金 松 王 姣 羅堅強 秦 凱

（1.常州市動物疫病預(yù)防控制中心，江蘇常州 213000；2.新北區(qū)動物疫病預(yù)防控制中心，江蘇常州 213001）

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)代家禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，當(dāng)前，大多數(shù)家禽養(yǎng)殖場點不采取或者僅采用常規(guī)的環(huán)境控制技術(shù)，其不能保證環(huán)境的穩(wěn)定性和遞進式變化，容易造成雞群的應(yīng)激，從而影響整個雞群的生產(chǎn)性能和抗病能力。現(xiàn)代化的家禽養(yǎng)殖追求的目標是經(jīng)濟利益的最大化，而養(yǎng)殖環(huán)境的有效控制直接影響?zhàn)B殖效益的高低，種禽是家禽業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，種禽生產(chǎn)性能的優(yōu)良直接影響企業(yè)乃至整個行業(yè)的經(jīng)濟收益。通過種雞場遠程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了種雞場雞舍內(nèi)空氣溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度、光照強度等參數(shù)的實時監(jiān)測，減少了環(huán)境中的致病因素，增強了雞只自身的免疫功能，有效抵御疫病侵害，最大限度降低了死亡率，提升了種禽的綜合生產(chǎn)性能。同時，實施全自動操作系統(tǒng)，減少了勞動強度，降低了人工成本，節(jié)約了能源消耗，對于養(yǎng)雞業(yè)轉(zhuǎn)型升級、農(nóng)民增收致富和畜牧業(yè)節(jié)能增效意義重大。

1 監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中的融合應(yīng)用已成為畜牧業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵手段之一，物聯(lián)網(wǎng)和云計算具有全面感知、精準傳送、智能處理、快速高效等特征，它可以幫助我們以更加精細和動態(tài)的方式管理畜牧業(yè)生產(chǎn)，是實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控的可靠保障。根據(jù)畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)實際和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點，我們設(shè)計了種雞場遠程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能控制系統(tǒng)（系統(tǒng)示意圖見圖1），從示意圖可以看出，整個控制系統(tǒng)分為6個部分：傳感端、控制柜端、服務(wù)器端、電腦PC端、網(wǎng)頁端和手機端，該系統(tǒng)以公共網(wǎng)絡(luò)和高精度傳感器為基礎(chǔ)，遵循分布式架構(gòu)、集中管理的原則，實現(xiàn)對種雞場內(nèi)空氣溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度等參數(shù)的實時監(jiān)測和智能調(diào)控。

圖1 遠程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

2 傳感端設(shè)計

傳感端是采集養(yǎng)殖環(huán)境信息參數(shù)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)信息感知的第一端口，根據(jù)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測要素，傳感端的主要包括二氧化碳傳感器、氨氣傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器以及光照傳感器。二氧化碳和氨氣傳感器主要用于檢測采集養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)二氧化碳和氨氣等有害氣體的濃度，從而將監(jiān)測信息反饋到控制端啟動風(fēng)機實現(xiàn)有害氣體濃度的實時調(diào)控；空氣溫濕度傳感器是根據(jù)具有感溫、感濕特性的電介質(zhì)介電常數(shù)隨相對溫濕度而變化的特質(zhì)設(shè)計而成，用來檢測養(yǎng)殖設(shè)施內(nèi)的環(huán)境溫濕度，溫度量程-20℃～80℃，精度正負0.25℃，濕度量程0～100%RH，精度正負2%；光照傳感器是用于檢測養(yǎng)殖環(huán)境的光照輻射強度，從而調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的光照強度，以滿足雞群生長對光照和時長的需求。該系統(tǒng)將所有傳感器集成在同一個儀器箱內(nèi)，用于應(yīng)對養(yǎng)殖雞舍內(nèi)潮濕、高粉塵的惡劣環(huán)境，確保傳感器的監(jiān)測精度和使用壽命，同時方便安裝和定期對傳感器精度進行檢驗校準。（見圖2、圖3）

圖2 傳感器箱

圖3 傳感器校準圖

3 控制柜端設(shè)計

控制柜端在分析傳感數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，通過智能算法完成對種雞舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的智能調(diào)控?？刂乒穸酥饕獙崿F(xiàn)對雞舍內(nèi)硬件設(shè)備的智能控制（見圖4），考慮到實際養(yǎng)殖生產(chǎn)需要，專門設(shè)計了手動控制和自動控制兩種模式，可以手動集中控制風(fēng)機、濕簾、水泵、噴淋、照明等設(shè)施，也可預(yù)先設(shè)定環(huán)境參數(shù)，進行自動控制，在自動模式下，手動控制無效，如出現(xiàn)緊急情況，啟動控制柜端異常處理模塊，以紅色急停按鈕進行總控制，所有設(shè)備停止運轉(zhuǎn)；同時，控制柜端建立了報警模塊，當(dāng)雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)超過設(shè)置的閾值時，報警燈長量，提示報警信息。

圖4 控制端柜

4 服務(wù)器端設(shè)計

服務(wù)器端在整個系統(tǒng)架構(gòu)中主要起到承上啟下的作用，實在采集數(shù)據(jù)的信息化傳輸，服務(wù)器端主要建立了三大模塊：一是數(shù)據(jù)采集模塊，與各控制柜端進行實時通訊，得到控制柜端經(jīng)分析過的傳感器數(shù)值；二是數(shù)據(jù)存儲模塊，將采集的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中；三是數(shù)據(jù)上傳模塊，與云數(shù)據(jù)庫進行通訊，并將采集的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器。

5 電腦PC端設(shè)計

畜禽養(yǎng)殖和物聯(lián)網(wǎng)、云計算的融合目標就是做到計算機智能監(jiān)控，根據(jù)養(yǎng)殖生產(chǎn)實際，設(shè)計開發(fā)了種雞場遠程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)（見圖5），該系統(tǒng)包含六大模塊：一是實時數(shù)據(jù)模塊，可以查看雞舍內(nèi)當(dāng)前的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備運行狀態(tài)等，以利于實時掌握雞舍內(nèi)的環(huán)境狀況；二是時間查詢模塊，查詢硬件設(shè)備控制信息、登錄信息等日志；三是歷史數(shù)據(jù)模塊，可以查詢?nèi)我庖欢螘r間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，并自動生成歷史曲線圖，以便養(yǎng)殖技術(shù)人員進行數(shù)據(jù)分析；四是軟件操作控制模塊，當(dāng)控制柜端處于自動模式時，可以在電腦PC端遠程查看設(shè)備狀態(tài)，也可對設(shè)備進行遠程操控（包括遠程手動模式、定時控制模式以及反饋控制模式），五是系統(tǒng)配置模塊，可以設(shè)定雞舍硬件設(shè)備的定時開關(guān)時間、環(huán)境參數(shù)的報警閾值以及反饋模式下硬件設(shè)備自啟動和自關(guān)閉的閾值；六是用戶管理模塊，可分配各用戶操作權(quán)限及操作域。

圖5 電腦PC端

6 網(wǎng)頁端和手機端的設(shè)計

網(wǎng)頁端的設(shè)計和電腦PC端的功能基本相同，考慮生產(chǎn)安全因素，在網(wǎng)頁端取消操作控制模塊，在網(wǎng)絡(luò)正常運行的前提下，能實現(xiàn)除硬件設(shè)備控制以外的所有功能（見圖6）。同時，為切實做到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)殖生產(chǎn)中的充分應(yīng)用，我們還設(shè)計開發(fā)了手機App客戶端（見圖7），主要包含三大功能：一是實時信息查看，可以在手機上顯示雞舍內(nèi)環(huán)境的實時數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)、硬件設(shè)備的運行狀態(tài)等；二是歷史數(shù)據(jù)查看，可以查看各雞舍內(nèi)環(huán)境的歷史數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)變化曲線；三是異常報警，在雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)超過設(shè)定閾值時，在手機端自動推送報警信息。

圖6 網(wǎng)頁端

圖7 手機端

7 小結(jié)

通過項目實施證明，在運用種雞場遠程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)后，有效提升了種雞場雞舍內(nèi)環(huán)境監(jiān)控水平，有效改善了種禽生長的小氣候環(huán)境，降低了人工成本，提高了種禽綜合生產(chǎn)性能和抗病能力，種禽產(chǎn)蛋數(shù)量明顯提高，發(fā)病率和死亡率明顯降低。同時，經(jīng)過一系列的推廣應(yīng)用證明，該系統(tǒng)適用于不同畜禽品種和不同畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精簡、運行穩(wěn)定、操作簡易、維護方便，值得廣大畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場戶借鑒和應(yīng)用。

[1] 謝秋菊，閆麗，劉金明.畜禽健康養(yǎng)殖信息智能化感知技術(shù)及裝備研究[M].中國農(nóng)業(yè)出版社，2015.

[2] 李保明，王朝元.規(guī)?；B(yǎng)雞環(huán)境控制技術(shù)的主要成就與發(fā)展趨勢[J]. 中國家禽，2008，30（17）：1-5.

[3] 汪衛(wèi)樂.家禽養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2014.