基于物联网的规模化畜禽养殖环境监控系统

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1、2015年2月农机化研究第2期基于物联网的规模化畜禽养殖环境监控系统1223张伟，何勇，刘飞，阮艳凤(1．嘉兴学院机电工程学院，浙江嘉兴314001;2．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310029;3．嘉兴市宏联电子科技有限公司，浙江嘉兴314001)摘要:规模化畜禽养殖已经成为畜禽养殖的趋势，其对环境的要求比较严格。为此，基于物联网技术对规模化畜禽养殖环境监控系统进行了设计。该系统采用簇型无线传感器网络结构，进行了智能管理模型设计。系统以MSP430单片机为现场控制中心，采用ＲFID

2、技术，组建猪只智能群养管理系统;依据分布在养殖环境的传感器获得的环境参数，精确调整猪舍环境;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:该系统性能稳定，对信息的无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求，适合畜禽养殖智能化精准管理，可应用于规模化、智能化畜禽养殖业。关键词:畜禽养殖;物联网;智能管理模型;簇型无线传感器网络结构+中图分类号:TP274．4;S817．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0245－04DOI

3、:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.058［14－18］网技术的规模化畜禽养殖环境监控系统。系统0引言采用物联网技术及簇型网络结构设计，有效地保证了畜禽养殖是经济中的一个重要组成部分，规模化通信稳定性。同时，设计了智能化管理模型，为畜禽［1－2］畜禽养殖已经成为畜禽养殖的趋势。养猪业的养殖的智慧化提供了理论基础。用户可以在线监测未来正逐步由小规模向集约化、工厂化发展。养猪业猪只的生长环境信息，调控各猪舍的生长小环境条的信息化管理日益重要，对猪舍内的环境调控是决定件，真正意

4、义上实现科学决策和智能控制。［3－4］养猪业生产水平高低的重要因素。1系统总体方案设计目前，一些大型养猪场配置了传统的环境监控系统，采用PLC(可编程逻辑控制器)作为现场监控中1．1系统总体方案［5－6］心，采用有线方式分布设备。其系统布线复杂，系统由感知层、传输层和应用层组成，总体方案容易造成接触不良，导致维护困难，成本也较高。如图1所示。感知层主要包括相关传感器以及相应［7］李立峰等研发了一套基于PLC的猪舍环境智的设备，用于采集现场的环境信息参数的采集;感知能监控系统，改善了分娩猪舍的环境

5、质量，提高了养到的信息参数通过传输层上传至应用层，为最终的应殖效益。但是，该系统只对猪舍环境进行整体控制，用服务。没有进一步调节各猪栏的小环境。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很大的进展。SoldatosAG、刁［8－12］智华等对设施环境的无线监控系统信息采集做［13］了研究;吴秋明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。本文在前面研究的基础上，提出了一种基于物联收稿日期:2014－02－1

6、0基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100705);国家自然科学基金项目(31201137，31071332);浙江省重大科技专项(2012C02SA400001);嘉兴市科技计划项目图1系统总体方案图(2013BZ26009)1．2无线传感器节点设计作者简介:张伟(1980－)，男，山东沂南人，讲师，博士，(E－mail)zdwnh@126．com。传感器节点是组成无线传感器网络的基本元素，·245·2015年2月农机化研究第2期本系统中传感器节点结构如图2所示。

7、用分簇(分区域)的能量供应方式，每个簇的簇内节点采用太阳能板的供电方式，中心节点则采用市电供应能量。基于通信的稳定性和能耗，本文中采用簇型无线传感器网络设计，将畜禽养殖场进行分簇(分区域)组网，依据养殖品种(小猪和母猪)，按养殖场地进行分簇。全网分成多个簇团，每个簇团都有一个簇头节点，由簇头节点组成上一层传输网络。在每一簇内采用特定的结构组网，簇内采用交叉双链通信方式，各簇首之间采用自组网的结构进行组网。簇型无线传感器网络结构图如图4所示。图2传感器节点结构图Fig．2Thestructureo

8、fsensornode系统采用了统一的供电处理单元(市电、电池与太阳能可选)及基于IEEE802．15．4标准的传感器模型的思想。其中，NACP为网络应用处理器，TEDS为变送器电子数据表单。传感器采集到的信息通过A/D转换，经微处理器进行处理，通过NACP模块将传感器网络与其它公网进行信息交互;同时，微处理器将信号经过D/A转换送至光耦，最终对被控设备进行控制。1．3智能管理模型设计智能管理模型如图3所示。模型的设计主要包图4分簇WSN网络结构图括3个部分:基于WSN的数据采集、领域数据库库和