基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家庭農(nóng)場監(jiān)控管理系統(tǒng)研究

樓彬 陳晨 王記彩 沈焱鑫

摘? ?要：目前，我國的食品質(zhì)量安全問題層出不窮，屠宰場違法銷售病死牲畜肉、注水肉，危及人體健康，導(dǎo)致消費者對食品質(zhì)量安全的可信度越來越低，城市居民對農(nóng)村生活和原始農(nóng)產(chǎn)品的向往也越來越強烈。為保障原始農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，吃上放心肉，文章建立了一個能夠?qū)r(nóng)村的家庭農(nóng)場實行精細化管理模型，有利于管理員更加輕松、直觀地管理家庭農(nóng)場，掌握家禽的動態(tài)，實現(xiàn)家庭農(nóng)場管理的智能化和信息化。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);家庭農(nóng)場;監(jiān)控管理系統(tǒng)

俗語說，民以食為天，在我國經(jīng)濟實力不斷提高的背景下，人們對美好生活提出了更高的要求，特別是在飲食上更加注重健康與安全。近年來，一些不法分子，使用非法手段謀取利益，例如三聚氰胺毒奶粉、山東毒生姜、江蘇假羊肉、河北“紅心咸鴨蛋”、湖南鎘大米等事件，都是嚴重危害人們生命安全的重大案例，幾乎每年都有類似的事件發(fā)生，且屢禁不止，這就造成了消費者對食品的質(zhì)量安全可信度越來越低，政府、質(zhì)量監(jiān)督部門缺乏一套信息化的質(zhì)量管理和質(zhì)量溯源系統(tǒng)對其有效控制，從而引起大家對食品安全問題這個話題的持續(xù)關(guān)注和重視[1]。為此，國家在近些年頒布了一系列政策，希望運用現(xiàn)代化信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理等方面進行整合優(yōu)化，強化體制創(chuàng)新，實現(xiàn)在線化和數(shù)據(jù)化的智能農(nóng)業(yè)發(fā)展。

雞、鴨等家禽肉是比較常見的家常菜原料，但是市場上時有注水家禽肉、病死家禽肉的流通販售，幾乎每年都有類似事件曝光。逐漸讓人們失去了對雞、鴨等家禽肉品質(zhì)的信任。城市居民對農(nóng)村生活和原始農(nóng)產(chǎn)品的向往也越來越強烈，那么如何保障原始農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，吃上放心肉?；诖?，本課題致力于建立一個能夠?qū)r(nóng)村的家庭養(yǎng)殖場實行精細化管理的模型，從而讓養(yǎng)殖場的生長環(huán)境信息和家禽的生理信息如體溫、運動量等能夠被自動檢測，這一切都由無線傳感網(wǎng)絡(luò)來完成，無需管理員在現(xiàn)場，便能輕松直觀地管理家庭養(yǎng)殖場，掌握家禽的動態(tài)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫能夠?qū)Σ杉降母黜棓?shù)據(jù)進行分析處理，并保存數(shù)據(jù)，如果有不良情況發(fā)生，能夠迅速做出警示，從而及時采取處理措施。這樣極大地減小了損失，管理也變得更加輕松便捷，實現(xiàn)了家庭養(yǎng)殖場的智能化和信息化，轉(zhuǎn)變過去對農(nóng)村養(yǎng)殖家禽所產(chǎn)生“臟、亂、臭、差”的傳統(tǒng)認識。

1? ? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

湖南省永州市寧遠縣根據(jù)當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展狀況，以農(nóng)戶家庭為單位，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運用智能化手段實現(xiàn)“手機養(yǎng)豬”，通過手機終端實施養(yǎng)豬生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)信息的24 h遠程監(jiān)控，該模式給當?shù)剞r(nóng)民帶來了可觀的收入。2014年6月，市政府與溫氏集團簽訂“戰(zhàn)略合作框架協(xié)議”，積極推廣“公司+現(xiàn)代家庭農(nóng)場”模式，為農(nóng)民提供一條可持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展途徑。

2015年，李克強總理作政府報告時，首次提出將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與傳統(tǒng)類型產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，引起了廣泛關(guān)注。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，家庭農(nóng)場主們可以通過開放的數(shù)據(jù)平臺，及時了解最新市場行情，打破傳統(tǒng)的“先產(chǎn)后賣”格局。

國外對于家庭農(nóng)場的管理研究較早，對于美國，99%的農(nóng)場為家庭農(nóng)場，它們的產(chǎn)量占美國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量的89%，所以，西方國家對于家庭農(nóng)場的管理系統(tǒng)較為有效、規(guī)范，在提高生產(chǎn)效率、實現(xiàn)現(xiàn)代化進程中發(fā)揮了重大的作用[2]。

2006年，S.Dogliottietal指出家庭農(nóng)場可發(fā)展成為更有效率的經(jīng)濟單元體，結(jié)合農(nóng)場的自身條件及經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略相適應(yīng)，通過科學(xué)化的管理手段，可以最大限度地提高其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的效率，實現(xiàn)經(jīng)濟利潤最大化。

2014年，Dacian Ciolos認為家庭農(nóng)場需要具備較高的勞動生產(chǎn)能力和管理水平，使家庭農(nóng)場在市場中處于優(yōu)勢地位，有助于農(nóng)村地區(qū)的社會、經(jīng)濟以及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。不僅提升了家庭凝聚力，還能給家庭帶來可觀的收入，為農(nóng)民提供了一條可持續(xù)、穩(wěn)定的就業(yè)途徑[3]。

2? ? 監(jiān)控管理系統(tǒng)開發(fā)總體思路

以農(nóng)戶家庭為單位，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建一個云數(shù)據(jù)處理中心。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞家禽養(yǎng)殖生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)，通過智能傳感器在線采集養(yǎng)殖場各項信息如養(yǎng)殖環(huán)境信息（二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等）、養(yǎng)殖信息（養(yǎng)殖時間，放養(yǎng)時間等），實現(xiàn)分布式家庭家禽養(yǎng)殖的智能化管理。通過手機、Pda、計算機等信息終端，實時掌握養(yǎng)殖環(huán)境信息，及時獲取異常報警信息。此外，還可以通過調(diào)用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過視頻來觀測家庭養(yǎng)殖場的實時情況。

現(xiàn)以家庭養(yǎng)殖土雞為例，對本系統(tǒng)的實施詳加說明。

土雞的生長階段主要分為兩個時期：育雛期（0～6周）和育肥期（7～18周）。目前，農(nóng)戶養(yǎng)殖土雞的形式主要為：從市場上購買1周以后的雛雞，然后在室內(nèi)養(yǎng)殖到7周，7周以后進行野外放養(yǎng)。當前，農(nóng)民自養(yǎng)土雞在市場上大受歡迎，但農(nóng)民自養(yǎng)土雞的經(jīng)濟效益卻相對較差，存在此現(xiàn)象的原因主要歸結(jié)為：（1）土雞養(yǎng)殖的病死率以及偷盜率相對較高，增加了土雞養(yǎng)殖的成本。（2）農(nóng)民銷售土雞的渠道有限，土雞養(yǎng)成后無法及時銷售。（3）土雞養(yǎng)殖多為散戶，沒有品牌可言且附加值極低，導(dǎo)致農(nóng)民賺取利潤的空間非常有限。（4）土雞銷售市場混亂，各種以次充好、虛假銷售等現(xiàn)象破壞了土雞銷售市場，使得銷售者對土雞不信任，拉低了土雞的銷售價格和銷量。

通過本系統(tǒng)的實施可以有效改善上述問題，現(xiàn)將本系統(tǒng)的功能作簡要闡述，主要有以下幾點。

2.1? 有效降低病死率

在育雛室和雞棚安裝智能傳感器，收集環(huán)境的實時信息（主要為溫度、濕度、CO2質(zhì)量濃度等），并使用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機，上位機再記錄和處理各項信息，將土雞養(yǎng)殖各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息化。

當收集到土雞的基本信息之后，信息被上位機保存在數(shù)據(jù)庫之中，土雞的各種數(shù)據(jù)指標能夠通過特定的算法計算得到，將標準數(shù)據(jù)與計算得到的指標相比較，如果有比較大的差異，可及時通知農(nóng)戶采取措施進行處理。

2.2? 降低偷盜率、提升信任度

完成手機與PC互聯(lián)網(wǎng)終端追溯效果，利用二維碼或者射頻識別等信息化技術(shù)對家禽養(yǎng)殖、加工至銷售的細節(jié)進行細致的跟蹤，實現(xiàn)了“從農(nóng)場到舌尖”全過程可追溯特色。消費者通過簡單的掃描就可獲取該農(nóng)產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)，對土雞的生長情況進行了解，如品種、生長時間、放養(yǎng)時間、免疫信息等，這使得土雞的生長過程透明化，雞肉生產(chǎn)的整個過程都能夠追溯得到，有利于加強食品安全，也增強了消費者對其的信任度。

2.3? 實時監(jiān)控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)展示基本信息時使用的是可視化界面，對消費者而言查詢想了解的信息是非常方便的，可以通過查詢土雞的生長信息，對土雞是否安全健康做出準確判斷，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，及時發(fā)出預(yù)警并提供方案，為農(nóng)戶提供合理的監(jiān)控信息，幫助農(nóng)戶進行有效的產(chǎn)作決策。

此外，該系統(tǒng)還能把生產(chǎn)者、監(jiān)管部門以及消費者連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。家庭農(nóng)場主通過手機Pda、計算機等信息端，了解最新市場行情，打破傳統(tǒng)“先產(chǎn)后賣”的制約格局，減少銷售過程的不確定性，幫助農(nóng)戶從過去的“生產(chǎn)什么賣什么、生產(chǎn)多少賣多少”傳統(tǒng)思路轉(zhuǎn)變成“需要什么產(chǎn)什么、需要多少產(chǎn)多少”。

3? ? 結(jié)語

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，結(jié)合集成感知傳感技術(shù)，實現(xiàn)對家庭農(nóng)場的智能化管理，既簡化了勞動力，又極大地提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)出水平。實現(xiàn)農(nóng)場主、消費者、政府監(jiān)控部分之間的數(shù)據(jù)共享，及時有效地反饋追溯信息數(shù)據(jù)，做到信息透明，促進了家庭農(nóng)場經(jīng)營模式中產(chǎn)品互信機制的完善。

[參考文獻]

[1]吳夢晨.“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”視閾下家庭農(nóng)場發(fā)展路徑探討[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2016（4）：494-497.

[2]彭丹梅.美國多樣化的家庭農(nóng)場[J].世界農(nóng)業(yè)，2017（8）：202-205.

[3]于家海.山東省家庭農(nóng)場發(fā)展分析[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

Research of family farm monitoring and management

system based on Internet of Things technology

Lou Bin1， Chen Chen1， Wang Jicai1， Shen Yanxin2

（1. Jiaxing Nanyang Polytechnic Institute， Jiaxing 314031， China; 2.Wuxi Ruikong IoT Technology Co.， Ltd.， Wuxi 214000， China）

Abstract：At present， Chinas food quality and safety issues are endless， and slaughterhouses illegally sell sick and dead animal meat and water-injected meat， endangering human health， leading to lower and lower credibility of consumers food quality and safety. Therefore， urban residents live on rural life and originality， the yearning for agricultural products is becoming more and more intense. In order to guarantee the quality of the original agricultural products， we can eat the meat. This paper has established a refined management model for rural family farms， which helps administrators to manage family farms more easily and intuitively， master the dynamics of poultry， and realize the intelligent and informationalization of family farm management.

Key words：Internet of Things technology; family farm; monitoring and management system