議組成如圖2所示，包括高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層。

3.2 ZigBee技術(shù)的主要應(yīng)用

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。由于其近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)，因此在市場(chǎng)上有各種基于ZigBee的電子設(shè)備，用于醫(yī)療、工業(yè)以及航空、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

3.3 應(yīng)用的特點(diǎn)

第一，數(shù)據(jù)傳輸速率低：最大是250 kb/s；第二，功耗低：在相同的環(huán)境下，Zigbee的抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于WiFi和藍(lán)牙；第三，成本低：傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，大大降低了成本；第四，高安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用

AES-128，同時(shí)可以靈活確定其安全屬性；第五，網(wǎng)絡(luò)容量大：每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持65 535個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)，每個(gè)Zigbee設(shè)備可以與另外65 535臺(tái)設(shè)備相連接。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的研究目標(biāo)是研究出一種豬舍環(huán)境控制結(jié)合飼料喂養(yǎng)的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)豬舍的環(huán)境，以及自動(dòng)控制接收飼料實(shí)現(xiàn)按需喂養(yǎng)。利用溫濕度、二氧化碳等傳感器檢測(cè)環(huán)境因素，通過(guò)主系統(tǒng)控制相關(guān)抽風(fēng)機(jī)、取暖設(shè)備、水閥、紫外線(xiàn)燈等工作。主系統(tǒng)利用ZigBee給子系統(tǒng)發(fā)送信息，從而使子系統(tǒng)控制相關(guān)設(shè)備工作，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，具有縮短豬出欄的時(shí)間，改善豬舍的衛(wèi)生環(huán)境，降低豬的病害等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。另外，養(yǎng)殖系統(tǒng)的工作環(huán)境很復(fù)雜，由于豬的生長(zhǎng)周期、光強(qiáng)、氨氣、硫化氫等氣味和自然因素影響大。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要進(jìn)行實(shí)際環(huán)境模擬，進(jìn)行單一環(huán)境壽命檢測(cè)和綜合環(huán)境壽命檢測(cè)。

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（責(zé)任編輯：趙中正）endprint