CN101839773A

CN101839773A - 一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统

Info

Publication number: CN101839773A
Application number: CN200910116376A
Authority: CN
Inventors: 胡宜敏; 刘世法; 程蕾; 段亚辉; 陈复春; 邢冲; 贾红江; 黄伟; 张阳; 武民民; 范奎; 桂元苗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明是提供一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，包括由温湿度传感器、无线传感器网络节点和上位机分析处理软件。其中温湿度传感器由检测猪体温度的温度传感器、检测猪舍温度和湿度的温湿度传感器组成，安置于网络节点上。其中网络节点由协调器、路由器、终端设备组成；温湿度传感器一部分绑定与猪体上，一部分安置于猪舍的某些固定位置，将采集到的环境温湿度数据通过无线传感器网络节点进行传输，获得数据然后进行分析及显示。上位机分析处理软件可以对安置于猪体上和猪舍中的网络节点的工作周期占空比进行配置，并通过Tomcat服务器及oracle数据库，让普通用户在远程通过浏览器获取检测现场的实时数据。

Description

一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统

技术领域本发明涉及无线传感器网络应用技术领域，属于畜类科学养殖领域，特别是涉及数据的无线传输及实现对检测现场的远程检测方面的一种检测手段及检测方法。

背景技术猪作为恒温动物必须维持体内因代谢过程等产生的热量和向环境散发的热量之间的平衡，一旦这种热平衡被破坏，将影响猪的正常生理反应及生长性能。猪通过生理形态和热调节行为的综合作用达到热的平衡，其中猪的体温可作为反映其热应激程度的直接指标。而猪舍环境温度和湿度是影响猪与其生存环境保持热平衡的主要因素。目前国内对猪体温度及猪舍温湿度的测量还局限与原始的人工现场测量，这种方法无法实时的反映猪体温度和猪舍的温湿度，而且消耗人力，更重要的是无法对大量的历史数据进行存储和数据分析。国外目前对相关的动物生理参数测量以美国的DSI公司生产的动物生理参数无线遥测系统为代表，可以对动物的多项生理指标进行测量并通过无线方式进行传输，可以实现对猪体的温度的测量。但是该系统没有提供猪舍环境温湿度的测量，而且价格昂贵，不适合推广，而且该套系统测量的很多生理参数对与猪的养殖来说并不是很关键的参数，所以对于特定的应用场合造成不必要的浪费。

发明内容本发明提供了一种对猪体温度及猪舍温湿度进行检测的检测系统，基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统由温湿度传感器(1)无线传感器网络节点(2)上位机分析处理软件(3)组成。其中：温湿度传感器(1)由检测猪体温度的温度传感器(1-1)、检测猪舍温度的温度传感器(1-2)、检测猪舍湿度的湿度传感器(1-3)组成。其中检测猪体温度的温度传感器安置于绑定在猪体上的无线传感器网络节点上。检测猪舍温度的温度传感器和湿度传感器安置于放置于猪舍固定位置的无线传感器网络节点上；无线传感器网络节点(2)按功能分为协调器(2-1)、路由器(2-2)、终端设备(2-3)，这三类无线传感器网络节点组成无线传感器网络，采用的无线传输协议为zigbee协议，节点运行的zigbee协议栈采用美国Microchip公司的开源协议栈，通过对开源协议栈的二次开发实现该特定需求；上位机分析处理软件(3)包括串口通信模块、数据存储模块、数据实时显示模块、数据查询管理模块、节点配置模块、报表生成模块、检测量报警模块、web服务模块组成。上位机分析处理软件将无线传感器网络采集到的现场数据进行存储和分析并提供远程查询功能，为科学的进行生猪饲养提供有大量的现场数据并为通过历史数据进行分析得出饲养规律和经验提供了支持。

本发明的技术方案是：一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统包括(1)温湿度传感器：采用输出数字信号的温湿度传感器，贴片式，超低功耗，工作电压在无线传感器网络节点能够驱动的范围以内。其中测量猪体温度的温度传感器与猪耳紧密、充分接触。(2)无线传感器网络节点：无线传感器网络节点按功能分为协调器、路由器、终端设备.协调器组建网络，组建网络成功后，路由器和终端设备加入其所组建的网络。在协调器射频覆盖范围内的终端设备或路由器直接加入协调器并由协调器分配用于无线传感器网内通信的唯一16位短地址，用于作为该节点的唯一标识。远端的路由器和终端设备则加入其射频范围内的路由器(该路由器必须已经加入协调器)并由该路由器分配16位短地址。整个无线传感器网络的网络拓扑结构位网状拓扑，该网络拓扑相比与星形拓扑和簇形拓扑在组网和传输数据方面更为灵活。能给满足被测猪体在猪舍内移动的现实情况，不会因为猪体的移动而造成绑定在猪体上的无线传感器网络节点脱离网络无法将采集的猪体温度数据传输给协调器的情况出现。路由器的功能主要是扩展网络的物理范围，因为协调器的射频覆盖范围是有限的，有了路由器，距离协调器较远的终端设备也可以通过路由器的转发将其所采集的数据传输给协调器。当然路由器除了转发终端设备传输给协调器的数据之外，其本身也可以驱动安置于其上的传感器，实现猪体温度的采集和发送。用于测量猪体温度的路由器和终端设备都绑定与猪体上，这些无线传感器网络节点上安置的传感器为测量猪体温度的温度传感器。用于测量猪舍环境温湿度的路由器和终端设备布置在猪舍的固定位置，这些无线传感器网络节点上安置的传感器为测量猪舍环境的温度及湿度传感器。而协调器上不安置任何传感器，协调器放置与离上位机较近的地方，通过串口线实现与上位机的连接。其主要功能为组建网络并实现将路由器和终端设备发送过来的猪体温度及猪舍温湿度数据通过串口发送至上位机。(3)上位机分析处理软件：上位机分析处理软件包括现场检测数据综合处理软件和Web服务平台两部分。现场检测数据综合处理软件完成通过串口获取由协调器收集的现场检测数据，并对数据进行一定格式的存储(存储成Oracle数据库表的形式)、显示、对安置与猪体及猪舍中的节点的相关工作参数进行配置等功能。Web服务平台通过tomcat服务器将能给访问协调器传给上位机的无线传感器网络的节点采集到的猪体温度及猪舍温湿度的数据(实际是访问表)，并根据用户的查询，生产动态网页，从而实现用户远程通过浏览器进行数据查询的功能。

相对于现有技术的有益效果是：

其一，本发明成果可实时检测猪体温度及猪舍温湿度并存储大量的历史数据以供查询、分析。

其二，本发明相对于现有技术而言，利用无线传感器网络技术改变了传统人工对猪体及猪舍温湿度的方法，而与国外同类产品相比较本发明的成倍低。

其三，相对于现有技术而言，不同于人工在现场通过一定的仪器设备对猪体温度及猪舍温湿度的数据进行采集，也不同与国外的无线动物生理参数检测系统试用固定的发送器和接收器的。将无线传感器网络技术与猪体温度及猪舍温湿度检测相结合为本发明所首创。本发明将实现对检测的猪体温度及猪舍温湿度的实时采集，并直观的通过图表的形式进行显示。再者通过大量的历史数据的分析总结出一定规律，为科学养殖提供有利的数据支撑。

附图说明下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是系统结构图；

图2是无线传感器网络节点现场布置图

图3是无线传感器网络节点结构图(路由器及终端设备)；

图4是无线传感器网络节点结构图(协调器)；

图5是无线传感器网络网络拓扑图

图6是系统软件部分架构图

具体实施方式参见图1、图2、图3、图4、图5。图1为系统的整体结构图，路由器和终端设备安置于猪体及猪舍中，其上的温度传感器和温湿度传感器将采集到的数据传给距离猪舍较近的协调器上，协调器通过串口与上位机连接，上位机软件负责对数据进行存储、处理、显示等功能。

图2是现场的无线传感器网络节点的布置图。将路由器和终端设备布置在检测现场，其中一类节点上安置有检测猪体温度的传感器，这类节点绑定在猪体上。其余节点用于检测猪舍的环境温度，此类节点布置与猪舍的固定位置。需要注意的是如果终端设备和路由器距离位于监控室的协调器的距离较远的话，要先加入距离其较近的路由器，通过路由器的转发才能将数据采集到的数据传给协调器。

图3是无线传感器网络节点中路由器和终端设备的结构图，由负责处理数据的单片机模块，数据收发的射频模块，数据采集的传感器模块以及供电模块组成。

图4是无线传感器网络节点中协调器设备的结构图，与图3不同的是其没有传感器模块，因为协调器不是布置与检测现场，不负责采集数据，所以没有传感器模块，但是比图3中的节点多了串口通信模块，负责将接收到的来自检测现场的路由器和终端设备的数据通过串口传输给上位机。

图5为无线传感器网络的网络拓扑图，是典型的网状网络，由于猪体处于移动状态，这样决定了采用星形及簇形的拓扑都很可能会出现由于移动而导致节点的通信死区的情况，所以采用更为灵活的网状拓扑是比较适合的，因为网状网络有着更好的路由发现功能，网络的鲁棒性也更强。

图6中上位机软件部分主要分为与布置与检测现场的无无线传感器网络进行数据交互的数据综合处理软件，该部分的功能主要有串口通信、数据存储、数据显示、无线传感器网络节点参数配置、超限报警等功能，是上位机软件的核心部分。而那些数据存储的形式是以Oracle数据库表的形式存放的，tomcat服务器是web服务的核心部分，该部分读取Oracle数据库中的相关表并根据用户的需求生成动态网页，让用户能给在远程通过客户机上的浏览器对检测现场的数据进行直观的显示。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统及其测量方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，包括由温湿度传感器(1)、无线传感器网络节点(2)和上位机分析处理软件(3)。其特征在于：无线传感器网络节点(2)将分布在猪体上和猪舍中温湿度传感器(1)采集到的温湿度传输至上位机，并由上位机分析处理软件(3)分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的温湿度传感器(1)由检测猪体温度的温度传感器(1-1)、检测猪舍温度的温度传感器(1-2)、检测猪舍湿度的湿度传感器(1-3)组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的温湿度传感器(1)安置于无线传感器网络节点(2)上。

4.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的无线传感器网络节点(2)由协调器(2-1)、路由器(2-2)、终端设备(2-3)组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的无线传感器网络节点(2)具有驱动温湿度传感器(1)并将其所采集温湿度数据通过无线信号方式进行传输的功能。

6.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的无线传感器网络节点(2)尺寸为1cm*1cm*0.2cm。可设计为其它尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说将多数无线传感器网络节点(2)绑定与猪体上，通过安置于无线传感器网络节点(2)上的温度传感器测量猪体体温，并将采集到的猪体温度数据通过无线传感器网络节点(2)进行传输；剩余的无线传感器网络节点(2)分散安置于猪舍的某些固定位置，通过安置于无线传感器网络节点(2)上的环境温湿度传感器测量猪舍的环境温湿度，并将采集到的环境温湿度数据通过无线传感器网络节点(2)进行传输。

8.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的上位机分析处理软件(3)获得无线传感器网络节点(2)传送的猪体温度及猪舍环境温湿度数据并进行分析及显示。

9.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的猪体温及猪舍温湿度检测系统，其特征是所说的上位机分析处理软件(3)可以对安置与猪体上和猪舍中的无线传感器网络节点(2)的工作周期占空比进行配置，并通过Tomcat服务器及oracle数据库，让普通用户可以在远程通过浏览器获取检测现场的实时数据。