基于zigbee网络的动物养殖环境温湿度远程监测系统

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1、基于ZigBee网络的动物养殖环境温湿度远程监测系统　　摘要：对集约化、智能化的养殖业来说，环境监测十分关键，尤其是温湿度，这是最基本的监测指标。文中基于ZigBee无线自组织网络和DHT11温湿度传感器设计和实现了动物养殖环境远程监测系统，并采用B/S（浏览器/服务器）模式，通过远程控制系统实现远程实时监控。试验结果表明，该系统对传感器数据的采集性能稳定，可扩展至多类型传感器，能应用于智能化养殖业的生产管理。　　关键词：动物养殖；物联网；环境监测；B/S　　中图分类号：TP274.+4；S817.3文献标识码：A文章编号：2095-1302（2016）06-00-04　　0引言　　一切

2、生命体赖以生存的环境中必不可少的元素除了合适的光照、水分、空气、养料，还有环境的温湿度。环境温湿度对农业、医药业、气象业、食品行业、工控行业等都有极其重要的影响[1]。　　畜禽养殖是经济体中的一个重要组成部分，规模化畜禽养殖已成为畜禽养殖的趋势[2，3]。10　　我国畜禽业正处在由规模化养殖向更加智能化养殖转型的关键时期。在动物养殖过程中，尤其针对刚出生的动物，恒定的温湿度指标是保证成活率的关键因素。因此，设计出一种能方便地为饲养员使用的温湿度实时监测系统就显得尤其重要。故环境调控水平是决定动物养殖行业生产水平高低的重要因素之一[4]。一些大型养殖场配置了传统的环境监控系统，采用PLC（

3、可编程逻辑控制器）作为现场监控中心，采用有线方式分布设备[5，6]。其系统布线复杂，容易造成接触不良等问题，导致维护困难且成本较高。　　目前，物联网技术的不断发展与成熟，为精细农业发展中存在的问题提供了新的解决方案，并在精细管理农业环境领域取得了很大的进展。精准管理农业环境的技术在动物养殖领域的应用中也有了突破性进展。SoldatosAG、刁智华[7-11]等对设施环境的无线监控系统信息采集做了研究；吴秋明[12]等基于物联网的干旱区智能化微灌系统，设计并实现了棉花智能化微灌系统；W.S.Lee等提出了传感技术在农作物精确种植中的应用，利用无线传感技术精确采集农业现场数据信息，实现农作物

4、的精确管理[13]；韩华锋等基于ZigBee技术设计了一套温室环境远程监控系统，可以精确采集温室环境的数据信息[14]。　　本文在参考和借鉴相关研究的基础上，提出了一种结合ZigBee无线自组网技术和温湿度传感器技术的动物养殖环境远程监测系统。系统采用CC2530模块作为ZigBee无线网的通信硬件，并在模块上增加CC2591功率放大芯片，保证了有效通信距离和信号质量；采用DHT11温湿度传感器监测环境的温湿度参数。系统采用B/S结构体系，以HTML5为标准，开发网络管理信息系统；遵循“胖服务器端、瘦客户端”10的原则，既最大化利用网络服务器的运算和处理能力，又减少使用客户端主机的存储空

5、间和运算资源。同时设计了智能化远程监测模型，为动物养殖环境监测的智慧化提供了理论基础，为下一步实现动物养殖环境监控的智能控制和科学决策打下基础。　　1系统总体方案设计　　1.1系统的总体目标和设计指导思想　　本系统定名为“动物养殖环境远程监测系统”，系统功能的总体目标是利用物联网技术，通过各种传感器实时采集、监测养殖环境参数，并实时存储入数据库文件中；利用互联网技术实现远程访问系统的网络信息系统，监测环境数据及其分析结果；指导饲养员工作，使养殖环境达到最佳状态，保障动物生长、发育的环境，实现科学养殖、提高效益的目标。　　系统设计的指导思想是“技术先进，系统实用，结构合理，产品主流，成本低

6、易维护”。具体设计原则如下：　　（1）可行性和适应性相统一。保证技术和经济上的可行性，保证使用上的适应性。做到有比较高的性能价格比。　　（2）先进性和成熟性相统一。结合最新开发技术，采用先进的设计理念、技术、方法；采用技术成熟的设备，保证系统的稳定可靠，不能做成试验性系统。考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，采用成熟的产品，确保系统运行的可靠性和稳定性。　　（3）标准性和开放性相统一。既要遵循已有的各级各类标准，又要兼顾系统功能日后不断扩展的潜在需求，努力实现系统的标准性和开放性相统一。　　1.2系统体系结构介绍1

7、0　　按照由下至上的顺序将整个系统分为感知层、传输层和应用层。感知层主要包括温湿度传感器以及相应的设备，用于采集现场的环境温湿度信息参数，以字符串的形式输出温湿度值；传输层主要包括ZigBee网络自组网设备，加电后自动组成ZigBee无线网，主要功能是将感知层的信息数据以空中电波为载体，传输到应用层设备（比如网络数据库服务器）；应用层主要包括连接互联网的网络信息系统服务器，通过服务器端运行的脚本程序，读取和分析数据库服务器中存储的环