基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

陳創(chuàng)業(yè) 陳蕊 胡天讓 張旭紅 李先山 孔祥 陳立濤

摘? 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生為人們?nèi)粘Ｉ钜约靶竽辽a(chǎn)帶來(lái)了極大的便利，該技術(shù)可以幫助人們解決日常生活中的諸多問(wèn)題。近幾年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸走向成熟，尤其是在畜禽生產(chǎn)中，能夠解決許多采用傳統(tǒng)飼養(yǎng)環(huán)境管理方式時(shí)遇到的問(wèn)題。本文主要從系統(tǒng)功能組成、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)、各組成部分構(gòu)建的目的，探討如何構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以幫助雞蛋生產(chǎn)企業(yè)提高蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)能力。

關(guān)鍵詞：蛋雞;物聯(lián)網(wǎng);飼養(yǎng)環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：S815.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-0769（2021）04-0100-03

1? 蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體功能

1.1 系統(tǒng)功能的目標(biāo)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是對(duì)蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，當(dāng)環(huán)境的溫度和濕度與預(yù)期設(shè)定的上下限不符時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)出警報(bào)，提醒用戶(hù)應(yīng)該調(diào)節(jié)蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度，以滿足生產(chǎn)的需要。對(duì)于出現(xiàn)任何影響環(huán)境不穩(wěn)定性的因素，都能在第一時(shí)間通過(guò)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示，以便用戶(hù)對(duì)蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度及時(shí)調(diào)控。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由三個(gè)結(jié)構(gòu)層次組成，分別為感知層、傳輸層與應(yīng)用層[1]。其中，感知層的主要作用是對(duì)外界環(huán)境信息進(jìn)行感知，使用溫濕度傳感器對(duì)感知層進(jìn)行構(gòu)建，以便實(shí)時(shí)感知蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并生成數(shù)據(jù)庫(kù)，便于傳輸層傳輸環(huán)境參數(shù)。

傳輸層通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)等將感知層采集到的飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)傳輸至后臺(tái)，同時(shí)將應(yīng)用層的控制信息傳達(dá)至感知層，使蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地傳輸環(huán)境參數(shù)。

應(yīng)用層的功能是，從傳輸層接收到數(shù)據(jù)后讀取飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并進(jìn)行對(duì)照;在與額定設(shè)置的參數(shù)對(duì)比后，如果飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)超過(guò)設(shè)置的上下限，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出報(bào)警。應(yīng)用層也能夠通過(guò)網(wǎng)頁(yè)或APP等傳輸模式，將讀取的飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)直接傳輸至管理員，后者能夠根據(jù)應(yīng)用層最終讀取到的參數(shù)，做出是否調(diào)整蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的決策。

2? 蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件組成

2.1 傳感器設(shè)計(jì)

構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必然離不開(kāi)硬件，而傳感器是其中最重要的組成部分。在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)，最常使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。此類(lèi)傳感器屬于復(fù)合型傳感器。首先，其擁有功能十分強(qiáng)大的數(shù)字模擬技術(shù)，能夠穩(wěn)定且可靠地傳輸飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并具有極快的響應(yīng)速度;其次，該傳感器能夠在復(fù)雜的環(huán)境中運(yùn)用，具有較強(qiáng)的環(huán)境抗干擾能力;最后，該傳感器的采購(gòu)成本較為低廉?？偠灾?，DHT11數(shù)字溫濕度傳感器很適合用來(lái)構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)，會(huì)將傳感器與總控制系統(tǒng)連接到構(gòu)件傳感層[2]。傳感器能夠直接通過(guò)總控制系統(tǒng)發(fā)出的指令采集環(huán)境的溫度和濕度，還可以根據(jù)使用需求設(shè)計(jì)感應(yīng)的間隔時(shí)間，使最終傳輸?shù)臏貪穸刃畔⒛芘c蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化保持一致。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是使蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將其功能真正表達(dá)出來(lái)的最終部分。在監(jiān)測(cè)到環(huán)境參數(shù)后，傳感器需要通過(guò)傳輸系統(tǒng)將它們傳輸至控制中心，最終通過(guò)聯(lián)網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)管理員對(duì)雞舍的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境與監(jiān)控室之間有一定的距離，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)考慮用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的傳輸。一般而言，系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)在農(nóng)場(chǎng)地區(qū)建立單簇?zé)o線傳感系統(tǒng)，通過(guò)協(xié)調(diào)器調(diào)節(jié)傳感系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。為了便于操作，經(jīng)常會(huì)考慮借助手機(jī)移動(dòng)端來(lái)傳輸環(huán)境參數(shù)，因此設(shè)計(jì)手機(jī)移動(dòng)端也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一部分內(nèi)容。在完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能設(shè)計(jì)后，再對(duì)系統(tǒng)總體功能進(jìn)行分解，便于構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終完成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

3? 軟件設(shè)計(jì)

3.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配套軟件也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。首先，建立數(shù)據(jù)庫(kù)（圖1）。該數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能是能將環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)感知到的參數(shù)（或數(shù)據(jù)）進(jìn)行儲(chǔ)存和更新。建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需要從系統(tǒng)溫濕度傳感的數(shù)據(jù)量角度考慮，分別建立用戶(hù)表、飼養(yǎng)員表與環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)表。通過(guò)建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分層，能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)處理，也可避免存儲(chǔ)混亂而丟失數(shù)據(jù)信息或者響應(yīng)不及時(shí)的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，向各類(lèi)表內(nèi)輸入數(shù)據(jù)并進(jìn)行測(cè)試，觀察是否能夠達(dá)到使用的要求，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)邏輯上的錯(cuò)誤。如果未發(fā)生以上問(wèn)題，可以查看所建立的數(shù)據(jù)表格，完成整體建設(shè)任務(wù)。

3.2 APP開(kāi)發(fā)

蛋雞環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的APP是面向用戶(hù)的最終功能層[3]。在開(kāi)發(fā)時(shí)，要考慮不同用戶(hù)的要求，設(shè)計(jì)時(shí)主要使用Java語(yǔ)言進(jìn)行腳本設(shè)計(jì)，其中包括傳感器的編號(hào)、接收環(huán)境探測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間等。APP界面主要顯示蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境中的溫度與濕度，以便能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示傳感器所接收到的數(shù)據(jù)，也能夠通過(guò)管理員發(fā)出的功能指令在系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)的傳輸。

在開(kāi)發(fā)APP時(shí)，要盡量簡(jiǎn)化APP界面的功能，避免設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致操作時(shí)發(fā)生功能選擇錯(cuò)誤;在設(shè)計(jì)APP內(nèi)部功能時(shí)，要給管理員留出一些權(quán)限，方便他們?cè)O(shè)置一些基礎(chǔ)功能，使整體功能的設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有合理性，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)控蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境溫度和濕度的目的。

APP開(kāi)發(fā)結(jié)束后，系統(tǒng)的整體功能全部實(shí)現(xiàn)。如果在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部執(zhí)行問(wèn)題，可以通過(guò)初始化網(wǎng)絡(luò)程序檢測(cè)系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境。在日常運(yùn)行中，系統(tǒng)應(yīng)始終保持高效狀態(tài)，避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)參數(shù)傳輸延時(shí)或參數(shù)顯示錯(cuò)誤的情況。

4? 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度，并動(dòng)態(tài)顯示在管理員的手機(jī)移動(dòng)端，便于管理員與預(yù)期設(shè)置參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)代智能控制和畜牧業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合起來(lái)，該系統(tǒng)不受地域、時(shí)間的限制，可提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)成本，從而為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)和智能控制技術(shù)的應(yīng)用及跨行業(yè)技術(shù)互補(bǔ)提供可靠的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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