基于物聯網的自動監(jiān)管養(yǎng)殖系統(tǒng)

李斌++曾澤良++李鎮(zhèn)金

摘 要 為了實現智能化監(jiān)管豬舍，通過檢測模塊檢測豬舍內的溫度、濕度和二氧化碳等參數，并將相關的信息數據發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，再通過ZigBee無線通信模塊將數據發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當豬舍內的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統(tǒng)通過ZigBee模塊將相關控制信息發(fā)送到對應子系統(tǒng)，以控制與子系統(tǒng)連接的相關調節(jié)模塊，從而實現智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

關鍵詞 檢測模塊；ZigBee無線通信；調節(jié)模塊

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：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、信息化環(huán)境監(jiān)測技術、無線通訊技術等，智能感知環(huán)境信息，以及對生產行為的智能干預和精確、精細飼養(yǎng)于一體的智能化生豬養(yǎng)殖管理系統(tǒng)。就目前的情況來看，國內外現有的智能豬場養(yǎng)殖系統(tǒng)只是實現了喂養(yǎng)的智能控制，而對于豬舍環(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。這種智能豬場養(yǎng)殖系統(tǒng)不僅沒有實現真正意義上的智能化，同時還增加了生產成本。本項目將采用傳感器、無線通訊和智能檢測與控制技術，以實現具有智能喂養(yǎng)、自動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]。該項目能做到智能監(jiān)控豬圈內的環(huán)境，在設計方面能做到更加人性化，且簡單易用，實用性強。

1 養(yǎng)殖系統(tǒng)的控制結構

結合圖1對智能養(yǎng)殖系統(tǒng)控制結構作進一步說明，但養(yǎng)殖系統(tǒng)并不局限于這些實施例。

基于物聯網的自動監(jiān)管養(yǎng)殖系統(tǒng)，其架構如下。本項目的主要研究內容是通過檢測模塊檢測豬舍內的溫度、濕度和二氧化碳等參數，并將相關的信息數據發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，子系統(tǒng)模塊再通過ZigBee無線通信模塊將數據包發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當豬舍內的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統(tǒng)模塊將通過ZigBee模塊將相關控制信息發(fā)送到對應子系統(tǒng)模塊，這樣就可以控制與子系統(tǒng)連接的相關調節(jié)模塊，從而通過相關的調節(jié)模塊來調節(jié)豬舍內的溫濕度或二氧化碳濃度，使其達到正常的濃度范圍[5-7]。通過ZigBee無線通信模塊的中間橋梁作用，使主系統(tǒng)能智能的控制各個子系統(tǒng)，達到控制相關調節(jié)模塊工作[8]，從而實現智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

2 檢測模塊

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

2.1 DHT21傳感器的特性

第一，將溫濕度傳感器、信號放大調理、A/D轉換、I2C線集成在一塊芯片上面；第二?？梢越o出全校準相對濕度及溫度值輸出；第三，具有可靠的CRC數據傳輸校驗功能；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)定性和再現性。

3 ZigBee的通信協議

3.1 協議組成

ZigBee協議組成如圖2所示，包括高層應用規(guī)范、應用匯聚層、網絡層、數據鏈路層。

3.2 ZigBee技術的主要應用

ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。由于其近距離、低功耗、低數據，因此在市場上有各種基于ZigBee的電子設備，用于醫(yī)療、工業(yè)以及航空、物聯網等領域。

3.3 應用的特點

第一，數據傳輸速率低：最大是250 kb/s；第二，功耗低：在相同的環(huán)境下，Zigbee的抗干擾性能遠遠高于WiFi和藍牙；第三，成本低：傳輸數據的傳輸速率低，協議簡單，大大降低了成本；第四，高安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用

AES-128，同時可以靈活確定其安全屬性；第五，網絡容量大：每個Zigbee網絡最多可支持65 535個設備，也就是說，每個Zigbee設備可以與另外65 535臺設備相連接。

4 結語

本項目的研究目標是研究出一種豬舍環(huán)境控制結合飼料喂養(yǎng)的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動調節(jié)豬舍的環(huán)境，以及自動控制接收飼料實現按需喂養(yǎng)。利用溫濕度、二氧化碳等傳感器檢測環(huán)境因素，通過主系統(tǒng)控制相關抽風機、取暖設備、水閥、紫外線燈等工作。主系統(tǒng)利用ZigBee給子系統(tǒng)發(fā)送信息，從而使子系統(tǒng)控制相關設備工作，實現智能化監(jiān)管豬舍，具有縮短豬出欄的時間，改善豬舍的衛(wèi)生環(huán)境，降低豬的病害等優(yōu)點，發(fā)展前景廣闊。另外，養(yǎng)殖系統(tǒng)的工作環(huán)境很復雜，由于豬的生長周期、光強、氨氣、硫化氫等氣味和自然因素影響大。在系統(tǒng)設計過程中需要進行實際環(huán)境模擬，進行單一環(huán)境壽命檢測和綜合環(huán)境壽命檢測。

參考文獻

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（責任編輯：趙中正）endprint