萬物皆聯(lián)網(wǎng)，做動(dòng)物也不能落后!畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)項(xiàng)目智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

導(dǎo)讀：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，畜牧養(yǎng)殖對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的需求非常大，今天就來介紹一下物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)殖行業(yè)的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，畜牧養(yǎng)殖對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的需求非常大，今天就來介紹一下物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)殖行業(yè)的應(yīng)用。

圖源：圖蟲創(chuàng)意

1.概述

1.1. 背景

養(yǎng)殖往往受養(yǎng)殖品種、飼料種類和質(zhì)量、疫病、生長(zhǎng)環(huán)境和管理水平等因素的影響，致使中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)一直發(fā)展不強(qiáng)大。所以科學(xué)養(yǎng)殖顯得尤為重要，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來，能讓養(yǎng)殖戶在第一時(shí)間感知到養(yǎng)殖環(huán)境及牲畜生長(zhǎng)變化，從而及時(shí)作出補(bǔ)救。

一方面，使牲畜的生長(zhǎng)環(huán)境一直保持在最佳狀態(tài)，保證牲畜身體健康生長(zhǎng)速度。另一方面，遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動(dòng)化控制，大大降低人工成本。

1.2. 建設(shè)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)殖生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)中的具體應(yīng)用。具體講就是運(yùn)用各類傳感器，廣泛采集大田種植、設(shè)施園藝、家禽水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品物流等相關(guān)信息;通過建立數(shù)據(jù)傳輸和格式轉(zhuǎn)換方法，集成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的多尺度(個(gè)域、視域、區(qū)域、地域)傳輸;最后將獲取的海量農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行融合、處理，并通過智能化操作終端實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過程監(jiān)控、科學(xué)管理和即時(shí)服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)和安全的目標(biāo)。

養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)主要受養(yǎng)殖品種、飼料種類和質(zhì)量、疫病、生長(zhǎng)環(huán)境和管理水平等因素的影響。其中環(huán)境因素所起的作用約占20%-30%。圈舍環(huán)境因素包括溫度、濕度、噪聲、光照、有害氣體等。環(huán)境因素對(duì)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)的重要影響作用已被國(guó)內(nèi)外大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐所證實(shí)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的家禽智能養(yǎng)殖系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞設(shè)施化家禽養(yǎng)殖場(chǎng)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(chǎng)環(huán)境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等)，同時(shí)集成改造現(xiàn)有的養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家禽養(yǎng)殖的智能生產(chǎn)與科學(xué)管理。養(yǎng)殖戶可以通過手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端，實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖廠環(huán)境信息，及時(shí)獲取異常報(bào)警信息，并可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖、節(jié)能降耗的目的。

2.項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)

2.1. 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)分為終端應(yīng)用、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和自動(dòng)采集/終端控制四部分。

系統(tǒng)示意圖

2.2. 物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)鋱D

家禽圈舍物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)鋱D

2.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)將采用B/S架構(gòu)，B/S是Brower/Server的縮寫，客戶機(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器(Browser)，如Netscape Navigator或Internet Explorer，就可以操作系統(tǒng)。

B/S最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有一臺(tái)能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護(hù)，系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)。

2.4. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

1、應(yīng)用系統(tǒng)需采用模塊化設(shè)計(jì)，單一模塊出現(xiàn)故障應(yīng)不影響其他模塊的正常工作。同時(shí)，可以方便的增加新的應(yīng)用系統(tǒng);

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮用戶使用便捷的因素，因此要求系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等多種應(yīng)用模式和方式;

3、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)接口的安全性和統(tǒng)一性，一方面要保證數(shù)據(jù)的相對(duì)安全，一方面還要為以后增加新的應(yīng)用系統(tǒng)提供便捷的數(shù)據(jù)接口。同時(shí)，數(shù)據(jù)要建立冗余機(jī)制。

2.5. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用原則

a) 實(shí)用性

針對(duì)目前養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)困難、手段落后等缺點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚種植信息，真正做到精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、精細(xì)生產(chǎn)和科學(xué)管理?？紤]到系統(tǒng)用戶的大眾性，軟件應(yīng)具有易學(xué)易用的特點(diǎn)。用戶通過培訓(xùn)能夠獨(dú)立對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、調(diào)整和擴(kuò)展，最大限度減少對(duì)系統(tǒng)開發(fā)商的技術(shù)依賴。

b) 適應(yīng)性

系統(tǒng)采用技術(shù)成熟、成本易控制的傳感、視頻、智能手機(jī)等其他設(shè)備為信息輸入端，信息通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等有序集成。以種植環(huán)境信息實(shí)時(shí)采集、后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)算與傳輸為基礎(chǔ);從而實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、視頻控制為一體的綜合管理平臺(tái)。

c) 共享性

為經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)的企業(yè)提供信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)管理信息共享和生產(chǎn)調(diào)度指揮，做到數(shù)字化管理，提升精耕細(xì)作管理水平，并為種植戶提供生產(chǎn)和農(nóng)資信息服務(wù)。

3.物聯(lián)網(wǎng)組成

3.1. 監(jiān)測(cè)體系

3.1.1. 環(huán)境信息采集儀器

本系統(tǒng)針對(duì)目前家禽養(yǎng)殖舍環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)困難、手段落后等缺點(diǎn),將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到家禽養(yǎng)殖領(lǐng)域，以終端模塊作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層。采集養(yǎng)殖舍內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳和光照度等環(huán)境參數(shù)，并通過監(jiān)控?cái)z像頭，可實(shí)時(shí)查看家禽生長(zhǎng)信息，利用以太網(wǎng)、GPRS、3G/4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)時(shí)將大棚環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)揭怨芾碥浖脚_(tái)為核心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。即使種植農(nóng)戶身在外地也可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)實(shí)時(shí)查看大棚里信息。

根據(jù)圈舍實(shí)際情況，在圈舍安裝無線空氣溫濕度傳感器，安裝無線氨氣傳感器，安裝無線硫化氫傳感器等。實(shí)時(shí)采集圈舍空氣溫濕度、氨氣、硫化氫等環(huán)境信息。

3.1.2. 視頻監(jiān)控

作為家禽管理生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營(yíng)造牛的最佳生長(zhǎng)條件。視頻與圖像監(jiān)控提供了更直觀的表達(dá)方式。家禽生長(zhǎng)環(huán)境的不均勻性決定了信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進(jìn)行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了家禽生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映家禽的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，也可以側(cè)面反映出家禽生長(zhǎng)的整體狀態(tài)及營(yíng)養(yǎng)水平?？梢詮恼w上提供更加科學(xué)的家禽養(yǎng)殖決策理論依據(jù)。

安裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過光端機(jī)、光纜等傳輸設(shè)備將高清視頻信息傳輸至監(jiān)控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管理生產(chǎn)的人員在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家禽的飼料剩余量。

采用視頻監(jiān)控技術(shù)，可直觀反映家禽的生長(zhǎng)環(huán)境和動(dòng)態(tài)，通過觀察視頻畫面可以在線監(jiān)控家禽的行為，對(duì)于突發(fā)情況的處理提供了依據(jù)。

圈舍安裝視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無死角化監(jiān)控。通過分布式布置監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)圈舍的監(jiān)控管理，在監(jiān)控機(jī)房加裝網(wǎng)絡(luò)硬盤刻錄機(jī)視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。使家禽管理人員通過電腦視頻畫面就能直觀的看到家禽。

3.1.3. 環(huán)境智能控制系統(tǒng)

環(huán)境智能控制器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、水閥、濕簾、補(bǔ)光等設(shè)備的全自動(dòng)化監(jiān)控和管理。根據(jù)實(shí)際需求，在圈舍分別配置智能控制器。

設(shè)備自帶觸摸屏，通過點(diǎn)擊系統(tǒng)按鈕、或者操作鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)種植設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。通過對(duì)設(shè)備所采集的生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，生成設(shè)備的控制指令，再通過通訊鏈路傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制器中，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)通風(fēng)、供水等。

通過在圈舍加裝的智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)至家禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)過程分析、統(tǒng)計(jì)分析，最終用戶通過PC或智能手機(jī)即可隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等。

3.2. 家禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件

家禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制、數(shù)據(jù)輸出等一體化管理平臺(tái)。通過在線監(jiān)測(cè)家禽生長(zhǎng)的環(huán)境信息，調(diào)控圈舍的生長(zhǎng)環(huán)境條件，以實(shí)現(xiàn)家禽的健康生長(zhǎng)和繁殖，從而提高家禽的生產(chǎn)率，節(jié)省人工成本，提高家禽肉質(zhì)品質(zhì)。

系統(tǒng)主要功能包括：圈舍實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示，數(shù)據(jù)整合，圈舍舍智能控智制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)整合分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上報(bào)和預(yù)警等功能。

1、智能監(jiān)控系統(tǒng)：自動(dòng)監(jiān)控、手動(dòng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、監(jiān)控信息采集等功能。自動(dòng)監(jiān)控，系統(tǒng)可按養(yǎng)殖區(qū)域、品種、傳感器名稱自動(dòng)采集空氣溫濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)，并自動(dòng)生成變化曲線圖。數(shù)據(jù)以圖表、數(shù)字列表等形式展示。選擇一定的時(shí)間，可以展示不同時(shí)間段的環(huán)境數(shù)據(jù)。

2、手動(dòng)監(jiān)控：可選擇養(yǎng)殖區(qū)域所有傳感器的同時(shí)手動(dòng)即時(shí)數(shù)據(jù)采集。

3、視頻監(jiān)控：多通道同屏展示，可遠(yuǎn)程操作攝像頭角度、變焦、變倍、光圈等參數(shù)。

4、自動(dòng)控制：可以遠(yuǎn)程設(shè)定風(fēng)機(jī)、水閥、天窗、濕簾等電氣設(shè)施的工作狀態(tài)。

5、預(yù)警提醒：設(shè)定各傳感器參數(shù)報(bào)警區(qū)間閥值。系統(tǒng)監(jiān)控圈舍內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，跟設(shè)定的正常范圍比較，異常的自動(dòng)報(bào)警。

6、用戶管理：可查看所有系統(tǒng)登錄賬戶的情況及登錄記錄以及新增不同權(quán)限用戶。

7、信息查詢：包括歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析、歷史數(shù)據(jù)備份、報(bào)警信息查詢、設(shè)備狀態(tài)查詢、用戶日志查詢。