亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于STM32的養(yǎng)殖機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計*

        2022-11-27 10:36:38湯耀森唐艷鳳蔡鴻諭
        機(jī)電工程技術(shù) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:禽類溫濕度阿里

        湯耀森,唐艷鳳,蔡鴻諭,胡 釗

        (廣州華立學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,廣州 511325)

        0 引言

        當(dāng)前我國禽類養(yǎng)殖主要有3種模式:傳統(tǒng)散養(yǎng)型、小規(guī)模專業(yè)養(yǎng)殖戶以及大規(guī)模集約化養(yǎng)殖。以前兩種養(yǎng)殖模式為主,規(guī)模較小,集約化水平低,存在著成本投入過多、環(huán)境污染和防疫工作差等問題。養(yǎng)殖方式較為落后,經(jīng)濟(jì)效益不高[1]。而美國養(yǎng)殖場,集約化程度高,規(guī)模化養(yǎng)殖已進(jìn)入深水區(qū),人力投入成本低,機(jī)械化自動化程度高[2]。禽類養(yǎng)殖精細(xì)化、集約化、自動化的研究是當(dāng)前國內(nèi)的熱點(diǎn),該研究可降低人力成本投入、提高禽類肉質(zhì)以及保障禽類的健康安全[3]。

        然而當(dāng)前我國自主研發(fā)的養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)以及自動化設(shè)備主要為企業(yè)和大規(guī)模養(yǎng)殖戶定制,而為小規(guī)模生產(chǎn)戶個性化定制的養(yǎng)殖機(jī)器人較少,小規(guī)模生產(chǎn)戶自動化集約化程度低[4]。為了縮小我國和國外整體養(yǎng)殖業(yè)的差距,使小規(guī)模養(yǎng)殖戶向著集約化自動化發(fā)展,提高養(yǎng)殖生產(chǎn)的管理水平。讓禽類在一個健康無污染的環(huán)境生長,可以有效減少傳染病的發(fā)生以及減少飼料的投放,降低養(yǎng)殖成本[5]。因此,為小規(guī)模養(yǎng)殖戶設(shè)計一套能夠監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境和遠(yuǎn)程控制設(shè)備的機(jī)器人是非常有必要的。本項目提出了基于STM32養(yǎng)殖機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計方案。根據(jù)養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖場環(huán)境和氣候,結(jié)合科學(xué)養(yǎng)殖數(shù)據(jù),制定適宜該養(yǎng)殖場的調(diào)節(jié)閾值,為小規(guī)模養(yǎng)殖戶定制個性化養(yǎng)殖機(jī)器人。用戶可在手機(jī)端監(jiān)控養(yǎng)殖環(huán)境中的空氣質(zhì)量和溫濕度,還可遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱器、抽濕器和加濕器等設(shè)備工作,調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境。從而提高小規(guī)模養(yǎng)殖戶自動化和集約化程度,提升養(yǎng)殖管理水平,減少人力成本支出。

        1 總體設(shè)計

        發(fā)展智能綠色養(yǎng)殖需依靠科學(xué)的方法和精準(zhǔn)實時的數(shù)據(jù)。養(yǎng)殖戶要在科學(xué)正確的養(yǎng)殖方法指導(dǎo)下結(jié)合精準(zhǔn)實時的養(yǎng)殖數(shù)據(jù),根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對養(yǎng)殖場進(jìn)行管理。如圖1所示。在系統(tǒng)中,使用了多種監(jiān)測的傳感器,傳感器主要針對溫度、濕度和有害氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測。養(yǎng)殖戶通過阿里云物聯(lián)網(wǎng)客戶端觀測數(shù)據(jù),還可遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱器、抽濕器和加濕器等設(shè)備工作,從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)溫濕度和通風(fēng),為禽類提供適宜的生長環(huán)境。當(dāng)傳感器檢測出環(huán)境參數(shù)超出安全范圍時,能夠借助EC20的無線通信通知到養(yǎng)殖戶的手機(jī)端,并進(jìn)行警報提示,提醒養(yǎng)殖戶觀測環(huán)境參數(shù),檢查養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)境。禽類在光照較好的白天進(jìn)食較多,夜晚則較少進(jìn)食,根據(jù)禽類飲食規(guī)律,定時給飼養(yǎng)槽里投放飼料和補(bǔ)水。在系統(tǒng)設(shè)置定時模塊,到喂食時間,STM32驅(qū)動電機(jī),電機(jī)控制飼料和水量投放。

        圖1 系統(tǒng)框圖

        2 硬件設(shè)計

        2.1 溫濕度傳感器

        禽類養(yǎng)殖的適宜溫度在20~30℃,當(dāng)養(yǎng)殖場內(nèi)溫度高于35℃,禽類會出現(xiàn)厭食甚至中暑的現(xiàn)象。當(dāng)溫度過低,禽類容易感冒。

        如果養(yǎng)殖場內(nèi)過于干燥,易引起羽毛生長不良和脫水的問題。如果養(yǎng)殖場濕度過高,容易滋生細(xì)菌,禽類容易患腸道疾病。故需實時監(jiān)測養(yǎng)殖場內(nèi)的溫濕度情況。

        STM32F407核心板自帶溫濕度傳感器,其檢測溫度范圍在-40~125℃,濕度檢測范圍在20%~95%。溫度測量是通過ADC端口進(jìn)行測量的[6]。接好VCC和GND,指示燈亮,通過對電位器的調(diào)節(jié),可以改變溫濕度檢測的閾值。當(dāng)高于或低于設(shè)定閾值時,輸出高電平,綠燈不亮[7];通過STM32來檢測高低電平,由此來檢測環(huán)境的溫濕度。如圖2所示。

        圖2 溫濕度傳感器電路

        2.2 氣體傳感器

        在養(yǎng)殖生產(chǎn)中,避免不了氨氣的產(chǎn)生,動物排糞和飼料發(fā)酵都會產(chǎn)生大量的氨氣[8]。禽類長期吸入大量氨氣,嚴(yán)重影響禽類的健康生長。因此在養(yǎng)殖生產(chǎn)中氨氣的濃度應(yīng)保持在25 ppm以下。本系統(tǒng)采用MQ-135氣體傳感器,可檢測氨氣這一有害氣體,檢測范圍在10~1 000 ppm[9]。接好VCC和GND,指示燈亮,設(shè)定傳感器閾值。當(dāng)有害氣體濃度低于閾值,DO口輸出高電平,AO接口電壓為0 V,指示燈常亮。當(dāng)有害氣體濃度高于閾值,DO口輸出低電平,AO口輸出的電壓會隨著氣體的濃度增大而增大,指示燈高亮度隨著變暗。如圖3所示。

        圖3 氣體傳感器電路

        2.3 光照強(qiáng)度控制

        禽類隨著生長的變化,對光照強(qiáng)度要求不斷改變。養(yǎng)殖場建設(shè)為在密閉室內(nèi),禽類獲得光源為暖色照明系統(tǒng)。據(jù)研究表明,白天時間日照時間越長,禽類生長則越快。采用暖色照明系統(tǒng),盡可能還原白天日照環(huán)境,長時間照射,從而加快禽類的生長。根據(jù)禽類不同生長周期,調(diào)節(jié)對應(yīng)的光照強(qiáng)度,禽類日齡在0~20天,光照強(qiáng)度應(yīng)為15 Lux,日齡20天以后,光照強(qiáng)度則為5 Lux。如圖4所示。

        圖4 養(yǎng)殖場光照強(qiáng)度預(yù)期值

        2.4 無線傳輸模塊

        本系統(tǒng)的無線通信模塊為EC20通信模塊,可插入SIM卡,支持4G上網(wǎng),傳輸數(shù)據(jù)速度快[10]。本系統(tǒng)EC20模塊通過UART串行數(shù)據(jù)總線與主控芯片實現(xiàn)通信。通過4G網(wǎng)絡(luò),用戶可實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息接收與發(fā)送。用戶可以遠(yuǎn)程了解養(yǎng)殖場內(nèi)信息以及遠(yuǎn)程控制養(yǎng)殖場內(nèi)各設(shè)備系統(tǒng)。如圖5所示。

        圖5 EC20通訊功能圖

        2.5 設(shè)備系統(tǒng)控制模塊

        設(shè)備系統(tǒng)控制中,繼電器起著對設(shè)備開關(guān)的作用,STM32通過控制繼電器的息合,從而實現(xiàn)對各設(shè)備系統(tǒng)的開關(guān)控制。

        養(yǎng)殖戶根據(jù)傳感器收集的數(shù)據(jù),可遠(yuǎn)程控制通風(fēng)設(shè)備、光照設(shè)備、抽濕器、加濕器以及加熱器。由于養(yǎng)殖場面積較大,選用RS485接口電路,兩個RS485接口電路組成一組采集端與發(fā)射端。如圖6所示。采集端與各傳感器以及設(shè)備控制連接,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集以及設(shè)備控制的功能。發(fā)送端與EC20通信模塊相連,將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至阿里云服務(wù)器。用戶要想控制設(shè)備開關(guān),可通過阿里云發(fā)送控制指令至發(fā)射端,發(fā)射端將指令傳送到采集端,可實現(xiàn)對照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱器以及加濕器的控制。

        圖6 RS485電路

        2.6 自動投料和補(bǔ)水模塊

        養(yǎng)殖生產(chǎn)朝著自動化發(fā)展,人工巡場補(bǔ)料和補(bǔ)水已不能滿足當(dāng)前的生產(chǎn)發(fā)展,自動投料可將人從簡單繁重的體力活中解放出來,減少人力成本,科學(xué)合理投料,可減少飼料的浪費(fèi)以及促進(jìn)禽類健康生長[11]。

        本自動投料和補(bǔ)水模塊中由壓力傳感器和電機(jī)構(gòu)成。禽類在白天進(jìn)食較多,夜晚進(jìn)食較少。定時定量給禽類投料,壓力傳感器測量喂養(yǎng)槽內(nèi)飼料重量,反饋重量數(shù)值給STM32,當(dāng)飼料量小于閾值,STM32控制電機(jī)打開飼料倉進(jìn)行投料,邊投邊測量槽內(nèi)飼料重量,當(dāng)重量達(dá)到對應(yīng)閾值,則STM32控制電機(jī)關(guān)閉投料倉。如圖7所示。

        圖7 電機(jī)驅(qū)動電路

        3 軟件設(shè)計

        當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療設(shè)備以及生活中,將物聯(lián)網(wǎng)融入在養(yǎng)殖生產(chǎn)中,可實現(xiàn)人對機(jī)器的遠(yuǎn)程互動,大大提高養(yǎng)殖生產(chǎn)的效率以及減少人工成本的投入。物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層是機(jī)器對事物多方面的認(rèn)知,主要由傳感器組成。網(wǎng)絡(luò)層是感知層和應(yīng)用層連接的樞紐,將感知層采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層,一般由通訊模塊組成。應(yīng)用層由服務(wù)器組成,完成數(shù)據(jù)中應(yīng)用和管理[12]。本系統(tǒng)中感知層是溫濕度傳感器、氣體傳感器和壓力傳感器,網(wǎng)絡(luò)層是EC20通訊模塊,應(yīng)用層采用了阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺,其中使用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā),具有簡便開發(fā)以及穩(wěn)定的特點(diǎn)。

        3.1 阿里云物聯(lián)網(wǎng)項目的建立

        軟件設(shè)計部分包括阿里云物聯(lián)網(wǎng)項目的建立、STM32與EC20的連接、采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至阿里云服務(wù)器以及定時補(bǔ)料。傳感器采集數(shù)據(jù),STM32主控板處理數(shù)據(jù)并通過EC20通信模塊將數(shù)據(jù)上傳到阿里云MQTT服務(wù)器。用戶登錄阿里云,便可實時監(jiān)控養(yǎng)殖場內(nèi)的環(huán)境,還可以遠(yuǎn)程發(fā)送指令控制設(shè)備,對設(shè)備進(jìn)行開啟和關(guān)閉的控制。

        如圖8所示,登陸阿里云,進(jìn)入生活物聯(lián)網(wǎng)平臺,項目自定義設(shè)置。建立4個數(shù)據(jù)監(jiān)測項目,分別為溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、光照強(qiáng)度監(jiān)測以及空氣質(zhì)量監(jiān)測。同時建立4個遠(yuǎn)程設(shè)備開關(guān),分別控制加濕器、加熱器、照明系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)。項目建立完后,添加要連接的移遠(yuǎn)EC20設(shè)備。登錄EC20個人賬號,與養(yǎng)殖機(jī)器人阿里云物聯(lián)網(wǎng)項目相連,實現(xiàn)人機(jī)交互。

        圖8 創(chuàng)建阿里云物聯(lián)網(wǎng)項目

        3.1.1 EC20與STM32的通信連接

        STM32通電后,每秒發(fā)送AT指令等待響應(yīng)OK,當(dāng)60 s超時,發(fā)送AT+RST重啟模塊,重新發(fā)送指令等待響應(yīng)。返回OK后,發(fā)送AT+CPIN指令判斷Sim卡是否在位。當(dāng)Sim卡在位,發(fā)送AT+COPS指令檢測網(wǎng)絡(luò)是否注冊成功,1 s發(fā)送一次指令,共發(fā)送60次。指令發(fā)送成功后,會反饋出(電信、移動或聯(lián)通)運(yùn)營商的信息。激活PDP,發(fā)送AT+GSOCR指令,創(chuàng)建socket。創(chuàng)建socket成功,則可以跟阿里云MQTT服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)交互。

        3.1.2 將采集數(shù)據(jù)發(fā)布給服務(wù)器

        啟動養(yǎng)殖機(jī)器人后,STM32發(fā)送AT指令與阿里云構(gòu)成連接。連接成功后,養(yǎng)殖機(jī)器人進(jìn)行采集數(shù)據(jù),將采集數(shù)據(jù)上傳至阿里云服務(wù)器。服務(wù)器將同步更新數(shù)據(jù)到用戶手機(jī)。如圖9所示,用戶可簡便觀看采集數(shù)值以及可以發(fā)送控制指令實現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備的開關(guān)。

        圖9 設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行流程

        3.2 養(yǎng)殖機(jī)器人的工作流程

        工作流程如圖10所示。開啟養(yǎng)殖機(jī)器人后,系統(tǒng)進(jìn)入初始化狀態(tài)。根據(jù)各傳感器采集的數(shù)據(jù),開啟各設(shè)備運(yùn)行,從而實現(xiàn)對養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)境的平衡。在溫濕度檢測中,當(dāng)溫度低于閾值、濕度低于閾值,STM32通過控制繼電器,實現(xiàn)對加熱器以及加濕器的開啟。當(dāng)溫度高于閾值、濕度高于閾值,則開啟通風(fēng)系統(tǒng),降溫排濕。養(yǎng)殖場內(nèi)配備有多個氣體傳感器,用于檢測養(yǎng)殖場內(nèi)一氧化碳以及氨氣等有害氣體。當(dāng)有害氣體的濃度高于25 ppm,則加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng),排風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速提高,加快空氣流通。同時,STM32采集的信息通過EC20通訊模塊傳輸?shù)接冒⒗镌品?wù)器,提醒用戶及時清理糞便和殘余飼料量。

        圖10 用戶客戶端界面

        4 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析

        分別對主控模塊、接口電路和通訊模塊進(jìn)行測試。養(yǎng)殖機(jī)器人檢測數(shù)據(jù),同時,人工也進(jìn)行采集養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)。在養(yǎng)殖場內(nèi)記錄了7天的數(shù)據(jù),采集完數(shù)據(jù),與人工采集數(shù)據(jù)作比較。如圖11所示,其中第五天是雨天,天氣預(yù)報中空氣濕度達(dá)到89%,養(yǎng)殖機(jī)器人測出數(shù)值在91%。由于下雨,第五天氣溫較其他天溫度較低。采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,養(yǎng)殖機(jī)器人與人工采集數(shù)據(jù)誤差在3%。手機(jī)打開阿里云客戶端,可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制通風(fēng)系統(tǒng)、加熱器和加濕器的功能。養(yǎng)殖機(jī)器人總體滿足了系統(tǒng)設(shè)計要求。

        圖11 7天數(shù)據(jù)測量統(tǒng)計

        5 結(jié)束語

        以往傳統(tǒng)小型養(yǎng)殖戶缺乏科學(xué)化管理,依靠經(jīng)驗養(yǎng)殖,養(yǎng)殖環(huán)境差,養(yǎng)殖效率低,經(jīng)濟(jì)效益低。針對目前我國小型養(yǎng)殖現(xiàn)狀問題,設(shè)計開發(fā)了一套基于STM32養(yǎng)殖機(jī)器人控制系統(tǒng)。該方案由STM32主控板、溫濕度傳感器、氣體傳感器、壓力傳感器、投料電機(jī)、RS485接口電路以及EC20遠(yuǎn)程通信技術(shù)組成,能夠?qū)崟r在線采集養(yǎng)殖養(yǎng)殖場的溫度、濕度和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。養(yǎng)殖戶可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng),實時觀測數(shù)據(jù)信息,并能夠針對養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)境變化,對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,如開啟加濕器、加熱器、打開照明系統(tǒng)和打開通風(fēng)系統(tǒng)。本養(yǎng)殖機(jī)器人控制系統(tǒng)較傳統(tǒng)小型養(yǎng)殖模式而言,具有精準(zhǔn)化、自動化和便捷性的特點(diǎn),提高養(yǎng)殖場環(huán)境水平,為禽類提供適宜的環(huán)境,保障養(yǎng)殖生產(chǎn)安全,有效提高禽類養(yǎng)殖存活率。遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制設(shè)備,可減少人力成本,從而提高養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益。

        猜你喜歡
        禽類溫濕度阿里
        禽類呼吸道疾病防治措施
        溫濕度控制器在回收砂冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用
        云上阿里
        炎黃地理(2021年1期)2021-06-08 00:27:03
        解除美國禽類產(chǎn)品進(jìn)口限制
        辰辰帶你游阿里
        基于DSP的多路溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)
        基于溫濕度控制的天氣預(yù)測裝置
        電子制作(2018年11期)2018-08-04 03:26:02
        冬季禽類呼吸道疾病的防治措施
        禽類大腸桿菌病的診斷及防治措施
        蒸發(fā)冷卻溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用
        久久99精品久久久久九色| 无码国产精品久久一区免费| 在线视频观看免费视频18| 国产AV无码专区久久精品网站| AV无码系列一区二区三区| 久久久人妻精品一区bav| 国产精品福利一区二区| 亚洲精品综合一区二区| 偷亚洲偷国产欧美高清| 色综合久久五十路人妻| 成午夜福利人试看120秒| 久久精品免视看国产成人| 欧美成人精品三级在线观看| 少妇一区二区三区精选| 国产三级a三级三级| 又湿又黄裸乳漫画无遮挡网站 | 日本高清视频一区二区| 真实国产乱子伦精品视频| 亚洲色偷拍区另类无码专区| 亚洲熟妇中文字幕日产无码| 最近更新中文字幕一区二区| 日本大片免费观看视频| 少妇三级欧美久久| 中文天堂一区二区三区| 精品无码av无码专区| 国产久热精品无码激情| 欧美精品高清在线xxxx| 美女脱掉内裤扒开下面让人插| 国产精品兄妹在线观看麻豆| 波多野结衣视频网址| 偷拍与自偷拍亚洲精品| 亚洲国产亚综合在线区| 亚洲国产成人va在线观看天堂| 无码av专区丝袜专区| 亚洲精品久久区二区三区蜜桃臀| 人妻少妇精品无码专区动漫| 2021年国产精品每日更新| 国产精品三级在线不卡| 丰满少妇被粗大猛烈进人高清| 996久久国产精品线观看| 国产成人亚洲合色婷婷|