CN1963712A - 嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，其特点是，位于鸡舍内的嵌入式服务器把自动采集到温度、湿度、风速、光照、NH3浓度环境参数实时发布到Internet中去，同时记录到数据库中，供生产管理者在决策时参考。

Description

嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统
技术领域
本发明涉及一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，主要适用于鸡场等大型养殖业的食品安全管理领域。
背景技术
蛋禽企业的总部一般在市中心，而生产基地则处于边远郊区。企业的管理者已经可以通过视频监控技术来监视生产基地的活动，但是仍然不能远程判断蛋鸡是否舒服。因为影响蛋鸡生活环境的温度、湿度、光照、有害气体仍不清楚。如能发明一种快捷的实时的可靠的监测手段，为鸡舍环境控制和管理人员提供必要的环境参数信息，则皆大欢喜。养殖业不同于其他产业，鸡蛋的质量水平与蛋鸡的健康状况密切相关，只有健康的高质量的蛋鸡才能生产出符合人们需要的健康鸡蛋。所以非常有必要改善蛋鸡的生长环境，而环境信息采集则是第一步。
目前，中国蛋鸡产业化及规模化生产有了较大发展，但与国外先进的养鸡生产企业相比还有很大差距。规模化蛋鸡养殖除了依靠育种、饲料等领域的科技进步外，急需改进养殖工程的工艺及配套建设、设备及环境控制技术。随着“数字农业”在中国的不断推进，将先进的IT技术应用到蛋鸡舍环境控制系统中，则可以提高养殖场的整体防疫水平，改善饲养环境，提高生产水平和管理效率。由于规模化养鸡场卫生防疫的要求，所有人员进出场区都要经过严格消毒，这就给管理人员的日常管理和客户购买产品带来不便，因而，急需一种远程的便捷的环境信息采集系统。
发明内容
本发明提供一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，该系统包括：
传感器，用于采集鸡舍内温度、湿度、风速、光照和氨气浓度等环境参数；
嵌入式服务器，包括微处理器、存储器、以太网控制器和I/O接口；
视频服务器，包括摄像机，用于监控鸡舍内实时的环境；
以及执行器，用于调节风机、湿帘和电灯等设备；
所述传感器和执行器通过I/O接口和嵌入式服务器相连，所述传感器将采集到的环境参数信息传输给嵌入式服务器，嵌入式服务器将模拟信号转换为数字信号，根据需要存储在所述存储器中，并通过以太网控制器将该信息实时发布到Internet中去，供生产管理者在决策时参考。
附图说明
图1嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统框架图；
图2嵌入式Web服务器结构图；
图3嵌入式Web服务器程序流程图；
图4嵌入式Web服务器数据收发流程图；
图5嵌入式鸡舍环境综合信息采集Web界面图；
具体实施方式
如附图1所示，以每栋鸡舍为单元，采用嵌入式Web服务器(EWS服务器)和视频服务器作为智能节点，把鸡舍接入养殖场的局域网中，养殖场内部的计算机可以实时监测鸡舍内部的生产情况和温度、湿度、光照及有害气体浓度等环境参数，并以此调节风机和湿帘来改善鸡舍环境。采集到的环境信息可通过局域网传至主监控计算机，进行存储、显示、分析、输出和实时服务，管理者可以在世界各地通过Internet实时地监控生产现场，授权的消费者可以通过网页浏览的方式了解到所食用的鸡蛋的安全和健康信息。
嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统的核心部分是嵌入式Web服务器。嵌入式Web服务器(Embedded Web Server)是指将Web服务器引入到现场测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了以TCP/IP为底层通信协议，Web技术为核心的基于互联网的网络测试和控制设备。我们采用Microchip公司8位单片机PIC16F877作为嵌入式Web服务器的核心微处理器。PIC16F877采用哈佛总线结构，单时钟指令周期，指令运行速度快，所有I/O管脚可以通过编程灵活控制，可以运行当前流行的TCP/IP协议，如HTTP、SMTP、TCP、UDP、ICMP、IP等。以太网控制器采用RTL8019AS，支持全双工和即插即用，支持IEEE 802.3协议，在嵌入式服务器中主要完成数据链路层的工作，负责数据帧的接收和发送。E2PROM93C46作为外部存储器，存储系统需要的各种外部资源和各种必须的配置信息与参数，如Web服务器的地址、端口号、用户名和口令等。嵌入式Web服务器结构图见图2。网络中的计算机与嵌入式Web服务器通讯是通过使用计算机的浏览器访问嵌入式服务器的IP地址，以网页交互的方式进行的。嵌入式Web服务器也可以根据一定的控制算法自动控制执行设备如湿帘、风机等，构成自动化、网络化环境监控系统。
如附图2所示，从I/O端口接收到的传感器模拟信号，通过DMA方式传到CPU缓冲区，CPU把模拟信号转化数字信号，再把信息提交给以太网控制器RTL8019AS，让其负责数据帧的接收和发送。E2PROM 93C46作为外部存储器，存储系统需要的配置参数，如Web服务器的地址、端口号、用户名和口令等。最后通过以太网接口RJ-45发送出去。
如图3所示，系统接通电源后，待复位周期稳定结束，先对PIC16F877单片机进行初始化，然后进行RTL 8019AS的初始化。初始化结束进入主循环程序。依次循环进行显示更新、嵌入式Web服务器参数修改查询、数据采集、数据处理、输出控制等。网络中断查询用户是否向嵌入式Web服务器请求查看环境参数或提出修改信息，进而进行TCP/IP协议处理、时钟事件等处理程序。嵌入式Web服务器的界面程序固化在PIC16F877的程序存储器中，其采集参数、控制参数、状态参数等实时数据则存放在PIC16F877的内部RAM中。在协议层经常需要对数据进行打包和拆包，因此采用地址指针方式交换数据，以避免因数据传递而降低系统性能。为避免系统因干扰而陷入死循环，设置软件看门狗程序，当其发现程序的非正常状态时，强制程序进入软件复位。
如图4所示，网络接口通过两个DMA操作来完成数据的接收和发送。远程DAM完成主处理器PIC16F877与RTL8019AS内部缓冲区数据交换，本地DMA完成缓冲区数据发送。PIC16F87发送数据时，先将一帧数据通过远程DMA通道送到RTL8019AS的发送缓冲区，然后发出传送命令启动本地DMA发送数据。当RTL8019AS收到一帧正确数据后，将其存放在接收缓冲区并置位相关寄存器或产生中断启动远程DMA通道，将数据传递给处理器PIC16F877，从而实现了网络接口控制器的数据通信，完成了嵌入式Web服务器的网络通讯功能。
如图5所示，展示了用户输入喷码后，得到的该鸡蛋的健康信息。
以上对本发明的实施方式进行了详细的说明，应当理解的是上述实施例仅仅是示例性的，在不脱离本发明权利要求的精神和范围的条件下，可以对本发明进行各种修改和变化。

Claims (4)

1.一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，其特征在于该系统包括：
传感器，用于采集鸡舍内温度、湿度、风速、光照和氨气浓度等环境参数；
嵌入式服务器，包括微处理器、存储器、以太网控制器和I/O接口；
视频服务器，包括摄像机，用于监控鸡舍内实时的环境；
以及执行器，用于调节风机、湿帘和灯等设备；
所述传感器和执行器通过I/O接口和嵌入式服务器相连，所述传感器将采集到的环境参数信息传输给嵌入式服务器，嵌入式服务器将模拟信号转换为数字信号，根据需要存储在所述存储器中，并通过以太网控制器将该信息实时发布到Internet中去，供生产管理者在决策时参考。
2.根据权利要求1所述的嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，特征在于：所述的微处理器采用Microchip Technology Incorporated公司的单片机PIC16F877。
3.根据权利要求1所述的嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，特征在于：所述的外部存储器采用E2PROM93C46。
4.根据权利要求1所述的嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，特征在于：所述的以太网控制器采用RTL8019AS。
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