CN103631241A

CN103631241A - 基于物联网的家禽智能化养殖管理系统

Info

Publication number: CN103631241A
Application number: CN201310672850.1A
Authority: CN
Inventors: 胡鹤钟; 魏博; 刘晟
Original assignee: NANNING SHENSHI DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANNING SHENSHI DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明公布了一种基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，包括设备层，传感层、网络层、应用层、用户界面层和控制报警模块。其中所述设备层包括移动单元和家禽养殖笼舍及受控设备，所述传感层对信息进行采集后，通过所述网络层的通讯模块提供的网络信号经网络层的智能网关传输到应用层，所述应用层负责数据存储及系统的管理控制。用户界面层通过网络对应用层进行操作控制和显示系统信息。控制报警模块接收应用层指令进行所述受控设备的控制和发送警报。本发明能够自动化、智能化地提供家禽生长需要的环境条件，实现家禽精细化养殖，并可以向社会公众及时提供养殖场每一只家禽的生长信息。

Description

基于物联网的家禽智能化养殖管理系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于物联网的家禽智能化养殖管理系统。

背景技术

在集约化家禽养殖场中，为了追求利益的最大化，家禽的养殖密度在增加，成千上万只家禽养在笼子里，增加了个别家禽感染疾病的可能，当禽流感等传染性疾病发生时，会对家禽养殖场造成巨大的损失。因此，在日常的养殖防疫中，关注家禽的个体状态信息变得越来越重要。此外，来自消费者对食品安全关注度的增加，意味着越来越多的关注被吸引到监测家禽个体的检疫、免疫，饲料来源和养殖地环境等信息上来。每一只家禽的养殖历史，预防接种，健康状况等信息，对家禽养殖场都是至关重要的。

对大规模的家禽养殖场里每一只家禽的信息进行采集记录和统计，单纯依靠人力手工是很难达到的。

家禽的养殖信息是家禽养殖智能化的基础，目前，还没有一套成熟的系统能够以较低的成本做到快速采集记录每一只家禽的日常养殖信息。

此外，养殖场的环境控制系统在未与家禽养殖信息进行连接交互的情况下，环境控制系统不能够根据家禽的养殖需求及时调整相应的环境参数，无法形成一体化、智能化和自动化的集成管理和控制系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于物联网的家禽智能化养殖管理系统。该系统对养殖场环境信息和每只家禽的生长信息以较低的成本做到快速采集，并能和环境控制系统进行交互集成，达到一体化、智能化和自动化的管理和控制效果。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是，一种基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其包括了。

设备层，包括移动单元、家禽养殖笼舍和受控设备，所述移动单元是指通过预定路径移动的移动体，可以是自动输料器或通过预定路径移动的其他移动体。所述家禽养殖笼舍是指可供家禽养殖的笼，可以有多层结构，家禽在脚部套上RFID标签并养殖在笼舍里。所述受控设备是指可以电子化控制的养殖场设备，包括灯光设备、通风设备、温控设备、加湿除湿设备、饮水喂食设备、清粪设备及其它养殖设备。

传感层，包括RFID标签读写器和环境监测模块，RFID标签读写器用于采集家禽信息。RFID标签读写器安装在上述移动单元上，上述的RFID标签读写器通过一个RFID天线，与上述的RFID标签接近到电磁耦合的位置时进行通信，并从RFID标签中读取信息，或将信息写入RFID标签。环境监测模块用于采集养殖场环境信息，环境信息包括温度、湿度、气压、光照、气体等。

网络层，包括通讯模块和智能网关，通讯模块用于将数据和指令在智能网关与各层之间通信，智能网关用于数据源连接，并将汇集的数据通过无线网络传输给应用层或将应用层的指令通过通讯模块发送给控制报警模块。

应用层，包括数据库及管理控制系统，其通过网络层接收传感层采集到的养殖场环境和家禽生长信息，管理控制系统负责对数据进行分析处理，同时判断自动控制条件及报警条件，如果满足，则通过网络层向控制报警模块发送相应的指令。数据库负责对数据进行存储。

用户界面层，包括输入单元及显示单元，采用局域网络、Internet和应用层进行通信，输入单元可以输入相关的数据到应用层进行养殖场数据的补充和丰富，还可以输入相应的指令进行控制或报警。显示单元可以将数据呈现给用户和大众消费者。

控制报警模块，包括控制器及报警器，控制器用于手动控制或接收通过智能网关传送来的自动控制指令，报警器用于接收报警指令后发送报警信号。

本发明的有益效果是：基于物联网的家禽智能化养殖管理系统采用了先进的物联网五层架构，有效地解决了系统的集成管理和控制问题，系统进行了整体规划也能有效避免兼容性问题。

系统对家禽信息的智能化检测，统一记录，监测每只家禽的饲养状况，对实现家禽精细化养殖、智能化养殖和降低生产成本、提高经济效益方面意义重大。

系统可以向大众消费者及时提供每一只家禽的生长信息，满足消费者对养殖场产品的追本溯源需要，提高大众消费者对养殖场产品认知度和信任度。

系统通过在自动输料器等移动单元上安装RFID标签读写器的方法，一套RFID标签读写器可负责几千到上万只家禽的监测和信息采集，保证速度的同时也大大降低了信息采集的成本。

系统的通用性强，可以应用于鸡、鸭、鹅、鸽子、鹌鹑等家禽养殖企业。

附图说明

图1是根据本发明在实施例中的系统构成示意图。

图2是根据本发明在实施例中的家禽养殖笼舍结构图。

图3是根据本发明在实施例中的家禽佩戴的环形RFID标签图。

图4是根据本发明在实施例中的RFID电磁耦合通信示意图。

图5是根据本发明在实施例中的环境监测模块构成图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1所示，描述了本发明的构成，其包括了。

设备层（1），包括移动单元（11）、家禽养殖笼舍（12）及受控设备（13），所述移动单元（11）是指通过预定的路径移动的移动体，本发明实施例中，所述移动单元是自动输料器。家禽养殖笼舍（12）是指可供家禽养殖的笼，家禽养殖笼舍可以是单层或多层结构，家禽养殖在相应的笼里，并在脚部套上RFID标签。受控设备（13）是指可以控制的灯光设备、通风设备、温控设备、加湿除湿设备、饮水喂食设备、清粪设备。

为了具体描述本发明，在本发明的实施例中，所述家禽指的是鸡。本发明也适用于养殖鸭、鹅、鸽子、鹌鹑等家禽养殖场。

传感层（2），包括RFID标签读写器（21）及环境监测模块（22），RFID标签读写器（21）用于采集家禽信息。RFID标签读写器（21）安装在上述移动单元（11）上，上述的RFID标签读写器（21）通过一个RFID天线，与上述的RFID标签接近到电磁耦合的位置时进行通信，从RFID标签中读取信息，或将信息写入RFID标签。环境监测模块（22）用于采集养殖场环境信息，环境传感器通过接口电路与嵌入式控制器相连并将实时环境信息发送至应用层的数据库中，禽舍的环境信息具体包括禽舍内的温度、湿度、气压、光照、气体等信息。环境监测模块（22）包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光照传感器、气体传感器、声音传感器、通讯接口及嵌入式控制器构成。支持有线、无线通信方式，各传感器监测的环境信息经过嵌入式控制器处理后，通过网络把环境信息发送出去。为保证环境信息的采集准确，环境监测模块（22）分散安装到养殖场各处。

本发明的实施例中，RFID标签读写器（21）被安装在自动输料器上，在自动输料器进行输料作业的同时，RFID标签读写器（21）进行家禽信息的监测，读取记录家禽的生长信息，包括出雏日期、品种、养殖天数、检疫、免疫、监测、消毒、饲料来源及其它信息，进行精细化管理。

在本发明的实施例中，RFID标签读写器（21）可以具有一个集成的射频天线，能够与一个或多个RFID标签通信；也可以被连接到一个外置或多个外置的射频天线；而且，可以是一个集成的射频天线或外置射频天线的一个固定单元；也可以是具有集成射频天线的便携式单元。

在本发明的实施例中，RFID标签和RFID标签读写器均工作在超高频（UHF），以达到更远的读/写范围和同时对多个RFID标签进行读写的能力。采用的工作频率范围为860兆赫-960兆赫，支持ISO/IEC 18000-6C接口标准。

网络层（3），包括通讯模块（31）和智能网关（32），通讯模块（31）用于将数据和指令在智能网关（32）与各层之间通信。智能网关（32）在系统中承担不同类型总线设备之间的通信和总线设备与服务器之间的通信，进行数据源连接，将汇集的数据通过网络传输给应用层（4）或将应用层（4）的指令通过通讯模块（31）发送给控制报警模块（6）。

在本发明的实施例中,在家禽养殖场设置安装若干通讯模块（31），通讯模块（31）的数据传输方式为有线传输和无线传输，模块之间可以互相通信，进行组网应用，达到信号全覆盖。

应用层（4），包括数据库（41）及管理控制系统（42），其通过网络层（3）接收到传感层（2）采集到的实时养殖场环境信息和家禽生长信息，管理控制系统（42）根据采集到的实时养殖场环境信息调控环境参数；根据家禽种类及其生长阶段设定智能化的管理控制方案。如根据家禽养殖专家提供家禽生长需要的环境条件数据，根据环境工程专家提供经实践认证可行的家禽养殖环境自动化控制技术，根据动物营养与兽医专家提供家禽生长需要的饲料、水、药的供应量与供应时间参数。管理控制系统（42）对数据进行分析处理后会下达相应的操作指令至控制报警模块（6）来执行，实现家禽精细养殖，降低生产成本，保障家禽健康。数据库（41）负责对数据进行存储，存储家禽的养殖信息，环境信息和外部输入的信息以及管理控制系统的信息。数据库（41）和管理控制系统（42）安装在计算机服务器中，计算机服务器包括CPU和存储单元，管理控制系统（42）在计算机服务器的CPU上执行，并把过程和结果存储在计算机服务器存储单元的数据库（41）里。计算机服务器和Internet连接，用户可根据需要登录服务器进行操作。

本发明的实施例中，安装数据库（41）和管理控制系统（42）的计算机服务器可以是台式计算机或移动式计算机，也可以是专业的服务器。

用户界面层（5），包括输入单元（51）及显示单元（52），采用局域网络、Internet对应用层（4）进行通信，输入单元（51）可以输入相关的数据对数据库（41）进行养殖场数据的补充和丰富，还可以输入相应的指令对管理控制系统（42）进行操作。显示单元（52）可以将数据呈现给用户和大众消费者，显示管理控制系统（42）发布的信息和用户和大众消费者查询的信息。

在本发明的实施例中，用户界面层（5）的输入单元（51）和显示单元（52）的设备是用户访问终端，可以是任意一部联网的计算机、智能手机或移动终端。

控制报警模块（6），包括控制器（61）及报警器（62），控制器（61）用于手动控制或接收管理控制系统（42）通过智能网关（32）传送来的自动控制指令。当管理控制系统（42）监测到环境参数超过规定的数值时，会自动启动控制器（61）进行调控，如禽舍内的温度超过上限时，启动通风设备和温控设备进行降温。管理控制系统（42）会根据设置的任务列表下达相应的指令，如预设时间到时，会通过控制器开启清粪设备进行清粪操作。控制器（61）通过通讯模块（31）和受控设备（13）连接，控制器（61）可以对受控设备（13）（灯光设备、通风设备、温控设备、加湿除湿设备、饮水喂食设备、清粪设备等）进行控制。报警器（62）用于接受报警信息并报警。当系统运行数据超过规定的数值达到警报触发点时，报警器自动触发报警。报警信号会发送给指定人员，报警信号发送方式涉及电话报警，发送电子邮件报警，发送短信或显示终端上显示警报。

图2是根据本发明在实施例中的家禽养殖笼舍结构图。包括养殖笼体（201），饮水装置（202），喂料槽（203），接蛋槽（204），框架（205），粪槽（206）。所述的养殖笼体的框架内均匀布置有若干层隔层网片，多层结构，每层前后均有笼体。在本发明实施例中，自动输料器沿着喂料槽直线均速移动并进行投料作业，安装在自动输料器上的RFID标签读写器对家禽信息进行采集和记录。

图3是根据本发明在实施例中的家禽佩戴的环形RFID标签图。在本发明的一个在养鸡场的实施例中，环形RFID标签（301）在鸡生长到合适的天数时被套在鸡的脚上。环形RFID标签（301）由PVC材料进行封装。环形RFID标签（301）是不带电池的无源标签，它包括一个非易失性存储器单元和一个PVC覆盖封装的RF天线。环形RFID标签（301）被配置为接收从RFID标签读写器发出的电磁信号，通过RFID标签内的非易失性存储器单元来传递信息或将信息发送到非易失性存储器单元。

图4是根据本发明在实施例中的RFID电磁耦合通信示意图。当RFID标签读写器和RFID标签达到合适的通信距离时，RFID标签读写器会通过发出电磁信号给RFID标签提供一个能量，当这个能量传递给芯片的时候，芯片就会开启一些逻辑电路，把唯一的ID号以及内存的信息再传输回来，这样一个反复的交互过程就是RFID电磁耦合通信的工作过程。

图5是根据本发明在实施例中的环境监测模块构成图。环境监测模块是一个以嵌入式控制器为核心的系统，环境传感器通过传感器接口电路与嵌入式控制器相连，模块配置了电源电路、时钟电路、存储器电路、复位电路和调试接口、通讯接口、键盘接口、电阻式触摸屏。在传感器接口电路与嵌入式控制器之间配置了信号调理电路，将数据采集的总体性能和精度大大提高。

综上对本发明的详细描述，可以容易理解本发明的效果。但需要强调的是，以上基于实施例的相关描述并非以此限制本发明多样化的实施方式，任何基于本申请权利要求书记载的技术方案进行简单修改或等效替换所形成的技术方案，均应被视为本发明要求保护的技术方案。

Claims

1.一种基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述基于物联网的家禽智能化养殖管理系统包括：

设备层，包括移动单元、家禽养殖笼舍和受控设备；所述移动单元是指通过预定路径移动的移动体，所述家禽养殖笼舍是指可供家禽养殖的笼，家禽在脚部套上RFID标签并养殖在笼舍里,受控设备是指可以控制的养殖场设备，包括灯光设备、通风设备、温控设备、加湿除湿设备、饮水喂食设备、清粪设备及其它养殖设备；

传感层，包括RFID标签读写器和环境监测模块，RFID标签读写器用于采集家禽信息，RFID标签读写器安装在上述移动单元上，RFID标签读写器通过一个RFID天线，与上述的RFID标签接近到电磁耦合的位置时进行通信，并从RFID标签中读取信息，或将信息写入RFID标签，环境监测模块用于采集养殖场环境信息，环境信息包括温度、湿度、气压、光照、气体等；

网络层，包括通讯模块和智能网关，通讯模块用于将数据和指令在智能网关与各层之间通信，智能网关用于数据源连接，并将汇集的数据通过无线网络传输给应用层或将应用层的指令通过通讯模块发送给控制报警模块；

应用层，包括数据库及管理控制系统，其通过网络层接收传感层采集到的养殖场环境和家禽生长信息，管理控制系统负责对数据进行分析处理，同时判断自动控制条件及报警条件，如果满足，则通过网络层向控制报警模块发送相应的指令，数据库负责对数据进行存储；

用户界面层，包括输入单元及显示单元，采用局域网络、Internet和应用层进行通信，输入单元可以输入相关的数据到应用层进行养殖场数据的补充和丰富，还可以输入相应的指令进行控制或报警,显示单元可以将数据呈现给用户和大众消费者；

2.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述设备层包括移动单元、家禽养殖笼舍和受控设备。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述受控设备是指可以电子化控制的养殖场设备，至少包括灯光设备、通风设备、温控设备、加湿除湿设备、饮水喂食设备、清粪设备。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述RFID标签读写器安装在移动单元上。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述移动单元是自动输料器或其他通过预定路径移动的移动体。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述用户界面层输入单元和显示单元的设备是用户访问终端，可以是任意一部联网的计算机、智能手机或移动终端。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述家禽是指鸡、鸭、鹅、鸽子、鹌鹑。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的家禽智能化养殖管理系统，其特征在于，所述报警信号的发送方式涉及电话报警，发送电子邮件报警，发送短信或在显示终端上显示警报。