CN106342717A - 基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，属于家兔智能养殖技术领域。本系统包括多个无线传感网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统，其中所述无线传感网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机、路由器和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收兔舍视频信息的数据，并通过显示器显示数据。所述无线传感网络节点包括食料传送监控、供料监控、剩料监测、饮水监控、自动喂奶监控、通风控制、光照度监控、环境监测和自动清粪监控节点。本发明可提高家兔成活率、兔毛及兔肉品质和产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，属于家兔智能养殖技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，养殖业规模逐渐扩大。2013年，中央一号文件继续关注“三农”问题，对农民养殖业的发展起到了促进作用。近几年来，吉林省在兔子的养植方面，由零星散户逐渐转变为大规模饲养。肉兔养殖业具有投资少、风险低、周期短、效益高和节粮多的特点，已成为畜牧业的重要组成部分。兔肉具有较高营养价值，被誉为“荤中之素”。兔肉的瘦肉占95％以上，每百克含优质蛋白质21．6克，比猪肉、羊肉，鸡肉和牛肉都高。兔肉中的维生素含量较高，尤以烟酸较多，以干物质计、每百克含66毫克。兔肉中矿物质含量也多，钙含量丰富，因而是孕妇、儿童的营养食品。兔肉的胆固醇含量每百克仅 60～80毫克，不仅比一般肉类低，比鱼类也低。兔肉还含有丰富的卵磷脂。卵磷脂有抑制血小板凝聚和防止血栓形成的作用，还有保护血管壁、防止动脉硬化的功效，卵磷脂中的胆碱，能改善人的记忆力，防止脑功能衰退。兔皮具有轻便柔软和美观保暖的优点，是制作裘皮制品的好原料，其产品消费明显增加，价格不断上涨，市场需求量与日俱增。
现有国内时常出现的机械化家兔饲养设备，设计非常巧妙，但是缺乏信息化的管理和智能控制，功能不够完善，自动化程度不高。如现有的家兔养殖技术只是通过应用多种传感器检测家兔生长的空气温湿度、二氧化碳浓度、光照度等环境参数，目前还没有相应的家兔生长环境自动检测调控系统，本系统应用多种传感器将采集到的上述环境参数，通过无线传感网将信息发送到服务器管理平台，根据家兔生长对环境的需求，系统采取通风、补光、加热等措施，自动调节环境的温度、湿度、光照等参数，同时布置摄像头，应用智能手机和摄像头对兔舍的情况随时查看，保障家兔在最优的生长环境下健康生长，减少疾病的发生。
目前很多地方仍然采用人工饲养的方式，造成大量人力物力的浪费。据资料显示，现在还没有一套成熟的能够实现集自动喂水、投食、喂奶、保温、通风、除便、防疫等功能为一体的自动控制系统。由于兔场的兔子数量很多，一旦某只兔子生病不能及时的采取相应的措施，很容易将病情扩散，给兔场带来一些不必要的损失。本系统将家兔出生时的相关信息录入该系统，根据各个阶段家兔的管理信息，系统做出综合分析判断，给出相应的决策。并根据不同的阶段采取不同的管理防疫、配种、饲喂等措施，从而大大提高了家兔的成活率、兔毛及兔肉的品质和产量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集自动喂水、投食、喂奶、保温、通风、除粪便等功能为一体的系统，将物联网技应用于家兔饲养及管理过程中，实现家兔饲养科学化、信息化、智能化。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一、一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，包括多个无线传感网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统。其中所述无线传感网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机、路由器和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收兔舍视频信息的数据，并通过显示器显示数据。
作为上述技术方案的优选，所述的无线传感网络节点包括食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点。
作为上述技术方案的优选，所述的客户端用于实时查看每只兔子的身份、出笼、入笼、食料、免疫、生长及健康情况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍的环境参数信息、养殖设备管理信息以及产品质量分析结果查询；客户端联网后通过服务器连接至路由器，即可实时查看兔舍视频信息。
作为上述技术方案的优选，所述的服务器软件系统包括数据库和专家决策系统；
数据库，用于存储和管理上述记录的出笼信息、入笼信息、食料信息、免疫信息、实时监测到的家兔饮水信息、进食信息、健康状况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍环境参数信息、兔舍光照强度信息、兔舍调控设备运行情况信息、外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的最佳家兔健康状态信息以及专家决策信息；
专家决策系统，用于将实时采集的兔舍环境参数信息、家兔健康状态信息、母兔喂奶仔兔的情况信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策。
二、一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控方法，其特征在于，包括步骤：
⑴在兔舍的设定位置部署食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点、ZigBee路由节点和ZigBee以太网网关，构成无线传感网络；
食料传送监控节点用于定时自动传送食料并监测每个兔笼内兔子的进食情况；
供料监控节点用于定时自动配料、给料；
剩料监测节点用于定时监测剩料情况，为家兔疾病诊断提供依据；
饮水监控节点用于实时监测兔子的饮水量，为家兔疾病诊断提供依据；并智能补水；
自动喂奶控监控节点用于定时自动喂奶；
通风控制节点用于调节兔舍内的温度、湿度、CO2浓度等环境参数；
光照度监控节点用于监测、调控兔舍的最适宜光照强度和光照时间；
环境监测节点用于实时监测养殖场兔舍的环境信息；
自动清粪监控节点用于自动清理兔舍的粪便；
⑵在兔舍部署视频监控系统，用于实时监测、观察兔舍情况及兔子的生活状态；
⑶建立数据库，将上述节点实时采集的数据信息存储于该数据库；所述的数据库预设有外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的兔子最佳健康情况信息、外部输入的配料、供料信息、剩料信息以及专家决策信息；
⑷将实时采集的各个兔舍的环境参数信息、兔子健康状态信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策；所述的专家数据库信息为专家决策系统内置的标准信息；所述的标准信息，采用数据挖掘技术对系统运行中收集的数据进行智能分析后所得；
⑸基于所述的专家决策，根据实时采集的兔舍环境参数信息、进食饮水信息和健康状态信息自动调控各执行单元；当需要查询兔子的生活状态或兔舍的相关情况时，通过PC终端或便携式移动终端以网络的方式访问所述的数据库。
作为上述技术方案的优选，所述的饮水监控节点包括流量计、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、A/D转换模块、电机驱动单元、声光指示单元、水位传感器、水泵执行单元、电源管理单元；流量计、数据传输单元、调试单元和声光指示单元与无线微控制单元相连接；水位传感器通过A/D转换模块与无线微控制单元相连接；水泵执行单元通过电机驱动单元与无线微控制单元相连接；电源管理单元为蓄电池供电电源，为流量计、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、A/D转换模块、电机驱动单元、声光指示单元、水位传感器、水泵执行单元供电。
作为上述技术方案的优选，所述的自动喂奶监控节点包括定时单元、数据传输单元、调试单元、红外检测单元、无线微控制单元、报警提示单元、电机驱动单元、联动门执行单元、声光指示单元和电源管理单元；定时单元、数据传输单元、调试单元、红外检测单元、报警提示单元、声光指示单元分别与无线微控制单元相连接；联动门执行单元通过电机驱动单元与无线微控制单元相连接；电源管理单元为蓄电池供电电源，为定时单元、数据传输单元、调试单元、红外检测单元、无线微控制单元、报警提示单元、电机驱动单元、联动门执行单元、声光指示单元供电。
作为上述技术方案的优选，所述的光照度监控节点包括定时单元、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、光照度采集单元日照调控单元和电源管理单元；定时单元、数据传输单元、调试单元、光照度采集单元、日照调控单元分别与无线微控制单元相连接；电源管理单元为蓄电池供电电源，为定时单元、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、光照度采集单元、日照调控单元供电。
作为上述技术方案的优选，所述的环境监控节点包括传感器单元、数据转换单元、数据处理单元和电源管理单元；传感器单元通过数据转换单元与数据处理单元相连接；传感器单元包括温湿度传感器、氨气浓度传感器和CO2浓度传感器；数据转换单元为A/D转换单元；数据处理单元为无线微控制单元；电源管理单元为蓄电池供电电源，为传感器单元、数据转换单元、数据处理单元供电。
作为上述技术方案的优选，所述的自动清粪监控节点包括定时单元、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、信号调理电路、驱动执行单元、声光指示单元、气体传感器和电源管理单元；定时单元、数据传输单元、调试单元、驱动执行单元、声光指示单元与无线微控制单元相连接；气体传感器通过信号调理电路与无线微控制单元相连接；电源管理单元为蓄电池供电电源，为定时单元、数据传输单元、调试单元、无线微控制单元、信号调理电路、驱动执行单元、声光指示单元、气体传感器供电。
作为上述技术方案的优选，所述的气体传感器采用ME3-NH3定电位电解型氨气传感器实时采集兔舍的氨气浓度；信号调理电路包括恒电位电路和传感器的工作电路。
作为上述技术方案的优选，所述的全部无线微处理单元均为工业级JN5168无线射频微控制器。
本发明的有益效果是：将物联网技术应用于家兔饲养及管理过程中，实现家兔饲养科学化、信息化、智能化。建立了一套集家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统为一体的家兔养殖智能监测系统。针对现有家兔养殖系统的不足进行改进，使养殖设备更具智能性、大大节约了成本，同时针对家兔生长对环境、饲养、疾病预防的特殊需求，实现对兔舍设备的智能调控，大大提高了家兔的成活率，同时提高了兔肉、兔毛的品质和产量，有助于家兔养殖企业创造更多、更大的经济效益。
附图说明
图1为基于物联网的家兔标准化养殖智能监测系统拓扑图；
图2为本发明的饮水监控节点;
图3为本发明的自动喂奶监控节点；
图4为本发明的光照度监控节点；
图5为本发明的环境监控节点；
图6为本发明的自动清粪监控节点。
附图中，各标号代表的部件列表如下：
1、流量计，2、数据传输单元，3、调试单元，4无线微控制单元，5、A/D转换模块，6、电机驱动单元，7、声光指示单元，8、水位传感器，9、水泵执行单元，10、电源管理单元，11、定时单元，12、数据传输单元，13、调试单元，14、红外检测单元，15、无线微控制单元，16、报警提示单元，17、电机驱动单元，18、联动门执行单元，19、声光指示单元，20、电源管理单元，21、定时单元，22、数据传输单元，23、调试单元，24、无线微控制单元，25、光照度采集单元，26、日照调控单元，27、电源管理单元，28、传感器单元，29、温湿度传感器，30、氨气浓度传感器，31、CO2浓度传感器，32、数据转换单元，33、A/D转换单元，34、数据处理单元，35、无线微控制单元，36、电源管理单元，37、定时单元，38、数据传输单元，39、调试单元，40、无线微控制单元，41、信号调理电路，42、驱动执行单元，43、声光指示单元，44、气体传感器，45、电源管理单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，包括多个无线传感网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统。其中所述无线传感网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机、路由器和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收兔舍视频信息的数据，并通过显示器显示数据。
所述的无线传感网络节点包括食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点。
所述的客户端用于实时查看每只兔子的身份、出笼、入笼、食料、免疫、生长及健康情况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍的环境参数信息、养殖设备管理信息以及产品质量分析结果查询；客户端联网后通过服务器连接至路由器，即可实时查看兔舍视频信息。
所述的服务器软件系统包括数据库和专家决策系统；
数据库，用于存储和管理上述记录的出笼信息、入笼信息、食料信息、免疫信息、实时监测到的家兔饮水信息、进食信息、健康状况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍环境参数信息、兔舍光照强度信息、兔舍调控设备运行情况信息、外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的最佳家兔健康状态信息以及专家决策信息；
专家决策系统，用于将实时采集的兔舍环境参数信息、家兔健康状态信息、母兔喂奶仔兔的情况信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策。
一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控方法，其特征在于，包括步骤：
⑴在兔舍的设定位置部署食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点、ZigBee路由节点和ZigBee以太网网关，构成无线传感网络；
食料传送监控节点用于定时自动传送食料并监测每个兔笼内兔子的进食情况；
供料监控节点用于定时自动配料、给料；
剩料监测节点用于定时监测剩料情况，为家兔疾病诊断提供依据；
饮水监控节点用于实时监测兔子的饮水量，为家兔疾病诊断提供依据；并智能补水；
自动喂奶控监控节点用于定时自动喂奶；
通风控制节点用于调节兔舍内的温度、湿度、CO2浓度等环境参数；
光照度监控节点用于监测、调控兔舍的最适宜光照强度和光照时间；
环境监测节点用于实时监测养殖场兔舍的环境信息；
自动清粪监控节点用于自动清理兔舍的粪便；
⑵在兔舍部署视频监控系统，用于实时监测、观察兔舍情况及兔子的生活状态；
⑶建立数据库，将上述节点实时采集的数据信息存储于该数据库；所述的数据库预设有外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的兔子最佳健康情况信息、外部输入的配料、供料信息、剩料信息以及专家决策信息；
⑷将实时采集的各个兔舍的环境参数信息、兔子健康状态信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策；所述的专家数据库信息为专家决策系统内置的标准信息；所述的标准信息，采用数据挖掘技术对系统运行中收集的数据进行智能分析后所得；
⑸基于所述的专家决策，根据实时采集的兔舍环境参数信息、进食饮水信息和健康状态信息自动调控各执行单元；当需要查询兔子的生活状态或兔舍的相关情况时，通过PC终端或便携式移动终端以网络的方式访问所述的数据库。
图2为本发明的饮水监控节点结构图，在本实例中，所述的饮水监控节点包括流量计1、数据传输单元2、调试单元3、无线微控制单元4、A/D转换模块5、电机驱动单元6、声光指示单元7、水位传感器8、水泵执行单元9、电源管理单元10；流量计1、数据传输单元2、调试单元3和声光指示单元7与无线微控制单元4相连接；水位传感器8通过A/D转换模块5与无线微控制单元4相连接；水泵执行单元9通过电机驱动单元6与无线微控制单元4相连接；电源管理单元10为蓄电池供电电源，为流量计1、数据传输单元2、调试单元3、无线微控制单元4、A/D转换模块5、电机驱动单元6、声光指示单元7、水位传感器8、水泵执行单元9供电，将AC220V的市电转换为DC24V、DC12V、DC5V、DC3.3V电源；DC24V为电机驱动单元6、水位传感器8、水泵执行单元9供电， DC12V为声光指示单元7供电，DC5V 为流量计1、A/D转换模块5供电，DC3.3V为无线微处理单元4、数据传输单元2和调试单元3供电。
数据传输单元2包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；2.4GHz天线接口用于饮水监控节点与无线传感网络中的其他无线节点相互通信，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口用于节点与上位机直接数据通讯或者在线调试。
调试单元3包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路。复位电路用于复位饮水监控节点的运行状态；LED指示电路包括红、绿、黄三个不同颜色的发光二极管，绿色灯为电源指示灯，黄色灯亮表示节点启动运行正常，红色灯指示节点组网状态，红灯亮表示该节点成功加入无线传感网络，可正常向上位机传输数据信息。
无线微处理单元4采用工业级带印刷天线的超低功耗的JN5168-001-M00模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5168，JN5168最小系统包括复位电路、供电电路和编程接口电路。
图3为本发明的自动喂奶监控节点结构图，在本实例中，所述的自动喂奶监控节点包括定时单元11、数据传输单元12、调试单元13、红外检测单元14、无线微控制单元15、报警提示单元16、电机驱动单元17、联动门执行单元18、声光指示单元19和电源管理单元20；定时单元11、数据传输单元12、调试单元13、红外检测单元14、报警提示单元16、声光指示单元19分别与无线微控制单元15相连接；联动门执行单元18通过电机驱动单元17与无线微控制单元15相连接；电源管理单元20为蓄电池供电电源，为定时单元11、数据传输单元12、调试单元13、红外检测单元14、无线微控制单元15、报警提示单元16、电机驱动单元17、联动门执行单元18、声光指示单元19供电，将AC220V的市电转换为DC24V、DC12V、DC5V、DC3.3V电源；DC24V为电机驱动单元17、联动门执行单元18供电， DC12V为报警提示单元16、声光指示单元19供电，DC5V 为定时单元11、红外检测单元14供电，DC3.3V为无线微处理单元15、数据传输单元12和调试单元13供电；
红外检测单元14为单光束红外对射红外线ABO-20对射探测器探头。
数据传输单元12包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；2.4GHz天线接口用于自动喂奶监控节点与无线传感网络中的其他无线节点相互通信，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口用于节点与上位机直接数据通讯或者在线调试。
调试单元13包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路。复位电路用于复位自动喂奶监控节点的运行状态；LED指示电路包括红、绿、黄三个不同颜色的发光二极管，绿色灯为电源指示灯，黄色灯亮表示节点启动运行正常，红色灯指示节点组网状态，红灯亮表示该节点成功加入无线传感网络，可正常向上位机传输数据信息。
无线微处理单元15采用工业级带印刷天线的超低功耗的JN5168-001-M00模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5168，JN5168最小系统包括复位电路、供电电路和编程接口电路。
图4为本发明的光照度监控节点结构图，在本实例中，所述的光照度监控节点包括定时单元21、数据传输单元22、调试单元23、无线微控制单元24、光照度采集单元25、日照调控单元26和电源管理单元27；定时单元21、数据传输单元22、调试单元23、光照度采集单元25、日照调控单元26分别与无线微控制单元24相连接；电源管理单元27为蓄电池供电电源，为定时单元21、数据传输单元22、调试单元23、无线微控制单元24、光照度采集单元25、日照调控单元26供电，将AC220V的市电转换为DC12V、DC5V、DC3.3V电源； DC12V、DC5V为定时单元21、日照调控单元26供电， DC3.3V为无线微处理单元24、数据传输单元22和调试单元23供电。
光照度采集单元25利用BH1750FVI数字光照强度传感器实时采集兔舍舍内光照强度，通过IIC串行通信接口与无线微控制器JN5168的DIO口连接。
日照调控单元26包括继电器控制模块、电流调控模块、操控模式切换电路和日照灯；继电器控制模块用于隔离日照调控单元和无线微处理单元及光照度采集单元，同时控制日照灯的点亮与关闭；电流调控模块控制日照灯的工作电流，从而调控日照灯的亮度；操控模式切换电路用于自动调控模式和手动调控模式的切换；日照灯用于兔舍补光，延长日照时长；
数据传输单元22包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；2.4GHz天线接口用于光照度监控节点与无线传感网络中的其他无线节点相互通信，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口用于节点与上位机直接数据通讯或者在线调试。
调试单元23包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路。复位电路用于复位光照度监控节点的运行状态；LED指示电路包括红、绿、黄三个不同颜色的发光二极管，绿色灯为电源指示灯，黄色灯亮表示节点启动运行正常，红色灯指示节点组网状态，红灯亮表示该节点成功加入无线传感网络，可正常向上位机传输数据信息。
无线微处理单元24采用工业级带印刷天线的超低功耗的JN5168-001-M00模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5168，JN5168最小系统包括复位电路、供电电路和编程接口电路。
图5为本发明的环境监控节点结构图，在本实例中，所述的环境监控节点包括传感器单元28、数据转换单元32、数据处理单元34和电源管理单元36；传感器单元28通过数据转换单元32与数据处理单元34相连接；传感器单元28包括温湿度传感器29、氨气浓度传感器30和CO2浓度传感器31；数据转换单元32为A/D转换单元33；数据处理单元34为无线微控制单元35；电源管理单元36 为蓄电池供电电源，为传感器单元28、数据转换单元32、数据处理单元34供电。将AC220V的市电转换为DC6V、DC5V、DC3.3V、DC3V和DC-3V电源；DC6V、DC3.3V、DC3V和DC-3V为传感器单元28供电， DC5V为数据转换单元32供电，DC3.3V为无线微控制单元35供电。
无线微控制单元35采用工业级带印刷天线的超低功耗的JN5168-001-M00模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5168，JN5168最小系统包括复位电路、供电电路和编程接口电路。
图6为本发明的自动清粪监控节点结构图，在本实例中，所述的自动清粪监控节点包括定时单元37、数据传输单元38、调试单元39、无线微控制单元40、信号调理电路41、驱动执行单元42、声光指示单元43、气体传感器44和电源管理单元45；定时单元37、数据传输单元38、调试单元39、驱动执行单元42、声光指示单元43与无线微控制单元40相连接；气体传感器44通过信号调理电路41与无线微控制单元40相连接；电源管理单元45为蓄电池供电电源，为定时单元37、数据传输单元38、调试单元39、无线微控制单元40、信号调理电路41、驱动执行单元42、声光指示单元43、气体传感器44供电，将AC220V的市电转换为DC24V、DC12V、DC5V、DC3.3V、DC3V和DC-3V电源；DC24V为驱动执行单元42供电， DC12V为声光指示单元43供电，DC5V 为定时单元37供电，DC3V和DC-3V为信号调理电路41、气体传感器44供电，DC3.3V为无线微处理单元40、数据传输单元38和调试单元39供电。
所述的气体传感器44采用ME3-NH3定电位电解型氨气传感器实时采集兔舍的氨气浓度；信号调理电路41包括恒电位电路和传感器的工作电路。
数据传输单元38包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；2.4GHz天线接口用于自动清粪监控节点与无线传感网络中的其他无线节点相互通信，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口用于节点与上位机直接数据通讯或者在线调试；
调试单元39包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路。复位电路用于复位自动清粪监控节点的运行状态；LED指示电路包括红、绿、黄三个不同颜色的发光二极管，绿色灯为电源指示灯，黄色灯亮表示节点启动运行正常，红色灯指示节点组网状态，红灯亮表示该节点成功加入无线传感网络，可正常向上位机传输数据信息；
无线微处理单元40采用工业级带印刷天线的超低功耗的JN5168-001-M00模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5168，JN5168最小系统包括复位电路、供电电路和编程接口电路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，包括多个无线传感网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统，其中所述无线传感网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机、路由器和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收兔舍视频信息的数据，并通过显示器显示数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的无线传感网络节点包括食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的客户端用于实时查看每只兔子的身份、出笼、入笼、食料、免疫、生长及健康情况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍的环境参数信息、养殖设备管理信息以及产品质量分析结果查询；客户端联网后通过服务器连接至路由器，即可实时查看兔舍视频信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的服务器软件系统包括数据库和专家决策系统；
数据库，用于存储和管理上述记录的出笼信息、入笼信息、食料信息、免疫信息、实时监测到的家兔饮水信息、进食信息、健康状况信息、母兔喂奶仔兔的情况信息、兔舍环境参数信息、兔舍光照强度信息、兔舍调控设备运行情况信息、外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的最佳家兔健康状态信息以及专家决策信息；
专家决策系统，用于将实时采集的兔舍环境参数信息、家兔健康状态信息、母兔喂奶仔兔的情况信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策。
5.一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控方法，其特征在于，包括步骤：
⑴在兔舍的设定位置部署食料传送监控节点、供料监控节点、剩料监测节点、饮水监控节点、自动喂奶控监控节点、通风控制节点、光照度监控节点、环境监测节点和自动清粪监控节点、ZigBee路由节点和ZigBee以太网网关，构成无线传感网络；
食料传送监控节点用于定时自动传送食料并监测每个兔笼内兔子的进食情况；
供料监控节点用于定时自动配料、给料；
剩料监测节点用于定时监测剩料情况，为家兔疾病诊断提供依据；
饮水监控节点用于实时监测兔子的饮水量，为家兔疾病诊断提供依据；并智能补水；
自动喂奶控监控节点用于定时自动喂奶；
通风控制节点用于调节兔舍内的温度、湿度、CO2浓度等环境参数；
光照度监控节点用于监测、调控兔舍的最适宜光照强度和光照时间；
环境监测节点用于实时监测养殖场兔舍的环境信息；
自动清粪监控节点用于自动清理兔舍的粪便；
⑵在兔舍部署视频监控系统，用于实时监测、观察兔舍情况及兔子的生活状态；
⑶建立数据库，将上述节点实时采集的数据信息存储于该数据库；所述的数据库预设有外部输入的兔舍基础设备信息、外部输入的兔舍最佳环境信息、外部输入的兔子最佳健康情况信息、外部输入的配料、供料信息剩料信息以及专家决策信息；
⑷将实时采集的各个兔舍的环境参数信息、兔子健康状态信息与最佳阈值进行比较；启动家兔养殖环境数字化调控系统、疾病智能预警和诊断系统、数字化精细饲喂系统和自动化精细喂奶系统，根据专家决策系统内置的标准信息做出相应的专家决策；所述的专家数据库信息为专家决策系统内置的标准信息；所述的标准信息，采用数据挖掘技术对系统运行中收集的数据进行智能分析后所得；
⑸基于所述的专家决策，根据实时采集的兔舍环境参数信息、进食饮水信息和健康状态信息自动调控各执行单元；当需要查询兔子的生活状态或兔舍的相关情况时，通过PC终端或便携式移动终端以网络的方式访问所述的数据库。
6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的饮水监控节点包括流量计（1）、数据传输单元（2）、调试单元（3）、无线微控制单元（4）、A/D转换模块（5）、电机驱动单元（6）、声光指示单元（7）、水位传感器（8）、水泵执行单元（9）、电源管理单元（10）；流量计（1）、数据传输单元（2）、调试单元（3）和声光指示单元（7）与无线微控制单元（4）相连接；水位传感器（8）通过A/D转换模块（5）与无线微控制单元（4）相连接；水泵执行单元（9）通过电机驱动单元（6）与无线微控制单元（4）相连接；电源管理单元(10)为蓄电池供电电源，为流量计（1）、数据传输单元（2）、调试单元（3）、无线微控制单元（4）、A/D转换模块（5）、电机驱动单元（6）、声光指示单元（7）、水位传感器（8）、水泵执行单元（9）供电。
7.根据权利要求2所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的自动喂奶监控节点包括定时单元（11）、数据传输单元（12）、调试单元（13）、红外检测单元（14）、无线微控制单元（15）、报警提示单元（16）、电机驱动单元（17）、联动门执行单元（18）、声光指示单元（19）和电源管理单元（20）；定时单元（11）、数据传输单元（12）、调试单元（13）、红外检测单元（14）、报警提示单元（16）、声光指示单元（19）分别与无线微控制单元（15）相连接；联动门执行单元（18）通过电机驱动单元（17）与无线微控制单元（15）相连接；电源管理单元(20)为蓄电池供电电源，为定时单元（11）、数据传输单元（12）、调试单元（13）、红外检测单元（14）、无线微控制单元（15）、报警提示单元（16）、电机驱动单元（17）、联动门执行单元（18）、声光指示单元（19）供电。
8.根据权利要求2所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的光照度监控节点包括定时单元（21）、数据传输单元（22）、调试单元（23）、无线微控制单元（24）、光照度采集单元（25）、日照调控单元（26）和电源管理单元（27）；定时单元（21）、数据传输单元（22）、调试单元（23）、光照度采集单元（25）、日照调控单元（26）分别与无线微控制单元（24）相连接；电源管理单元(27)为蓄电池供电电源，为定时单元（21）、数据传输单元（22）、调试单元（23）、无线微控制单元（24）、光照度采集单元（25）、日照调控单元（26）供电。
9.根据权利要求2所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的环境监控节点包括传感器单元（28）、数据转换单元（32）、数据处理单元（34）和电源管理单元（36）；传感器单元（28）通过数据转换单元（32）与数据处理单元（34）相连接；传感器单元（28）包括温湿度传感器（29）、氨气浓度传感器（30）和CO2浓度传感器（31）；数据转换单元（32）为A/D转换单元（33）；数据处理单元（34）为无线微控制单元（35）；电源管理单元(36) 为蓄电池供电电源，为传感器单元（28）、数据转换单元（32）、数据处理单元（34）供电。
10.根据权利要求2所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的自动清粪监控节点包括定时单元（37）、数据传输单元（38）、调试单元（39）、无线微控制单元（40）、信号调理电路（41）、驱动执行单元（42）、声光指示单元（43）、气体传感器（44）和电源管理单元（45）；定时单元（37）、数据传输单元（38）、调试单元（39）、驱动执行单元（42）、声光指示单元（43）与无线微控制单元（40）相连接；气体传感器（44）通过信号调理电路（41）与无线微控制单元（40）相连接；电源管理单元(45)为蓄电池供电电源，为定时单元（37）、数据传输单元（38）、调试单元（39）、无线微控制单元（40）、信号调理电路（41）、驱动执行单元（42）、声光指示单元（43）、气体传感器（44）供电。
11.根据权利要求10所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的气体传感器（44）采用ME3-NH3定电位电解型氨气传感器实时采集兔舍的氨气浓度；信号调理电路（41）包括恒电位电路和传感器的工作电路。
12.根据权利要求6或7或8或9或1 0所述的一种基于物联网的家兔标准化养殖智能监控系统，其特征在于：所述的无线微处理单元（4）、无线微控制单元（4）、无线微控制单元（15）、无线微控制单元（24）、无线微控制单元（35）、无线微控制单元（40）均为工业级JN5168无线射频微控制器。
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