基于物聯網技術的蛋雞飼養環境監測系統

陳創業 陳蕊 胡天讓 張旭紅 李先山 孔祥 陳立濤

摘? 要：物聯網技術的產生為人們日常生活以及畜牧生產帶來了極大的便利，該技術可以幫助人們解決日常生活中的諸多問題。近幾年來，物聯網技術在農業領域的應用逐漸走向成熟，尤其是在畜禽生產中，能夠解決許多采用傳統飼養環境管理方式時遇到的問題。本文主要從系統功能組成、硬件設計與軟件設計、各組成部分構建的目的，探討如何構建基于物聯網技術的蛋雞飼養環境監測系統，以幫助雞蛋生產企業提高蛋雞飼養環境的監測能力。

關鍵詞：蛋雞;物聯網;飼養環境

中圖分類號：S815.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2021）04-0100-03

1? 蛋雞飼養環境監測系統總體功能

1.1 系統功能的目標

基于物聯網技術的蛋雞飼養環境監測系統的主要功能是對蛋雞飼養環境的溫度、濕度進行動態監測，當環境的溫度和濕度與預期設定的上下限不符時，系統能夠發出警報，提醒用戶應該調節蛋雞飼養環境的溫度和濕度，以滿足生產的需要。對于出現任何影響環境不穩定性的因素，都能在第一時間通過系統發出報警提示，以便用戶對蛋雞飼養環境的溫度和濕度及時調控。

1.2 系統結構組成

蛋雞飼養環境監測系統主要由三個結構層次組成，分別為感知層、傳輸層與應用層[1]。其中，感知層的主要作用是對外界環境信息進行感知，使用溫濕度傳感器對感知層進行構建，以便實時感知蛋雞飼養環境參數，并生成數據庫，便于傳輸層傳輸環境參數。

傳輸層通過互聯網、局域網等將感知層采集到的飼養環境參數傳輸至后臺，同時將應用層的控制信息傳達至感知層，使蛋雞飼養環境監測系統在運行時能實時動態地傳輸環境參數。

應用層的功能是，從傳輸層接收到數據后讀取飼養環境參數，并進行對照;在與額定設置的參數對比后，如果飼養環境參數超過設置的上下限，系統將會發出報警。應用層也能夠通過網頁或APP等傳輸模式，將讀取的飼養環境參數直接傳輸至管理員，后者能夠根據應用層最終讀取到的參數，做出是否調整蛋雞飼養環境的決策。

2? 蛋雞飼養環境監測系統的硬件組成

2.1 傳感器設計

構建蛋雞飼養環境監測系統必然離不開硬件，而傳感器是其中最重要的組成部分。在設計傳感器時，最常使用的是DHT11數字溫濕度傳感器。此類傳感器屬于復合型傳感器。首先，其擁有功能十分強大的數字模擬技術，能夠穩定且可靠地傳輸飼養環境參數，并具有極快的響應速度;其次，該傳感器能夠在復雜的環境中運用，具有較強的環境抗干擾能力;最后，該傳感器的采購成本較為低廉。總而言之，DHT11數字溫濕度傳感器很適合用來構建蛋雞飼養環境監測系統。

在設計傳感器時，會將傳感器與總控制系統連接到構件傳感層[2]。傳感器能夠直接通過總控制系統發出的指令采集環境的溫度和濕度，還可以根據使用需求設計感應的間隔時間，使最終傳輸的溫濕度信息能與蛋雞飼養環境中的動態變化保持一致。

2.2 網絡設計

網絡設計是使蛋雞飼養環境監測系統將其功能真正表達出來的最終部分。在監測到環境參數后，傳感器需要通過傳輸系統將它們傳輸至控制中心，最終通過聯網真正實現管理員對雞舍的實時監測。由于蛋雞飼養環境與監控室之間有一定的距離，進行網絡設計時通常會考慮用無線網絡實現環境參數的傳輸。一般而言，系統設計會在農場地區建立單簇無線傳感系統，通過協調器調節傳感系統內部的網絡信號。為了便于操作，經常會考慮借助手機移動端來傳輸環境參數，因此設計手機移動端也是系統設計中的一部分內容。在完成網絡協調器的功能設計后，再對系統總體功能進行分解，便于構建系統數據流程圖，同時優化系統數據流程圖內部結構，最終完成網絡的設計。

3? 軟件設計

3.1 建立數據庫

構建蛋雞飼養環境監測系統的配套軟件也是系統設計的重要環節之一。首先，建立數據庫（圖1）。該數據庫的主要功能是能將環境監測時感知到的參數（或數據）進行儲存和更新。建立數據庫時，需要從系統溫濕度傳感的數據量角度考慮，分別建立用戶表、飼養員表與環境溫濕度監測表。通過建立獨立的數據并對其進行分層，能夠實現更快速的數據處理，也可避免存儲混亂而丟失數據信息或者響應不及時的問題。

數據庫建立后，向各類表內輸入數據并進行測試，觀察是否能夠達到使用的要求，系統在運行時是否會出現邏輯上的錯誤。如果未發生以上問題，可以查看所建立的數據表格，完成整體建設任務。

3.2 APP開發

蛋雞環境溫濕度監測系統的APP是面向用戶的最終功能層[3]。在開發時，要考慮不同用戶的要求，設計時主要使用Java語言進行腳本設計，其中包括傳感器的編號、接收環境探測數據的時間等。APP界面主要顯示蛋雞飼養環境中的溫度與濕度，以便能實時動態地顯示傳感器所接收到的數據，也能夠通過管理員發出的功能指令在系統中完成數據的傳輸。

在開發APP時，要盡量簡化APP界面的功能，避免設計過于復雜，導致操作時發生功能選擇錯誤;在設計APP內部功能時，要給管理員留出一些權限，方便他們設置一些基礎功能，使整體功能的設計和構建具有合理性，最終實現調控蛋雞飼養環境溫度和濕度的目的。

APP開發結束后，系統的整體功能全部實現。如果在運行時出現內部執行問題，可以通過初始化網絡程序檢測系統的軟硬件環境。在日常運行中，系統應始終保持高效狀態，避免在使用過程中出現參數傳輸延時或參數顯示錯誤的情況。

4? 結語

基于物聯網技術設計的蛋雞飼養環境監測系統能夠監測飼養環境的溫度和濕度，并動態顯示在管理員的手機移動端，便于管理員與預期設置參數進行對比，及時發現問題。

本系統的設計利用物聯網技術將現代智能控制和畜牧業生產緊密結合起來，該系統不受地域、時間的限制，可提高生產效率，降低勞動成本，從而為現代養殖業和智能控制技術的應用及跨行業技術互補提供可靠的技術支持。

參考文獻

[1] 朱丹，張學儉，李鋒，等.基于物聯網技術的茨園環境監測系統設計[J].寧夏農林科技，2019，60（1）：55-57，61，67.

[2] 潘新元，劉志強，張禮麟，等.基于物聯網技術的農業環境監控系統設計[J].無線互聯科技，2020，17（4）：46-47.

[3] 馬麗紅，高茜茜，常勇，等.基于物聯網技術的果園環境監測系統實現探究[J].農業與技術，2019（13）：22-23.