CN105915616A - 一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，数据采集终端，数据采集终端由实时采集养殖环境信息数据的感知模块和实时显示环境数据并将数据转发至服务器端的转发模块组成，感知模块与转发模块通过ZigBee无线通信协议双向通信，转发模块与服务器端通过GPRS网络双向通信，服务器端与客户端双向通讯。本发明还公开了一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测方法。用户可以在客户端进行查询当前的环境信息数据，并根据畜禽养殖中蛋鸡所需的合适环境参数信息标准，对蛋鸡养殖环境中的风机和湿帘做出相应的控制措施。本发明设计节省人力、能够优化控制，对畜禽养殖业的生产具有很好的促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及蛋鸡养殖业和物联网应用技术领域，尤其是一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统及方法。
背景技术
随着农村经济结构调整和农业产业化进程的加快，畜禽养殖业作为农村产业化进程中最重要的一面，越来越受到国家和社会的重视，规模的扩大使得鸡舍环境发生了很大的变化，并造成了肉鸡发病率提高和疫情传播加剧，对传统的养殖模式提出了严峻的挑战。实行大规模养殖的标准化、规范化，并进一步实现养殖控制的自动化、信息化和智能化，从而降低发病率、控制疫情传播，已迫在眉睫。随着物联网技术的发展，养殖业智能化逐渐成为一个趋势，世界上领先的畜禽设备公司大力研发更加先进、更加实用的养殖环境监控系统。
目前的养殖环境监测都是采用定点、单一参数现场测量，无法对多重参数进行集成，而且用户体验差、误差较大，无法准确地反应养殖环境的实时状态。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种使用户可以实时监测蛋鸡养殖的环境信息，及时根据生产实践做出相应的管控措施，提高蛋鸡养殖生产效率，节省劳动力成本的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，数据采集终端，数据采集终端由实时采集养殖环境信息数据的多个感知模块和实时显示环境数据并将数据转发至服务器端的转发模块组成，感知模块与转发模块通过ZigBee无线通信协议双向通信，转发模块与服务器端通过GPRS网络双向通信，服务器端与客户端双向通讯。
所述感知模块包括用于采集鸡舍环境中温度和湿度指标的温湿度一体化传感器、用于采集寄社中氨气和硫化氢含量的气体传感器、用于采集鸡舍内过道和风机口风速的风速传感器、用于采集粉尘含量的PM传感器以及用于采集不同感知节点处的光照强度的光照传感器，所述温湿度一体化传感器、气体传感器、风速传感器、PM传感器和光照传感器均与信号调理电路双向通讯，信号调理电路与A/D转换模块双向通讯，A/D转换模块与第一微控制器MCU双向通讯，第一微控制器MCU的输入输出端分别与第一XBee无线通信模块、MAX3232串口通信模块和EEPROM相连。
所述转发模块包括用于与感知模块通信的第二XBee无线通信模块，其输入输出端通过第一USART口与第二微控制器MCU的第一输入输出端相连，第二微控制器MCU的第二输入输出端接JTAG接口，第二微控制器MCU的第三输入输出端通过第二USART口与GPRS远程通讯模块双向通信，第二微控制器MCU的输入端接键盘，第二微控制器MCU的输出端与LCD显示模块的输入端相连。
所述第一微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
所述第二微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
所述客户端包括PC机和移动终端。
本发明的另一目的在于提供一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）上电后系统初始化，客户端发送采集命令，转发节点接收到采集指令，读取指令信息，指令信息包括节点编号以及要采集的参数，并将该指令信息发送至相应编号的感知节点；
（2）感知节点接收到采集指令后，各传感器采集相应的、、空气温湿度、光照、PM和风速数据，参数信息采集完成后上传至转发模块；
（3）转发模块将接收到的环境信息数据通过GPRS网络传送到远程的服务器端进行存储；
（4）用户通过PC机或者移动终端查看环境信息数据并作出相应的控制。
由上述技术方案可知，本发明通过感知模块中的温湿度一体化传感器、光照传感器、气体传感器、PM传感器等采集蛋鸡养殖环境中的相关数据信息；通过XBee通信模块将数据传输到转发模块；转发模块根据键盘的预先设置，显示当前的环境信息，并通过配置的GPRS远程通讯模块将环境信息数据转发到远程的服务器端，用户可以在客户端进行查询当前的环境信息数据，并根据畜禽养殖中蛋鸡所需的合适环境参数信息标准，对蛋鸡养殖环境中的风机和湿帘做出相应的控制措施。本发明设计节省人力、能够优化控制，对畜禽养殖业的生产具有很好的促进作用。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2、图3分别为图1中感知模块、转发模块的模块结构框图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，数据采集终端10，数据采集终端10由实时采集养殖环境信息数据的多个感知模块11和实时显示环境数据并将数据转发至服务器端20的转发模块12组成，感知模块11与转发模块12通过ZigBee无线通信协议双向通信，转发模块12与服务器端20通过GPRS网络双向通信，服务器端20与客户端30双向通讯。所述客户端30包括PC机31和移动终端32。
如图2所示，所述感知模块11包括用于采集鸡舍环境中温度和湿度指标的温湿度一体化传感器、用于采集寄社中氨气和硫化氢含量的气体传感器、用于采集鸡舍内过道和风机口风速的风速传感器、用于采集粉尘含量的PM传感器以及用于采集不同感知节点处的光照强度的光照传感器，所述温湿度一体化传感器、气体传感器、风速传感器、PM传感器和光照传感器均与信号调理电路双向通讯，信号调理电路与A/D转换模块双向通讯，A/D转换模块与第一微控制器MCU双向通讯，第一微控制器MCU的输入输出端分别与第一XBee无线通信模块、MAX3232串口通信模块和EEPROM相连。
如图3所示，所述转发模块12包括用于与感知模块11通信的第二XBee无线通信模块，其输入输出端通过第一USART口与第二微控制器MCU的第一输入输出端相连，第二微控制器MCU的第二输入输出端接JTAG接口，第二微控制器MCU的第三输入输出端通过第二USART口与GPRS远程通讯模块双向通信，第二微控制器MCU的输入端接键盘，第二微控制器MCU的输出端与LCD显示模块的输入端相连。所述第一微控制器MCU和第二微控制器MCU均采用STM32FM103VBT6芯片。
如图4所示，本方法包括下列顺序的步骤：
（1）上电后系统初始化，客户端30发送采集命令，转发节点接收到采集指令，读取指令信息，指令信息包括节点编号以及要采集的参数，并将该指令信息发送至相应编号的感知节点；
（2）感知节点接收到采集指令后，各传感器采集相应的、、空气温湿度、光照、PM和风速数据，参数信息采集完成后上传至转发模块12；
（3）转发模块12将接收到的环境信息数据通过GPRS网络传送到远程的服务器端20进行存储；
（4）用户通过PC机31或者移动终端32查看环境信息数据并作出相应的控制。
以下结合图1至图4对本发明作进一步的说明。
在感知模块11中，EEPROM进行对感知节点的传感器采集规则进行多级配置；第一XBee无线通信模块负责将环境信息数据传送到转发模块12；在转发模块12中，所述第二XBee无线通信模块接收感知模块11传送的实时环境数据，键盘可以对感知节点采样周期进行设置，LCD显示模块对当前的采集数据进行显示，GPRS远程通讯模块负责将环境信息数据通过蜂窝网远程传输到服务器端20。农户可以通过WEB端即PC机31或者移动终端32来进行当前环境信息数据的查询并根据生产实践经验结合当前环境数据进行分析并做出相应的控制操作，控制操作包括开启和关闭湿帘、开启风机的高、中、低档。
STM32FM103VBT6芯片内部具有供电监控器、电压调节器等电源管理模块，并且支持低功耗模式，采用2.0-3.6V为内核和I/O引脚供电，其中VDD（2.0-3.6V）提供I/O引脚与内部调压器的供电；VDDA（2.0-3.6V）为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。
GPRS是通用分组无线服务技术的简称，通常被描述成为2.5G，它利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递；GPRS网络主要包括GPRS骨干网、GGSN、SGSN、本地位置寄存器HLR、移动交换中心、移动台、分组数据网络等；数据速率可以高达114Kbps，完全满足蛋鸡养殖环境监测系统的需要。
各个传感器采集的信号值经过信号调理电路进行相应的流压转换、滤波调整，再由第一微控制器MCU经过A/D转换模块进行采集。最终将采集的参数值经过第一XBee无线通信模块传送到转发模块12。MAX3232串口通信模块用来将外部配置好的传感器数据写入STM32F103VBT6芯片的EEPROM中，EEPROM中存储着感知节点的初始化信息。
转发模块12的第二XBee无线通信模块与感知节点的第一XBee无线通信模块进行通信，既可以接受来自转发模块12第二微控制器MCU的采集指令，同时又能够将感知模块11上报的环境数据上报给转发模块12中第二微控制器MCU。GPRS远程通讯模块负责将采集的环境数据传送到远程的服务器端20，通讯通过串口完成。键盘可以通过人工的设置来确定采集的周期，精度、阈值报警信息，LCD显示模块可以显示当前所测节点的环境信息。
综上所述，本发明通过感知模块11中的温湿度一体化传感器、光照传感器、气体传感器、PM传感器等采集蛋鸡养殖环境中的相关数据信息；通过XBee通信模块将数据传输到转发模块12；转发模块12根据键盘的预先设置，显示当前的环境信息，并通过配置的GPRS远程通讯模块将环境信息数据转发到远程的服务器端20，用户可以在客户端30进行查询当前的环境信息数据，并根据畜禽养殖中蛋鸡所需的合适环境参数信息标准，对蛋鸡养殖环境中的风机和湿帘做出相应的控制措施。本发明设计节省人力、能够优化控制，对畜禽养殖业的生产具有很好的促进作用。
Claims (7)
1.一种基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，包括数据采集终端，数据采集终端由实时采集养殖环境信息数据的多个感知模块和实时显示环境数据并将数据转发至服务器端的转发模块组成，感知模块与转发模块通过ZigBee无线通信协议双向通信，转发模块与服务器端通过GPRS网络双向通信，服务器端与客户端双向通讯。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，其特征在于：所述感知模块包括用于采集鸡舍环境中温度和湿度指标的温湿度一体化传感器、用于采集寄社中氨气和硫化氢含量的气体传感器、用于采集鸡舍内过道和风机口风速的风速传感器、用于采集粉尘含量的PM传感器以及用于采集不同感知节点处的光照强度的光照传感器，所述温湿度一体化传感器、气体传感器、风速传感器、PM传感器和光照传感器均与信号调理电路双向通讯，信号调理电路与A/D转换模块双向通讯，A/D转换模块与第一微控制器MCU双向通讯，第一微控制器MCU的输入输出端分别与第一XBee无线通信模块、MAX3232串口通信模块和EEPROM相连。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，其特征在于：所述转发模块包括用于与感知模块通信的第二XBee无线通信模块，其输入输出端通过第一USART口与第二微控制器MCU的第一输入输出端相连，第二微控制器MCU的第二输入输出端接JTAG接口，第二微控制器MCU的第三输入输出端通过第二USART口与GPRS远程通讯模块双向通信，第二微控制器MCU的输入端接键盘，第二微控制器MCU的输出端与LCD显示模块的输入端相连。
4.根据权利要求2所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，其特征在于：所述第一微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
5.根据权利要求3所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，其特征在于：所述第二微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统，其特征在于：所述客户端包括PC机和移动终端。
7.根据权利要求1所述的基于物联网技术的蛋鸡养殖环境智能监测系统的监测方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）上电后系统初始化，客户端发送采集命令，转发节点接收到采集指令，读取指令信息，指令信息包括节点编号以及要采集的参数，并将该指令信息发送至相应编号的感知节点；
（2）感知节点接收到采集指令后，各传感器采集相应的、、空气温湿度、光照、PM和风速数据，参数信息采集完成后上传至转发模块；
（3）转发模块将接收到的环境信息数据通过GPRS网络传送到远程的服务器端进行存储；
（4）用户通过PC机或者移动终端查看环境信息数据并作出相应的控制。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160831 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |