基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上智能智控雞舍設(shè)計(jì)簡析

陳創(chuàng)業(yè)，陳 蕊，胡天讓，張旭紅，李先山，孔 祥，陳立濤

(1.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006；2.慶陽市寧縣畜牧獸醫(yī)局，甘肅 慶陽 745200)

1 系統(tǒng)功能描述

掌上智能智控雞舍系統(tǒng)是一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測雞舍內(nèi)環(huán)境的溫度、相對濕度以及有害氣體濃度的監(jiān)控系統(tǒng)，由硬件模塊和軟件模塊組成。

該系統(tǒng)通過監(jiān)測與調(diào)控雞舍內(nèi)的環(huán)境，能夠保障雞群生長環(huán)境的溫度和相對濕度達(dá)到最適宜的狀態(tài)；此外，該系統(tǒng)也能自動調(diào)控雞舍內(nèi)環(huán)境中的電機(jī)設(shè)備，確保其在使用過程中能夠發(fā)揮正常的功能[1]。該系統(tǒng)同時(shí)還能監(jiān)控雞舍內(nèi)環(huán)境中的噪聲等，監(jiān)測母雞的產(chǎn)蛋情況、雞舍內(nèi)部各類設(shè)備的運(yùn)營狀態(tài)，最終在管理中能夠通過遠(yuǎn)程掌上操控實(shí)時(shí)動態(tài)了解雞舍內(nèi)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)。

2 硬件模塊設(shè)計(jì)

2.1 核心控制

在設(shè)計(jì)硬件模塊時(shí)，用STM32單片機(jī)完成核心控制部分的設(shè)計(jì)，通過嵌入式系統(tǒng)操作，控制整個(gè)硬件模塊的功能及其傳輸狀況，具有響應(yīng)速度快和使用過程中單片機(jī)電能消耗低的特點(diǎn)。核心控制部分是掌上智能智控雞舍設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分，硬件模塊設(shè)計(jì)和軟件模塊設(shè)計(jì)都需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。

2.2 供電

在設(shè)計(jì)掌上智能智控雞舍系統(tǒng)的硬件模塊時(shí)采用兩個(gè)供電模塊：其中一個(gè)為整體硬件供電，使硬件系統(tǒng)在運(yùn)行中能擁有足夠穩(wěn)定的電能，便于完成日常運(yùn)轉(zhuǎn)；另一個(gè)采用5 V電源，單獨(dú)向單片機(jī)供電，目的是為確保核心控制單片機(jī)能夠正常運(yùn)營，避免因?yàn)閿嚯姷仍驅(qū)е聝?nèi)部數(shù)據(jù)丟失。在設(shè)計(jì)向總硬件設(shè)備供電的電源時(shí)，采用220 V電源，以便能更加便捷地向所設(shè)計(jì)的掌上智能智控雞舍中的設(shè)備供電，同時(shí)在使用過程中可減少供電因素造成的功能故障。

2.3 傳感器

對雞舍內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測主要是通過傳感器實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)計(jì)掌上智能智控雞舍的傳感器時(shí)，重點(diǎn)使用三種傳感器，分別是水位傳感器、壓力傳感器和噪聲傳感器。水位傳感器能夠通過液體液位的變化發(fā)出信號，在向單片機(jī)完成信號傳輸后，對控制系統(tǒng)提供監(jiān)測數(shù)據(jù)[2]。壓力傳感器則是通過特殊的構(gòu)造計(jì)量雞舍中母雞的產(chǎn)蛋量。噪聲傳感器在功能實(shí)現(xiàn)上通常與壓力傳感器類似，即當(dāng)噪聲達(dá)到一定值時(shí)，能夠轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸，監(jiān)測雞舍內(nèi)環(huán)境中的噪聲。雞舍內(nèi)環(huán)境如果出現(xiàn)嚴(yán)重的噪聲，表示存在異常。噪聲傳感器能夠直接輸出噪聲數(shù)據(jù)，從而被管理人員察覺，進(jìn)而達(dá)到能夠在第一時(shí)間排查雞舍內(nèi)環(huán)境中所存在的危險(xiǎn)因素的目的。

3 軟件模塊的設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測

實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測主要通過數(shù)據(jù)庫信息采集雞舍內(nèi)部環(huán)境中的數(shù)據(jù)，通過控制線路向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，從而完成環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測。在軟件環(huán)境中，不同顏色的數(shù)據(jù)代表不同的監(jiān)測狀態(tài)，例如，在檢測水位時(shí)，如果水位處于合理的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則提交的監(jiān)視數(shù)據(jù)以灰色狀態(tài)顯示；如果水位達(dá)到了上下限值，則提交的監(jiān)視數(shù)據(jù)以紅色狀態(tài)出現(xiàn)，用于提醒雞舍管理人員是時(shí)候調(diào)整水位了。通過軟件程序匯編實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測，能夠間隔一段時(shí)間更新并上傳數(shù)據(jù)，在對更新的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比后，確定環(huán)境內(nèi)部是否存在不合理的因素。至于設(shè)備使用過程中存在的問題，例如，開啟或關(guān)閉狀態(tài)，軟件控制系統(tǒng)也能夠發(fā)出信號指令進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在得到環(huán)境中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)后，主要通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，顯示內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的動態(tài)值以及其是否超出閥值。所顯示的數(shù)據(jù)，是通過分析不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能確保在數(shù)據(jù)的顯示過程中不會出現(xiàn)錯(cuò)亂，雞舍管理人員也能更快速地觀察和分析數(shù)據(jù)。

3.3 自動化設(shè)備控制

掌上智能智控雞舍系統(tǒng)的手機(jī)APP多終端監(jiān)控能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測雞舍內(nèi)環(huán)境中所監(jiān)測到的各項(xiàng)信息或數(shù)據(jù)，包括雞舍內(nèi)環(huán)境的水位、噪聲等信息，也能夠分析雞舍內(nèi)的產(chǎn)蛋量，管理人員可通過分析所得到的結(jié)果控制母雞的產(chǎn)蛋量[3]。至于自動化設(shè)備的控制，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件時(shí)，會有針對性地選擇雞舍內(nèi)部自動化設(shè)備的具體數(shù)量，以確保每個(gè)自動化設(shè)備都處于系統(tǒng)控制范圍內(nèi)，自動化設(shè)備使用的各項(xiàng)數(shù)據(jù)也能夠通過設(shè)備內(nèi)部傳輸進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)地反映與監(jiān)測。手機(jī)APP多終端監(jiān)控操作設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 手機(jī)APP多終端操作設(shè)計(jì)

用手機(jī)APP多終端監(jiān)控控制自動化設(shè)備時(shí)，采用WiFi進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行參數(shù)實(shí)時(shí)動態(tài)接收和遠(yuǎn)程控制操作。雞舍內(nèi)部自動化設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接后進(jìn)行控制，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)，能夠完成數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)有效監(jiān)測。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)建的掌上智能智控雞舍系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸及手機(jī)APP多終端監(jiān)控，不受時(shí)空地域限制，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、空氣等參數(shù)的遠(yuǎn)程控制。能夠?qū)崟r(shí)更新雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)以及母雞的產(chǎn)蛋量,從而降低勞動成本，提高管理人員對雞舍的管理水平，進(jìn)一步提高養(yǎng)禽業(yè)的生產(chǎn)效益。