基于物聯(lián)網(wǎng)的智能牧場

歐陽晨星

摘要：現(xiàn)在我們所生活接觸到以及實際生產(chǎn)中的牧場建設(shè)和現(xiàn)有智能牧場屬于畜牧服務(wù)業(yè)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，針對畜牧業(yè)的生產(chǎn)力2 0010取決于品種，25%取決于飼料，25%_35%取決于環(huán)境，25%取決于是否合理先的有效管理方案，不適宜的環(huán)境條件如：光照、水分、空氣質(zhì)量及其流動性、溫度都會使畜牧生產(chǎn)力下降25%-40%;同時還得依靠合理高效的管理方式、智能處理系統(tǒng)，實時的監(jiān)控與檢測以應(yīng)對牧場的突發(fā)情況。因此，規(guī)劃建設(shè)一個科學(xué)、布局合理、配套設(shè)施完備的現(xiàn)代牧場，對保證牧場高產(chǎn)、高效運營十分重要。本創(chuàng)意作品應(yīng)對智能農(nóng)場監(jiān)測的實際情況，綜合運用ZigBee技術(shù)、智能傳感器模塊、RFID技術(shù)、單片機嵌入式系統(tǒng)、遠程監(jiān)控技術(shù)，能夠進行參數(shù)實時監(jiān)測與監(jiān)控、牧場灌溉控制、日常管理等功能的智能牧場。

關(guān)鍵字：ZigBee技術(shù)智能傳感器RFID技術(shù)單片機嵌入式系統(tǒng)

1緒論

隨著國家開始重視和推進新型畜牧業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)畜牧業(yè)的發(fā)展，智能牧場將迎來新的發(fā)展機遇，與此同時物聯(lián)網(wǎng)智能牧場系統(tǒng)方案將得到更廣泛的普及和應(yīng)用。

智能牧場主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)等信息化技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化、低碳化，從空間、組織和管理整合現(xiàn)有畜牧業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、通信設(shè)備和信息化設(shè)施，通過智能化設(shè)備對生產(chǎn)環(huán)境能源消耗、改變情況排放進行精確檢測，保障能源不浪費，生產(chǎn)質(zhì)量安全;有效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，改善生態(tài)環(huán)境。

智能牧場強調(diào)一體性，將周圍的農(nóng)田、養(yǎng)殖、村落等環(huán)境視為一體。通過智能化設(shè)備還可以對空氣、土壤等進行精確的計算，自動地調(diào)節(jié)投入品，有效地利用各類畜牧業(yè)資源，從而用最節(jié)約的投入品獲取更高的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，改善生態(tài)環(huán)境。

2系統(tǒng)方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能牧場設(shè)計的系統(tǒng)主要有以下的三點：

2.1牧場智能澆灌系統(tǒng)

智能灌溉控制系統(tǒng)是傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)等于一體的灌溉管理系統(tǒng)。智能灌溉控制系統(tǒng)通過傳感器對水泵的控制對農(nóng)田進行取水管理，智能檢測的方式取代了傳統(tǒng)的專人管理方式;實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)用水計量、水資源信息的自動化采集和測控。

2.2牧場室內(nèi)管理系統(tǒng)

牧場的室內(nèi)管理其中包括：牲畜的體質(zhì)檢測裝置、牧圈內(nèi)的溫濕度檢測及調(diào)節(jié)裝置、牲口的數(shù)量檢測、監(jiān)控裝置和牲口的質(zhì)量檢測裝置五個部分構(gòu)成，將牧場的管理更加人性化、智能化。讓管理者更加直觀的觀察都牧場中的情況，有利于牧場的管理。

2.3檢測報警系統(tǒng)

安全報警檢測裝置是牧場必須所具備的，當檢測到牧場發(fā)生緊急危險的情況時及時的報警和啟動緊急措施將牧場的損失降到最小。及時的處理掉存在的危險情況。

3功能與指標

3.1智能澆灌系統(tǒng)

對于牧場的澆灌系統(tǒng)我們需要實現(xiàn)自動檢測出土壤的濕度并能夠在抽水灌溉牧場的草地，土壤的濕度達到設(shè)定值時，自動停止?jié)补?，其設(shè)定值可根據(jù)實際情況進行修改。

3.2檢測報警報警

安全報警的功能為：當檢測到牧場發(fā)生火災(zāi)時通過傳感器檢測報警;緊急的啟動滅火裝置同時開啟風扇排煙。

3.3牧場室內(nèi)管理

室內(nèi)管理分別有五部分組成：牲畜的體質(zhì)檢測裝置、牧圈內(nèi)的溫濕度檢測及調(diào)節(jié)裝置、牲口的數(shù)量檢測、監(jiān)控裝置和牲口的質(zhì)量檢測裝置。

4實施原理及過程

4.1智能澆灌系統(tǒng)

灌溉是通過土壤濕度傳感器對牧場的草地進行實時的濕度檢測，控制繼電器的開關(guān)繼電器負責控制水泵的開關(guān)。當土壤濕度的值低于管理者所設(shè)置的值時，開啟繼電器讓水泵工作抽水對牧場的草地進行灌溉達到設(shè)定值時處理器發(fā)出繼電器關(guān)斷信號，停止水泵的工作。

4.2檢測報警裝置

報警裝置主要是對在牧場遇到火災(zāi)的情況下緊急的報警降低財產(chǎn)的損失。在牧場的室內(nèi)我們設(shè)置了火焰?zhèn)鞲衅骱蜔熿F傳感器進行檢測，其中任一個傳感器檢測到緊急情況時就開啟緊急措施。緊急措施包括：開啟風扇排煙、聲光報警、開啟圈門、發(fā)短信通知牧場管理者，這四個的開啟信號都是由煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅魉杉男盘?，多重措施能夠?qū)⒃谟龅骄o急的情況降低牧場管理者的損失。

4.3牧場室內(nèi)管理系統(tǒng)

牧場的室內(nèi)管理是由五個部分組成，牲畜的體質(zhì)檢測裝置、牧圈內(nèi)的溫濕度檢測及調(diào)節(jié)裝置、監(jiān)控裝置、牲口的質(zhì)量檢測裝置和用戶飼養(yǎng)環(huán)境全景。

4.3.1牲畜的體質(zhì)檢測裝置

牲口的體質(zhì)檢測主要是對牲畜的體表溫度進行檢測。我們采用無接觸式的紅外溫度檢測探頭對牲畜的體表溫度進行，牲畜的體表溫度高于或低于管理者設(shè)置的上下限值時將在牧圈外的顯示紅燈提醒飼養(yǎng)員及時發(fā)現(xiàn)牲畜的病情如果體表溫度正常時牧圈外顯示綠燈。

4.3.2牧圈內(nèi)的溫濕度檢測及調(diào)節(jié)裝置

牧圈內(nèi)的溫濕度檢測采用溫濕度傳感器DHT11檢測出當前室內(nèi)的溫濕度牧場管理者可根據(jù)具體的情況進行溫濕度上下限的設(shè)置，有檢測到溫濕度值與設(shè)定值進行比較判斷得出開關(guān)信號，開關(guān)是控制繼電器的常開與閉合。控制的執(zhí)行機構(gòu)有：風扇、電熱阻絲、除濕器。這三個執(zhí)行機構(gòu)將采集得到的溫濕度數(shù)值通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上。

4.3.3監(jiān)控裝置

監(jiān)控設(shè)備我們主要采用攝像頭作為監(jiān)控的主要設(shè)備，在電腦主板上須事先安裝好視頻采集卡硬件和與該卡相匹配的軟件。視頻采集卡有4、8、16路之分，每一路為1個攝像頭，若多于16個攝像頭，可在一臺電腦上裝兩張16路的視屏卡，共用一個軟件即可以實現(xiàn)32個攝像頭畫面的監(jiān)控。

4.3.4牲畜的質(zhì)量檢測裝置

稱重檢測裝置我們采用壓力傳感器和ZigBee模塊來檢測、傳輸數(shù)據(jù)，當檢測到牲畜的重量達到出售的重量時，壓力傳感器將發(fā)出信號，信號指示燈將變化同時ZigBee模塊將牲畜的所在的號數(shù)發(fā)送至上位機部分，讓管理者通過觀察上位機可知哪些牲口可以出售。

4.4.5用戶飼養(yǎng)環(huán)境全景

飼養(yǎng)環(huán)境全景采集是通過牧場所設(shè)置的攝像頭采集的視屏上傳到手機上，計劃該功能將能夠?qū)崿F(xiàn)在手機線上看到牧場的實時視頻。

5結(jié)論

智能牧場是當今世界畜牧業(yè)發(fā)展的新潮流，托普物聯(lián)網(wǎng)指出智能牧場是以信息為基礎(chǔ)，利用傳感器及現(xiàn)代先進的監(jiān)測技術(shù)，完整、準確、及時的了解土地和作物、動物的詳細數(shù)據(jù)，結(jié)合精確時空統(tǒng)計分析，及時迅速的做出決策的一種智能牧場管理系統(tǒng)。智能牧場是當今世界畜牧業(yè)最富有吸引力的前沿課題之一，代表了21世紀全球畜牧業(yè)發(fā)展的方向，是畜牧業(yè)的一場革命，是面向21世紀畜牧業(yè)的新技術(shù)，對我國畜牧業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了深遠影響。

參考文獻

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