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萬物皆聯網,做動物也不能落後!畜牧養殖場項目智能化系統設計方案

2019-08-09 09:13 弱電工程師的圈子

導讀:物聯網技術的應用越來越廣泛,畜牧養殖對于物聯網的需求非常大,今天就來介紹一下物聯網在養殖行業的應用。

物聯網技術的應用越來越廣泛,畜牧養殖對于物聯網的需求非常大,今天就來介紹一下物聯網在養殖行業的應用。

萬物皆聯網,做動物也不能落後!畜牧養殖場項目智能化系統設計方案

圖源:圖蟲創意

1.概述

1.1. 背景

養殖往往受養殖品種、飼料種類和質量、疫病、生長環境和管理水平等因素的影響,致使中國養殖業一直發展不強大。所以科學養殖顯得尤爲重要,將物聯網技術與養殖業結合起來,能讓養殖戶在第一時間感知到養殖環境及牲畜生長變化,從而及時作出補救。

一方面,使牲畜的生長環境一直保持在最佳狀態,保證牲畜身體健康生長速度。另一方面,遠程監控,自動化控制,大大降低人工成本。

1.2. 建設目標

物聯網是物聯網技術在養殖生産、經營、管理和服務中的具體應用。具體講就是運用各類傳感器,廣泛采集大田種植、設施園藝、家禽水産養殖、農産品物流等相關信息;通過建立數據傳輸和格式轉換方法,集成無線傳感器網絡、電信網和互聯網,實現農業信息的多尺度(個域、視域、區域、地域)傳輸;最後將獲取的海量農業信息進行融合、處理,並通過智能化操作終端實現農業産前、産中、産後的過程監控、科學管理和即時服務,進而實現農業集約、高産、高效、優質、生態和安全的目標。

養牛産業生産主要受養殖品種、飼料種類和質量、疫病、生長環境和管理水平等因素的影響。其中環境因素所起的作用約占20%-30%。圈舍環境因素包括溫度、濕度、噪聲、光照、有害氣體等。環境因素對養殖業生産的重要影響作用已被國內外大量的科學實驗和生産實踐所證實。

基于物聯網的家禽智能養殖系統利用物聯網技術,圍繞設施化家禽養殖場生産和管理環節,通過智能傳感器在線采集養殖場環境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等),同時集成改造現有的養殖場環境控制設備,實現家禽養殖的智能生産與科學管理。養殖戶可以通過手機、PDA、計算機等信息終端,實時掌握養殖廠環境信息,及時獲取異常報警信息,並可以根據監測結果,遠程控制相應設備,實現健康養殖、節能降耗的目的。

2.項目整體設計

2.1. 物聯網網絡架構

系統總體架構分爲終端應用、數據處理平台、網絡傳輸和自動采集/終端控制四部分。


系統示意圖

2.2. 物聯網拓撲圖

家禽圈舍物聯網拓撲圖

2.3. 系統設計架構

系統總體架構

系統將采用B/S架構,B/S是Brower/Server的縮寫,客戶機上只要安裝一個浏覽器(Browser),如Netscape Navigator或Internet Explorer,就可以操作系統。

B/S最大的優點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有一台能上網的電腦就能使用,客戶端零維護,系統的擴展性強。

2.4. 物聯網設計原則

1、應用系統需采用模塊化設計,單一模塊出現故障應不影響其他模塊的正常工作。同時,可以方便的增加新的應用系統;

2、系統設計時應考慮用戶使用便捷的因素,因此要求系統支持互聯網、手機等多種應用模式和方式;

3、系統數據庫設計時應考慮數據接口的安全性和統一性,一方面要保證數據的相對安全,一方面還要爲以後增加新的應用系統提供便捷的數據接口。同時,數據要建立冗余機制。

2.5. 物聯網技術采用原則

a) 實用性

針對目前養殖環境指標監測困難、手段落後等缺點,利用物聯網技術,實時監測大棚種植信息,真正做到精准監測、精細生産和科學管理。考慮到系統用戶的大衆性,軟件應具有易學易用的特點。用戶通過培訓能夠獨立對系統進行維護、調整和擴展,最大限度減少對系統開發商的技術依賴。

b) 適應性

系統采用技術成熟、成本易控制的傳感、視頻、智能手機等其他設備爲信息輸入端,信息通過互聯網、無線網絡等有序集成。以種植環境信息實時采集、後台自動運算與傳輸爲基礎;從而實現以自動監測、遠程控制、視頻控制爲一體的綜合管理平台。

c) 共享性

爲經營農業的企業提供信息管理平台數據采集,實現管理信息共享和生産調度指揮,做到數字化管理,提升精耕細作管理水平,並爲種植戶提供生産和農資信息服務。

3.物聯網組成

3.1. 監測體系

3.1.1. 環境信息采集儀器

本系統針對目前家禽養殖舍環境指標監測困難、手段落後等缺點,將物聯網技術應用到家禽養殖領域,以終端模塊作爲物聯網的感知層。采集養殖舍內空氣溫度、空氣濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳和光照度等環境參數,並通過監控攝像頭,可實時查看家禽生長信息,利用以太網、GPRS、3G/4G等網絡技術作爲物聯網的網絡層,實時將大棚環境參數傳輸到以管理軟件平台爲核心的物聯網應用層,實現大棚內環境信息的實時監測。即使種植農戶身在外地也可以通過互聯網、手機實時查看大棚裏信息。

根據圈舍實際情況,在圈舍安裝無線空氣溫濕度傳感器,安裝無線氨氣傳感器,安裝無線硫化氫傳感器等。實時采集圈舍空氣溫濕度、氨氣、硫化氫等環境信息。

3.1.2. 視頻監控

作爲家禽管理生産的人員而言,僅僅數值化的物物相聯並不能完全營造牛的最佳生長條件。視頻與圖像監控提供了更直觀的表達方式。家禽生長環境的不均勻性決定了信息獲取上的先天性弊端,而很難從單純的技術手段上進行突破。視頻監控的引用,直觀地反映了家禽生長的實時狀態,引入視頻圖像與圖像處理,既可直觀反映家禽的生長態勢,也可以側面反映出家禽生長的整體狀態及營養水平。可以從整體上提供更加科學的家禽養殖決策理論依據。

安裝高清網絡攝像機,通過光端機、光纜等傳輸設備將高清視頻信息傳輸至監控中心視頻監控系統,實現管理生産的人員在監控中心實時監測家禽的飼料剩余量。

采用視頻監控技術,可直觀反映家禽的生長環境和動態,通過觀察視頻畫面可以在線監控家禽的行爲,對于突發情況的處理提供了依據。

圈舍安裝視頻監控,實現無死角化監控。通過分布式布置監控設備實現對整個圈舍的監控管理,在監控機房加裝網絡硬盤刻錄機視頻網絡服務器。使家禽管理人員通過電腦視頻畫面就能直觀的看到家禽。

3.1.3. 環境智能控制系統

環境智能控制器實現風機、水閥、濕簾、補光等設備的全自動化監控和管理。根據實際需求,在圈舍分別配置智能控制器。

設備自帶觸摸屏,通過點擊系統按鈕、或者操作鼠標即可實現對種植設備的遠程自動化控制。通過對設備所采集的生産環境參數進行計算分析,生成設備的控制指令,再通過通訊鏈路傳輸到現場設備控制器中,即可實現自動生産。如自動通風、供水等。

通過在圈舍加裝的智能設備進行數據采集,再遠程傳輸數據至家禽養殖物聯網平台,進行數據過程分析、統計分析,最終用戶通過PC或智能手機即可隨時隨地實現實時監控、遠程控制等。

3.2. 家禽養殖物聯網管理系統軟件

家禽養殖物聯網管理系統是基于物聯網技術,實現監測、報警、控制、數據輸出等一體化管理平台。通過在線監測家禽生長的環境信息,調控圈舍的生長環境條件,以實現家禽的健康生長和繁殖,從而提高家禽的生産率,節省人工成本,提高家禽肉質品質。

系統主要功能包括:圈舍實時數據展示,數據整合,圈舍舍智能控智制系統、視頻監控系統、數據整合分析系統、數據上報和預警等功能。

1、智能監控系統:自動監控、手動監控、視頻監控、監控信息采集等功能。自動監控,系統可按養殖區域、品種、傳感器名稱自動采集空氣溫濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳、光照強度等環境參數,並自動生成變化曲線圖。數據以圖表、數字列表等形式展示。選擇一定的時間,可以展示不同時間段的環境數據。

2、手動監控:可選擇養殖區域所有傳感器的同時手動即時數據采集。

3、視頻監控:多通道同屏展示,可遠程操作攝像頭角度、變焦、變倍、光圈等參數。

4、自動控制:可以遠程設定風機、水閥、天窗、濕簾等電氣設施的工作狀態。

5、預警提醒:設定各傳感器參數報警區間閥值。系統監控圈舍內溫度、濕度等環境參數,跟設定的正常範圍比較,異常的自動報警。

6、用戶管理:可查看所有系統登錄賬戶的情況及登錄記錄以及新增不同權限用戶。

7、信息查詢:包括曆史數據查詢、曆史數據對比分析、曆史數據備份、報警信息查詢、設備狀態查詢、用戶日志查詢。