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        基于無線傳感網(wǎng)技術(shù)的智能畜牧管理系統(tǒng)

        2019-02-09 08:16:16羅永利夏興福
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)發(fā)展

        李 波 謝 箭 羅永利 蔡 良 夏興福

        重慶工程學(xué)院 重慶 410065

        1 前言

        當(dāng)前,我國畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展正處于一個新的歷史階段,畜牧業(yè)的快速發(fā)展在畜牧業(yè)經(jīng)濟中的比重日益增大。因此,實現(xiàn)建設(shè)畜牧現(xiàn)代化,用現(xiàn)代化技術(shù)帶動畜牧業(yè)的智能化發(fā)展,對促進畜牧業(yè)和養(yǎng)殖經(jīng)濟發(fā)展有重大意義[1]。

        雖然中國的畜牧在生產(chǎn)中,有長足的發(fā)展,但是養(yǎng)殖方式還是以傳統(tǒng)方式為主,這種方式不可避免地出現(xiàn)時效低、成本高、管理不集中、包含信息量少、反饋功能差等一系列問題[3]。因此,系統(tǒng)綜合運用現(xiàn)代計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并與現(xiàn)代化管理理論相結(jié)合建立一套智能畜牧管理系統(tǒng),對加快畜牧業(yè)信息化、智能化的腳步,提高畜牧養(yǎng)殖的效率是十分有利的[6]。

        畜牧業(yè)的微利時代已經(jīng)到來,傳統(tǒng)的畜牧業(yè)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展要求。傳統(tǒng)畜牧業(yè)需進行信息與智能化改造,生產(chǎn)模式也要轉(zhuǎn)變?yōu)榧s化生產(chǎn)、可視生產(chǎn)與可控生產(chǎn),只有這樣,才能夠整體提高畜牧業(yè)的發(fā)展水平[2]。

        2 設(shè)計分析

        為讓畜牧業(yè)發(fā)展逐步邁向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;?、社會化、產(chǎn)業(yè)化。加快畜牧養(yǎng)殖的升級、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、注重資源節(jié)約和食品安全,這已是我國現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的重要選擇[2]。生態(tài)養(yǎng)殖是現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢,普及應(yīng)用現(xiàn)代化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)養(yǎng)殖業(yè)必備條件。

        3 畜牧設(shè)計方案

        針對以上問題,我們對傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖運用了計算機技術(shù)、無線傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對傳統(tǒng)養(yǎng)殖管理模式進行改進,為的是能夠整體提高畜牧業(yè)的發(fā)展水平和減少不必要的勞動力。

        系統(tǒng)由傳感器件、執(zhí)行器件與控制器件三部分組成,采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的方法使各類傳感器(溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒍趸紓鞲衅?精準(zhǔn)測量養(yǎng)殖場在生產(chǎn)過程中有關(guān)溫度、濕度、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)信息通過移動互聯(lián)網(wǎng)上傳中移物聯(lián)網(wǎng)OneNet平臺,管理員可通過遠程攝像頭和上傳到平臺的數(shù)據(jù)實時了解養(yǎng)殖場生產(chǎn)信息并及時進行分析處理,這對于畜牧業(yè)的管理便捷性起到關(guān)鍵的推動性作用,系統(tǒng)整體框圖請見圖1。

        圖1 系統(tǒng)整體圖

        系統(tǒng)的設(shè)計也是為推進國家“菜籃子工程”政策的發(fā)展,系統(tǒng)對畜禽成長過程中的數(shù)據(jù)進行記錄與分析,是為實現(xiàn)畜禽規(guī)?;B(yǎng)殖、流通、食品追溯提供的重要數(shù)據(jù)保障。

        4 系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

        智能畜牧管理系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感器技術(shù)相結(jié)合的方式,精準(zhǔn)采集養(yǎng)殖場內(nèi)部環(huán)境的各項指標(biāo),驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行器件(風(fēng)扇、加濕器、加熱器)平穩(wěn)控制養(yǎng)殖場內(nèi)部環(huán)境的變化。具體數(shù)據(jù)如下所示。

        ◆溫濕度監(jiān)測功能:溫濕度采集節(jié)點配有溫濕度傳感器SHT10,實時監(jiān)測養(yǎng)殖場內(nèi)部空氣的溫度和濕度。測濕精度可達±4.5%RH,測溫精度可達±0.5℃(在25℃)。

        ◆視頻監(jiān)測功能:這項功能由網(wǎng)關(guān)中的攝像頭來完成。攝像頭實時捕獲養(yǎng)殖場內(nèi)部的畫面,我們既可以在觸屏液晶顯示器上看到養(yǎng)殖場內(nèi)部的實時畫面,又可以通過PC機遠程訪問的方式來觀看養(yǎng)殖場內(nèi)部的實時畫面。

        ◆控制風(fēng)扇給養(yǎng)殖場降溫:當(dāng)養(yǎng)殖場內(nèi)溫度達到設(shè)定值時,系統(tǒng)會自動開啟風(fēng)扇加強通風(fēng),為牲畜提供更好的生活環(huán)境。

        ◆控制加濕器給空氣加濕功能:如果養(yǎng)殖場內(nèi)空氣濕度小于設(shè)定值,系統(tǒng)會啟動加濕器,達到設(shè)定值后便停止加濕。

        ◆控制加熱器給環(huán)境升溫功能:當(dāng)養(yǎng)殖場內(nèi)溫度低于設(shè)定值時,系統(tǒng)便啟動加熱器來升溫,直到溫度達到設(shè)定值為止。

        ◆控制消毒管道給養(yǎng)殖場消毒功能:系統(tǒng)定時為養(yǎng)殖場噴灑消毒液,保證牲畜的健康。

        ◆控制喂食器給牲畜定時定量功能:當(dāng)?shù)搅嗽O(shè)定時間,喂食器會自動打開閘閥放出飼料,直到飼料槽內(nèi)到達設(shè)定值時停止。

        ◆控制參數(shù)設(shè)定及瀏覽:對所要實現(xiàn)自動控制的參數(shù)(溫度、濕度)進行設(shè)置,以滿足自動控制的要求。用戶既可以直接操作網(wǎng)關(guān)界面上的按鈕來完成系統(tǒng)平衡參數(shù)的設(shè)置,又可以通過PC機或手機遠程訪問的方式完成參數(shù)的設(shè)置。

        ◆顯示實時數(shù)據(jù)曲線:實時趨勢數(shù)據(jù)曲線可將系統(tǒng)采集到的養(yǎng)殖場內(nèi)的數(shù)據(jù)以實時變化曲線的形式顯示出來,便于觀察系統(tǒng)某時間段內(nèi)整體的檢測狀況。

        ◆顯示歷史數(shù)據(jù)曲線:可顯示出養(yǎng)殖場內(nèi)各測量參數(shù)的日、月、年參數(shù)變化曲線,根據(jù)該曲線可合理的設(shè)置參數(shù),可分析環(huán)境的變化對牲畜的影響。

        5 發(fā)展趨勢與總結(jié)

        今科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展,系統(tǒng)也將會不斷的技術(shù)迭代更新,未來我們將全面采用機械化、工程化、自動化,實現(xiàn)無人化管理與控制[10]。實現(xiàn)設(shè)施內(nèi)部環(huán)境因素的調(diào)控,由過去單因素控制向利用環(huán)境計算機多因子動態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)展;環(huán)境控制和養(yǎng)殖管理向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,而且養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)向保護環(huán)境、低成本的方向發(fā)展[7]。

        1.做高科技養(yǎng)殖,高產(chǎn)量研發(fā),可以說我國高科技智慧畜牧業(yè)剛剛起步但其發(fā)展速度相當(dāng)迅速,主要原因是國內(nèi)對智慧畜牧業(yè)的需求。

        2.相對簡單的操作終端,由于養(yǎng)殖場的操作者并非自動化行業(yè)的從業(yè)者,所以相對簡單的用戶操作界面也非常重要。

        3.便于維護維修,由于系統(tǒng)較為復(fù)雜,故障點也較多,所以需要便捷的維護維修。

        4.模擬生態(tài)環(huán)境,需要多次實驗點進行實驗,力求達到壽命長、簡單化維修、全智能化管理系統(tǒng)。

        5.做規(guī)?;袌?,與地方經(jīng)濟相結(jié)合,逐步形成規(guī)模,復(fù)合現(xiàn)代綠色、環(huán)保、健康的生活理念。

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