基于物聯網的自動監管養殖系統

李斌++曾澤良++李鎮金

摘 要 為了實現智能化監管豬舍，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送到子系統模塊中，再通過ZigBee無線通信模塊將數據發送到主系統模塊。當豬舍內的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統通過ZigBee模塊將相關控制信息發送到對應子系統，以控制與子系統連接的相關調節模塊，從而實現智能化監管豬舍，改善豬舍衛生環境的目的。

關鍵詞 檢測模塊；ZigBee無線通信；調節模塊

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.037

智能養殖系統是將各種傳感器技術、信息化環境監測技術、無線通訊技術等，智能感知環境信息，以及對生產行為的智能干預和精確、精細飼養于一體的智能化生豬養殖管理系統。就目前的情況來看，國內外現有的智能豬場養殖系統只是實現了喂養的智能控制，而對于豬舍環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。這種智能豬場養殖系統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、自動清洗豬舍和處理糞便等功能的新一代智能養殖系統研發[1-4]。該項目能做到智能監控豬圈內的環境，在設計方面能做到更加人性化，且簡單易用，實用性強。

1 養殖系統的控制結構

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

基于物聯網的自動監管養殖系統，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送到子系統模塊中，子系統模塊再通過ZigBee無線通信模塊將數據包發送到主系統模塊。當豬舍內的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統模塊將通過ZigBee模塊將相關控制信息發送到對應子系統模塊，這樣就可以控制與子系統連接的相關調節模塊，從而通過相關的調節模塊來調節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，使主系統能智能的控制各個子系統，達到控制相關調節模塊工作[8]，從而實現智能化監管豬舍，改善豬舍衛生環境的目的。

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。可以給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，用于醫療、工業以及航空、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境控制結合飼料喂養的智能系統。該系統可以自動調節豬舍的環境，以及自動控制接收飼料實現按需喂養。利用溫濕度、二氧化碳等傳感器檢測環境因素，通過主系統控制相關抽風機、取暖設備、水閥、紫外線燈等工作。主系統利用ZigBee給子系統發送信息，從而使子系統控制相關設備工作，實現智能化監管豬舍，具有縮短豬出欄的時間，改善豬舍的衛生環境，降低豬的病害等優點，發展前景廣闊。另外，養殖系統的工作環境很復雜，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。在系統設計過程中需要進行實際環境模擬，進行單一環境壽命檢測和綜合環境壽命檢測。

參考文獻

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（責任編輯：趙中正）endprint