CN107688947A - 一种基于物联网技术的畜牧业智能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，主要由后台服务器、前端数据采集控制器和数据传输层组成；后台服务器中包括存储模块、数据曲线显示模块、通讯模块、分析比较模块和数据分类模块；前端数据采集控制器中包括RFID读写器、体重计量器、温湿度检测器、高度测量器和ARM控制器。该系统能够监测每头动物成长过程及它们的健康指数，能够及时发现及排查不健康的动物，及时防范、隔离、治疗等，能够防范大规模的疫情发生，避免了不必要的损失，也解决了食品安全追溯问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物联网技术的畜牧业智能系统。
背景技术
现代智能畜牧业以标准化、规模化、组织化为主要特征，它是一项管理科学、资源节约、环境友好、效益显著的产业。同时对食品安全提出更高的要求，在原料加工、养殖、屠宰、运输、环境卫生和食品批次中应尽量避免因产品安全和质量问题给消费者带来的伤害，建立产品追溯和召回机制，从而提高企业综合竞争力。加快推进畜牧业的现代化建设和转变发展方式，对于实现畜牧业跨越式发展意义重大。然而，要想提升传统畜牧业并开拓创新现代畜牧业，需要依靠信息化手段的支撑，信息化是畜牧业现代化建设的重要内容。
在传统的养殖场业里通常会圈养着成千上万的牲畜，当有生病或者不健康的动物发生时，饲养员根本就无法及时给予治疗及隔离观察，可能会造成大规模的疫情感染，带来灾难性的后果，给养殖户重大损失。其次，在动物成长期及发情期，饲养员是根据观感判断其特点，目测到有行为异常现象才采取措施，可能会错过投喂精料时机和最佳配偶时间，这样对动物的成长、繁育都不利。再者，当要进行大批屠宰或者出售时，如何在圈养的动物里挑出想要的重量数字动物，以目前的情况都是整同批次的动物或者通过目测大小来选定要屠宰出售的对象，会造成处于成长期的或者不到重量级的动物被屠杀掉，还有就是动物标识及疫病不可追溯监管。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中的现有技术存在的问题，提供一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，用于给畜牧养殖户提高养殖产能、避免疫情传播和解决安全追溯问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，主要由后台服务器、前端数据采集控制器和数据传输层组成；后台服务器中包括存储模块、数据曲线显示模块、通讯模块、分析比较模块和数据分类模块；前端数据采集控制器中包括RFID读写器、体重计量器、温湿度检测器、高度测量器和ARM控制器；后台服务器用于对前端数据采集控制器采集到的实时数据进行分析、处理和显示、并通过数据分析比较模块和前期在服务器内设置好的参数进行对比分析、以此获得动物的生理健康指标、最后根据动物的各项指标状况进行分类处理；前端数据采集控制器用于对前端动物的ID号进行识别、并对该动物的身高、体温和体重等参数进行实时采集、为后台服务器的运算和显示提供基础数据；数据传输层用于将前端采集到的数据传送到后台服务器；存储模块用于对各动物的ID号、身高、体重、温度、日期及各种设置参数的数据进行保存；数据曲线显示模块用于对接收到的数据进行按时间曲线显示；通讯模块用于与数据采集器进行数据交互；分析比较模块用于管理者对各类数据进行筛选、过滤、比对；数据分类模块通过动物数据比较之后的后台服务器数据将动物各类数据进行归类；RFID读写器用于对动物身上佩带的电子标签进行读写；体重计量器用于对进入检测通道的动物的体重进行测量；温湿度检测器用于对进入检测通道的动物的体温进行测量；高度测量器用于对进入检测通道的动物的身高进行测量；ARM控制器用于通过和前端传感器的通信获取动物的基本数据、并和后台服务器设置好的参数进行对比分析、来控制相应通道闸的开启或发出相应的告警信息、同时对这些数据进行整理打包、通过数据传输层把数据传输到后台服务器。
进一步具体地，所述数据传输层通过TCP/IP网络或RS485将前端采集到的数据传送到后台服务器。
进一步具体地，所述通讯模块支持TCP/IP、RS485协议。
进一步具体地，所述体重计量器包括安装在过道上的三道红外探测器。
进一步具体地，所述温湿度检测器包括安装在过道两边的红外体温检测器。
进一步具体地，所述高度测量器包括安装在过道上方的超声波探测器。
本发明的有益效果是：通过RFID技术提供一套智能畜牧业的饲养、成长、繁殖、屠宰、销售的系统，该系统能够监测每头动物成长过程及它们的健康指数，能够及时发现及排查不健康的动物，及时防范、隔离、治疗等，能够防范大规模的疫情发生，避免了不必要的损失，也解决了食品安全追溯问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统框架图；
图2是本发明的系统运行流程图；
图3是检测筛选通道的示意图；
图4是动物综合数据曲线图；
图5是农场健康动物占有率和非健康动物占有率的示意图；
图6是农场动物出栏比例和动物未出栏比例的示意图；
图7是农场动物各个年龄阶段占有率的示意图。
具体实施方式
见图1和图2，本发明的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，主要由后台服务器、前端数据采集控制器和数据传输层组成；后台服务器中包括存储模块、数据曲线显示模块、通讯模块、分析比较模块和数据分类模块。前端数据采集控制器中包括RFID读写器、体重计量器、温湿度检测器、高度测量器和ARM控制器。后台服务器用于对前端数据采集控制器采集到的实时数据进行分析、处理和显示、并通过数据分析比较模块和前期在服务器内设置好的参数进行对比分析、以此获得动物的生理健康指标、最后根据动物的各项指标状况进行分类处理。前端数据采集控制器用于对前端动物的ID号进行识别、并对该动物的身高、体温和体重等参数进行实时采集、为后台服务器的运算和显示提供基础数据。数据传输层用于将前端采集到的数据通过TCP/IP网络或RS485传送到后台服务器。存储模块用于对各动物的ID号、身高、体重、温度、日期及各种设置参数的数据进行保存。数据曲线显示模块用于对接收到的数据进行按时间曲线显示，显示内容包括体重、温度、高度。通讯模块支持TCP/IP、RS485协议，用于与数据采集器进行数据交互，包括控制器设备数据上传到服务器及后台管理软件下发控制信息到控制器。分析比较模块用于管理者对各类数据进行筛选、过滤、比对，比如要对120千克到150千克的动物进行屠宰，只要在体重栏里输入这两组数据，把数据下发到控制器，控制器就会根据重量传感器检测所通过的动物的体重与下发数据进行比对、计算，如果读取到符合在数据内体重的动物就开启一个过滤通道的闸门，进入到要屠宰的装置里；或者对不健康的动物进行告警和呼叫兽医进行相应处理，从而完成对饲养动物的体重过滤。数据分类模块通过动物数据比较之后的后台服务器数据将动物各类数据进行归类。RFID读写器用于对动物身上佩带的电子标签进行读写，通过该电子标签的ID号可以获得动物的种类、出生或购进日期、现处于生长的哪一个阶段、处于哪一个区域等基础信息。体重计量器用于对进入检测通道的动物的体重进行测量，体重计量器包括安装在过道上的三道红外探测器。温湿度检测器用于对进入检测通道的动物的体温进行测量，温湿度检测器包括安装在过道两边的红外体温检测器。高度测量器用于对进入检测通道的动物的身高进行测量，高度测量器包括安装在过道上方的超声波探测器。ARM控制器用于通过和前端传感器(RFID读写器、体重计量器、温度检测器和高度测量器等)的通信获取动物的基本数据、并和后台服务器设置好的参数进行对比分析、来控制相应通道闸的开启或发出相应的告警信息、同时对这些数据进行整理打包、通过数据传输层把数据传输到后台服务器。
该系统的具体操作内容如下：
一、在购买进的或者刚出生的每头动物身上带上一个电子标签，给予其唯一身份ID号，以便在后面的信息管理软件里注册登记。
二、开发一套针对养殖动物的信息管理软件系统，其接收来自饲养场里的体检设施上的传感器采集来的数据，管理软件里建立一套完整的数据库，以每头动物的ID命名，它们的各项参数都会随着时间段监测记录在上面，比如体型、性别、身高、体重、体温等参数，每一头动物都会有它们的成长曲线，很直观的可以看出它们的健康状态，如果有不正常或者近一个月体重都没有什么变化就会自动告警，告警分为体重告警、体温告警、身高告警等，如果在预设的告警值范围内系统自动会开启安全通道让动物由正常通道出来，否则开启不合格通道闸门，把有问题的动物过滤出来给兽医检查。
管理软件的数据参数设定，在后台管理软件可以通过可视化的界面设置如下参数：
1、对购进或出生动物的注册设置：用RFID读写器读取电子标签的UID，同时把该UID和动物的相关资料(种类、体型、性别、出生或购进日期等)进行绑定，赋予该动物一个唯一的身份识别码，即动物的身份证。
2、动物身高设置：动物每个阶段的标准身高值，以及允许正负偏差身高值的设定，定期通过安置在检测闸道的超声波探测器可以获得动物的实时数据，该数据是动物健康值、出栏值、饲料定期投放量、动物综合数据曲线图、异常告警信息等指标的基本参数。
3、动物体重设置：动物每个阶段的标准体重，以及允许的正负偏差体重值的设定，定期通过安置在检测闸道的重量探测器可以获得动物的实时数据，该数据是动物健康值、出栏值、饲料定期投放量、动物综合数据曲线图、异常告警信息等指标的基本参数。
4、动物体温设置：动物的标准温度，以及允许的正负偏差温度值的设定，该数据可以实时准确的知道动物的身体健康情况，针对出现健康异常的动物进行相应的应急处理。
5、采样频率设置：对动物各项指标采集的间隔时间的设置，即多久一次让全体动物通过特定的检测闸道，以便获取动物的实时健康成长数据。
6、异常告警设置：设置动物在何种情况下需要进行告警，通知相关人员进行相应处理，比如：动物身高、体重严重偏离设置的正常标准值范围、动物的体温偏高或偏低等异常情况。
7、动物综合数据曲线图设置：设置允许显示的数据曲线，体温、身高、体重、健康等信息单一显示或综合显示，见图4。
8、动物出栏设置：动物在何种状态可以允许出栏，体重，身高、健康都达到某一个设定值后，就自动进入屠宰厂进行屠宰。
管理软件的数据查询：
1、可以对农场动物总量进行查看。
2、可以对农场健康动物和非健康动物的占有率进行查看，见图5。
3、可以对农场可出栏动物进行查看，见图6。
4、可以对动物各个年龄阶段占有率进行查看，以便何时对农场进行幼崽补充，见图7。
5、可以对农场的每头动物的各项身体指标进行查看：如，体重、身高、体温等基本参数。
三、在饲养场里建设一套供动物定时体检通道，一次只能允许一头动物通过的过道，分两个输出通道，一条通出道是一切正常的的出口，另外一条通出道为不健康及有问题的出口；其从哪个出口走出来是由系统根据其健康状态或者人为过滤的数字设置，系统根据参数值自动开启出口；在过道中安装了不同的传感器，有RFID读写器、红外温度检测器、体重计量器、身高测量器等数据采集器，当有动物经过测试区域，RFID读写器读取动物身上佩带的电子标签，红外温度检测器检测动物的体温，体重计量器称取动物的体重，身高测量器测量动物的身高。
四、定期让养殖动物通过体检过道，进行全面的身体状态检测，管理者可以依据其数据进行科学饲养及管理。
见图3，当动物集中一起由一个专用通道通过时，由过道进入到一个特定的检测闸道时，安装在闸道周边的RFID读写器识别到有效的ID后，启动其它的传感器工作。体重计量测量区域有三道红外探测器，第一道红外探测器用于感应动物开始进入到测量区域，当动物进入第二道红外探测器感应时，且动物没有超出第三道红外探测器感应区域时，计量器开始测量其上面的动物体重，在过道上方的超声波探测器也开始启动距离测量，此数据做为动物的身高测量依据，过道两边安装了测量体温的红外体温检测器，此红外体温检测器做为经过的动物表面体温测量，各种传感器测量的结果数据会和ID一起绑定通过TCP/IP传输到后台服务器，传输的数据包含测量的时间日期、动物的UID、体温、身高、体重等数据。在后台的系统管理软件里会记录每头动物这些相关数据，每头动物赋予有一个唯一ID号身份，在后台数据库里建立有身高、体重、体温、ID等数据存储，根据定时测量的记录数据通过曲线图呈现出成长的系列数据的变化。这样就很直观的看出每头动物的阶段性的体重、身高、体温的数据变化。其中，后台服务器主要是对前端数据采集控制器采集到的实时数据进行分析、处理和显示、并通过数据分析比较模块和前期在服务器内设置好的参数进行对比分析、以此获得动物的生理健康指标、最后根据动物的各项指标状况进行分类处理：健康的动物进入合格通道、不健康动物进入不合格通道；健康动物达到出栏标准的进入屠宰厂等动作；定期对牧场内的各类数据进行统计分析、可以得到动物每个区域、每个阶段的不同情况、并进行大数据分析、有利于提高牧场的养殖工作效率、提前对动物病灾的预防和处理等。
Claims (6)
1.一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：主要由后台服务器、前端数据采集控制器和数据传输层组成；后台服务器中包括存储模块、数据曲线显示模块、通讯模块、分析比较模块和数据分类模块；前端数据采集控制器中包括RFID读写器、体重计量器、温湿度检测器、高度测量器和ARM控制器；后台服务器用于对前端数据采集控制器采集到的实时数据进行分析、处理和显示、并通过数据分析比较模块和前期在服务器内设置好的参数进行对比分析、以此获得动物的生理健康指标、最后根据动物的各项指标状况进行分类处理；前端数据采集控制器用于对前端动物的ID号进行识别、并对该动物的身高、体温和体重等参数进行实时采集、为后台服务器的运算和显示提供基础数据；数据传输层用于将前端采集到的数据传送到后台服务器；存储模块用于对各动物的ID号、身高、体重、温度、日期及各种设置参数的数据进行保存；数据曲线显示模块用于对接收到的数据进行按时间曲线显示；通讯模块用于与数据采集器进行数据交互；分析比较模块用于管理者对各类数据进行筛选、过滤、比对；数据分类模块通过动物数据比较之后的后台服务器数据将动物各类数据进行归类；RFID读写器用于对动物身上佩带的电子标签进行读写；体重计量器用于对进入检测通道的动物的体重进行测量；温湿度检测器用于对进入检测通道的动物的体温进行测量；高度测量器用于对进入检测通道的动物的身高进行测量；ARM控制器用于通过和前端传感器的通信获取动物的基本数据、并和后台服务器设置好的参数进行对比分析、来控制相应通道闸的开启或发出相应的告警信息、同时对这些数据进行整理打包、通过数据传输层把数据传输到后台服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：所述数据传输层通过TCP/IP网络或RS485将前端采集到的数据传送到后台服务器。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：所述通讯模块支持TCP/IP、RS485协议。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：所述体重计量器包括安装在过道上的三道红外探测器。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：所述温湿度检测器包括安装在过道两边的红外体温检测器。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的畜牧业智能系统，其特征在于：所述高度测量器包括安装在过道上方的超声波探测器。
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