基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)解決方案

精品文檔 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng) 解解 決決 方方 案案 設(shè)計單位 天津物聯(lián)智慧科技有限公司設(shè)計單位 天津物聯(lián)智慧科技有限公司 設(shè)計日期 設(shè)計日期 20132013 年年 1111 月月 精品文檔 目錄目錄 第一章第一章 概述概述 3 1 1 禽類養(yǎng)殖及溯源的現(xiàn)狀 3 1 2 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)的總體目標 4 1 3 設(shè)計原則 4 第二章第二章 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng) 6 2 1 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容 6 2 2 全程溯源系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容 7 2 3 體系結(jié)構(gòu) 7 第三章第三章 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)解決方案禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)解決方案 8 2 1 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng) 8 2 1 1 禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制系統(tǒng) 9 2 1 2 通信組網(wǎng)設(shè)計 13 2 1 3 禽類智慧養(yǎng)殖應(yīng)用系統(tǒng) 13 2 14 禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺 15 2 15 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系統(tǒng)接口 18 2 2 全程溯源系統(tǒng) 19 2 2 1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)概要流程 19 2 2 2 主要模塊建設(shè) 19 2 2 3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 20 2 2 4 系統(tǒng)設(shè)計 21 精品文檔 第一章第一章 概述概述 1 11 1 禽類養(yǎng)殖及溯源的現(xiàn)狀禽類養(yǎng)殖及溯源的現(xiàn)狀 我國現(xiàn)代禽類養(yǎng)殖是一種 高投入 高產(chǎn)出 高效益 的集約化產(chǎn)業(yè) 資 本密集型和勞動集約化是其基本特征 這種集約化的產(chǎn)業(yè)耗費了大量的人力和 自然資源 并在某種程度上對環(huán)境造成負面影響 使用物聯(lián)網(wǎng)可以有效降低資 源消耗 并減少對環(huán)境的影響 使禽類養(yǎng)殖成為管理科學 資源節(jié)約 環(huán)境友 好 效益顯著的產(chǎn)業(yè) 加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在當下禽類養(yǎng)殖建設(shè)中的應(yīng)用已成為我 國禽類養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然選擇 目前 我國針對新時期不斷出現(xiàn)的食品安全新問題 已提出了構(gòu)建安全戰(zhàn) 略框架的構(gòu)想 其中一個重要的構(gòu)建原則就是可追溯性原則 建立禽產(chǎn)品安全 性全程可追溯系統(tǒng)是確保食品安全的關(guān)鍵 以物聯(lián)網(wǎng) RFID 技術(shù)為載體 以現(xiàn)在 信息化技術(shù)為手段 實現(xiàn)禽產(chǎn)品從養(yǎng)殖場到屠宰場 從屠宰場到超市 從超市 到市民餐桌的全程 有效監(jiān)管 食品安全關(guān)系到國民最基本的生存需求 利用 先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來提升禽產(chǎn)品安全的管理意義重大 1 21 2 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)的總體目標禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)的總體目標 本項目由禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)和全程溯源系統(tǒng)構(gòu)成 禽類智慧養(yǎng)殖建設(shè)目標是 禽類智慧養(yǎng)殖建設(shè)目標是 禽類飼養(yǎng)場環(huán)境的智能化監(jiān)測是當今禽類養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要方向 它推動著 粗放式 低效的養(yǎng)殖業(yè)向知識型 技術(shù)型 現(xiàn)代化的高效禽類養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)變 與 此同時也必然對養(yǎng)殖環(huán)境特別是禽舍環(huán)境方面提出了更高的要求 采用物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)通過智能感知 識別與普適計算 泛在網(wǎng)絡(luò)的融合 來大幅提升禽類飼養(yǎng) 效率 能源節(jié)約 防疫檢疫水平 在實現(xiàn)自動化 智能及安全管理的同時創(chuàng)造 最大的經(jīng)濟和社會效益 禽產(chǎn)品全程溯源體系建立的總體目標是 禽產(chǎn)品全程溯源體系建立的總體目標是 以新型的禽類 電子標簽 為載體 利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 成熟的計算 機與數(shù)據(jù)庫技術(shù) 在科學合理的管理規(guī)范與完備通用的技術(shù)規(guī)范下 建立食品 安全數(shù)據(jù)庫 通過標識編碼 標識佩戴 身份識別 信息錄入與傳輸 數(shù)據(jù)分 析和查詢 給禽類食品配一個唯一的 電子身份證 使禽類養(yǎng)殖場中的養(yǎng)殖 防疫檢疫 監(jiān)督與后期加工 銷售有機結(jié)合 完成禽類食品從 養(yǎng)殖場到餐桌 精品文檔 各環(huán)節(jié)的一體化全程追蹤和追溯 從而實現(xiàn)對禽類疫情和產(chǎn)品安全事件的快速 處理 1 31 3 設(shè)計原則設(shè)計原則 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)的建設(shè)須堅持 先進性 實用性 開放性 標準化 可靠性 穩(wěn)定性 安全性 易維護性 可管理性 的設(shè)計原則 1 先進性 采用先進的思想 成熟的技術(shù)與設(shè)計方法 符合當前潮流與未 來發(fā)展趨勢 以便跟上信息技術(shù)的發(fā)展 具有較強的生命力 具有長期 使用價值 2 實用性 建設(shè)的核心目的就是 應(yīng)用 須堅持實用的設(shè)計原則 緊緊圍 繞市場食品安全的實際需求 在能夠滿足禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng) 建設(shè)要求的前提下 以盡可能以少的投入 取得盡可能大的效益 3 開放性 具有良好的開放性和兼容性 通過信息門戶 唯一身份標識和 公共數(shù)據(jù)交換 整合 集成各環(huán)節(jié)應(yīng)用系統(tǒng)和各種信息資源 建立完善 多級互聯(lián)互通的可追溯網(wǎng)絡(luò) 4 標準化 應(yīng)符合業(yè)界主流標準與規(guī)范 包括基礎(chǔ)架構(gòu)與各個應(yīng)用系統(tǒng)的 系統(tǒng)集成與標識數(shù)據(jù)整合 均遵循標準化原則 不依賴特定的網(wǎng)絡(luò) 系 統(tǒng)軟件與硬件 能夠部署并運行在各種主流的軟硬件環(huán)境中 解決目前 該領(lǐng)域系統(tǒng)軟件不兼容的問題 5 可靠性 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)支撐著整個食品生產(chǎn)銷售鏈的管 理與監(jiān)督 必須具有高可靠性 高容錯性和強大的數(shù)據(jù)處理能力 以確 保不間斷運行 確保局部出錯不影響整體 確?？焖夙憫?yīng) 6 穩(wěn)定性 必須具有良好的穩(wěn)定性 保證持續(xù)運行時間長 故障間隔大 無故障時間長 7 安全性 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)涉及到從 養(yǎng)殖到餐桌 的大量 敏感數(shù)據(jù) 安全運行至關(guān)重要 必須構(gòu)建全方位 多層次 完善的安全 保障體系 在保證物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上 保證數(shù)據(jù)安全 8 易維護性 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)涉及從養(yǎng)殖 防檢疫 加工 銷售到餐桌食用眾多環(huán)節(jié) 數(shù)據(jù)量 信息量巨大 對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可 靠性有重大考驗 因此必須堅持易維護的設(shè)計原則 確保結(jié)構(gòu)清晰 操 作簡單 維護方便 精品文檔 9 可管理性 應(yīng)具有高可管理性 使得系統(tǒng)管理員和運行維護人員的管理 簡便快捷 降低運行維護費用 綜上 禽類智慧養(yǎng)殖與全程追溯涵蓋食品安全的諸多方面 應(yīng)進行統(tǒng)一規(guī) 劃 承前啟后 分步實施 精品文檔 第二章第二章 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng) 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)是一項系統(tǒng)工程 涉及物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)的 各個層面 建設(shè)應(yīng)遵從 頂層設(shè)計 分步實施 邊建邊用邊完善頂層設(shè)計 分步實施 邊建邊用邊完善 的原則 首 先提出總體解決方案 確定禽類智慧養(yǎng)殖的體系結(jié)構(gòu) 制定全程溯源的信息標 準 以及各系統(tǒng)之間的接口規(guī)范 2 12 1 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括 1 禽舍內(nèi)環(huán)境信息采集和自動控制建設(shè) 傳感層 實時監(jiān)測禽舍內(nèi)溫度 濕度 光照強度 氨氣濃度 硫化氫濃度和二氧化碳濃度 布置監(jiān)測節(jié) 點 構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò) 安裝禽舍內(nèi)自動控制執(zhí)行機構(gòu) 2 通訊組網(wǎng)連接 傳輸層 搭建有線通信和無線通信相結(jié)合的綜合組網(wǎng) 方式 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的短距離傳輸和長距離中繼功能 3 禽類智慧養(yǎng)殖應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè) 應(yīng)用層 由精細飼養(yǎng)子系統(tǒng) 能耗控制 子系統(tǒng) 疾病防檢子系統(tǒng)和糞便清理子系統(tǒng)組成 4 禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺建設(shè) 進行數(shù)據(jù)的采集 存儲 處理 分析 接口 運維 具備海量數(shù)據(jù)存儲和大規(guī)模計算性能 支撐遠程及智能終 端的查詢 管理和控制 5 設(shè)立禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系統(tǒng)接口 基于物聯(lián)網(wǎng) RFID 技術(shù)構(gòu) 建覆蓋禽類從生產(chǎn) 養(yǎng)殖 屠宰或生產(chǎn)加工 流通到消費各個環(huán)節(jié)的 統(tǒng)一且唯一的 電子身份 作為禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系統(tǒng)的硬 件接口 禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺為禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系 統(tǒng)提供軟件接口 2 22 2 全程溯源系統(tǒng)全程溯源系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容建設(shè)內(nèi)容 1 建立統(tǒng)一的信息標準 規(guī)范禽產(chǎn)品全程溯源的管理標識規(guī)則 為確保數(shù) 據(jù)的完整性 準確性與一致性提供依據(jù) 2 建立一個從養(yǎng)殖到最終消費品 覆蓋食品生產(chǎn)各個階段資料的中心數(shù)據(jù) 信息庫 集中信息資源管理 應(yīng)用服務(wù)管理和內(nèi)容整合 3 構(gòu)建統(tǒng)一的 電子身份 認證系統(tǒng) 集中養(yǎng)殖場禽類及其產(chǎn)品的生產(chǎn) 防檢疫 加工 銷售過程中電子信息的管理 產(chǎn)品電子身份的唯一性 精品文檔 真實性 實現(xiàn)全程可追溯 4 構(gòu)建安全可靠的公共數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) 實現(xiàn)國家 省 市 縣 企業(yè) 消 費者等各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)共享 5 利用 3G 網(wǎng)絡(luò)和 RFID 技術(shù) 開發(fā)基于手機的可追溯終端 2 32 3 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 通過以上分析 結(jié)合天津物聯(lián)智慧產(chǎn)品線及專業(yè)的項目實施經(jīng)驗 本方案 給出先進 完善的禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用解決方案 如 圖所示 精品文檔 第三章第三章 禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)解禽類智慧養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)解 決方案決方案 2 12 1 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng) 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)主要實現(xiàn) 禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制 禽舍內(nèi) 的信息及數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳感網(wǎng) 有線傳輸方式 無線傳輸方式進行匯集 存儲 再由禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺進行統(tǒng)一地分析 處理 支持遠程查詢 管理 和控制 從而實現(xiàn)禽舍內(nèi)環(huán)境監(jiān)測 精細飼養(yǎng) 節(jié)能減排 疾病檢防和糞便清 理等功能 建立統(tǒng)一且唯一的 電子身份 奠定覆蓋從養(yǎng)殖到消費的全程質(zhì)量 安全追溯的基礎(chǔ) 具體如下 禽類智慧養(yǎng)殖及 全程溯源系統(tǒng) 水 電 飼料 節(jié)能 糞便再 利用 溯源管理系統(tǒng) RFID 電子標 識系統(tǒng) 綜合管理中心數(shù)據(jù)信息中心 無線網(wǎng)絡(luò)布置 有線網(wǎng)絡(luò)布置 內(nèi)部環(huán)境自動 監(jiān) 圖圖 1 1 系統(tǒng)主要構(gòu)成系統(tǒng)主要構(gòu)成 2 1 1 禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制系統(tǒng)禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制系統(tǒng) 根據(jù)禽舍環(huán)境的特點 本方案主要對以下幾個對雞生長影響較大的環(huán)境參 精品文檔 數(shù)進行重點的自動化監(jiān)控 溫度 濕度 光照度 二氧化碳濃度 硫化氫濃度 氨氣濃度 粉塵控制和視頻圖像 ZigBee傳感器節(jié)點采集前七項環(huán)境參數(shù) 在 禽舍內(nèi)構(gòu)建無線傳感網(wǎng) 由禽舍內(nèi)環(huán)境信息控制器 根據(jù)禽舍內(nèi)具體設(shè)備情況 由天津物聯(lián)智慧科技有限公司基于嵌入式技術(shù)進行專項開發(fā) 進行各傳感器數(shù) 據(jù)的匯總與分析 并根據(jù)預先設(shè)定參數(shù)閾值對禽舍內(nèi)風機等設(shè)備進行自動控制 調(diào)節(jié)禽舍內(nèi)環(huán)境 圖圖 2 2 禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制子系統(tǒng)禽舍內(nèi)環(huán)境信息的采集與自動控制子系統(tǒng) 一 溫度監(jiān)測一 溫度監(jiān)測 溫度在雞的生長過程中起著至關(guān)重要的作用 如果溫度過低 雞容易受涼 而引起拉稀或產(chǎn)生呼吸道疾病等 小雞為了取暖容易造成扎堆 影響采食和活 動 造成傷殘 嚴重時會造成大量死亡 雛雞生長的最適溫度 隨日齡的增加 而下降 1日齡為34 4 35 此后有規(guī)律的下降 到十八日齡為 26 7 32 日齡為18 9 因此 適宜的溫度控制是養(yǎng)雞場成敗的關(guān)鍵 考慮到禽類養(yǎng)殖場特殊的現(xiàn)場環(huán)境 傳感器應(yīng)該滿足以下條件 傳感器的特 性參數(shù)與被檢測量的線性相關(guān)程度好 易于測量 精度高 誤差小 老化慢 對檢 測信號以外的物理量不敏感 耐機械 化學和熱作用 結(jié)構(gòu)簡單 造價低 體積 精品文檔 小 擬定測量范圍 55 l25攝氏度 測量精度 士0 5 攝氏度 二 濕度監(jiān)測二 濕度監(jiān)測 養(yǎng)雞場不僅要保持合適的溫度 適宜的濕度也同樣重要 濕度太高 有利 于病原性真菌 細菌和寄生蟲的生長繁殖 在高濕的環(huán)境下 雞的機體抵抗力 下降 發(fā)病率增加 容易傳染病得蔓延 死亡率升高 高溫高濕的環(huán)境還容易 使飼料霉敗 可使雛雞群爆發(fā)曲霉菌病 濕度過低 容易造成雞的羽毛生長不 良 本方案在畜舍現(xiàn)場環(huán)境采用陶瓷濕度傳感器 它利用微細孔分布的金屬氧 化物陶瓷主體吸附水分后 導電性質(zhì)發(fā)生變化的原理制成的 具有性能穩(wěn)定 體 積小 靈敏度高和測量范圍寬等優(yōu)點 特別適合在畜舍惡劣的環(huán)境下使用 擬定 測量范圍 O 100 RH 測量精度 2 RH 0 1OO RH 25攝氏度 非線性誤差士 0 5 RH 響應(yīng)時間 155 25攝氏度及空氣緩慢流動環(huán)境下 三 光照度監(jiān)測三 光照度監(jiān)測 光照的強度和畜禽的健康息息相關(guān) 自然光中含有紫外線 適量的光照能 夠殺死細菌病毒等 而且還能促進畜禽對鈣 磷的吸收 保證骨骼的正常發(fā)育 等等 然而 如果過強的光照會使動物身體溫度過高 影響動物正常的新陳代 謝等活動 可見光照度的監(jiān)測是必要的 選用具有較高靈敏度 測量精度高 安裝方便 價格低廉的感光探測器 四 二氧化碳濃度監(jiān)測四 二氧化碳濃度監(jiān)測 雞舍中二氧化碳濃度過高 會導致雞舍中氧濃度過低 雞舍缺氧 引起慢 性毒害作用 使雞食欲下降 體質(zhì)減弱 因此 實時準確地監(jiān)測雞舍內(nèi)二氧化 碳 構(gòu)建雞舍二氧化碳信息采集網(wǎng)系統(tǒng) 對于提高蛋雞的生產(chǎn)能力 降低發(fā)病 率和死亡率具有重要的意義 考慮到禽舍中二氧化碳氣體的濃度比較大 根據(jù)系統(tǒng)氣體采樣的要求 采用 根據(jù)比爾定律和氣體對紅外線的選擇性吸收原理設(shè)計的二氧化碳分析儀進行二 氧化碳監(jiān)測 五 硫化氫濃度監(jiān)測五 硫化氫濃度監(jiān)測 禽舍內(nèi)空氣中的硫化氫主要來自含硫有機物 墊草 糞尿和飼料等 的分 解 較高的硫化氫對禽類和人都有危害 因此對畜舍養(yǎng)殖環(huán)境進行硫化氫濃度 的監(jiān)測顯得尤為必要 精品文檔 根據(jù)本方案的整體要求 本方案選擇電化學氣體傳感器 要求具有良好的 靈敏度 簡單的驅(qū)動電路 長使用壽命 易于標定 安裝和調(diào)試 六 氨氣濃度監(jiān)測六 氨氣濃度監(jiān)測 氨氣屬于堿性物質(zhì) 其溶解度很高 它常被吸附或溶解在畜禽的黏膜 潮 濕的墻壁和地面上 對皮膚組織有強烈的刺激和腐蝕性 它會破壞細胞膜的結(jié) 構(gòu) 雞在短期內(nèi)吸入少量的氨氣 可以被體液所吸收 最終變成尿素被排出體 外 但在一定程度上會降低雞的體質(zhì) 雞若生長在高濃度氨氣環(huán)境中 身體組 織會直接受到強烈的刺激 引起皮膚組織灼傷 使組織溶解 壞死 還能引起 中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹 中毒性肝病 心肌損傷等病癥 由于本方案氨氣傳感器主要用于畜舍內(nèi)部 環(huán)境濕度較大 又要考慮到成 本問題 因此 將選用電化學式氨氣傳感器 要求驅(qū)動電路簡單 良好的靈敏 度和長使用壽命 數(shù)據(jù)易于傳輸讀取 適合多數(shù)場合的安裝和拆卸 七 粉塵控制七 粉塵控制 禽舍內(nèi)的粉塵來源于谷物 墊料 羽毛 排泄物和微生物等 是病毒 細 菌 真菌孢子等有機物質(zhì)的載體 同時可能攜帶有害氣體和臭氣 粉塵微粒過 多會影響雞的采食 增重和生產(chǎn)性能 使機體的免疫力降低 患上各種呼吸系 統(tǒng)疾病 嚴重影響畜禽生產(chǎn)效益 粉塵危害工作人員的健康 研究表明 粉塵會 引起呼吸困難 哮喘 粉塵中毒綜合癥和支氣管炎 嚴重的情況會導致肺功能 衰竭 另外 粉塵通過氣體交換傳播到雞舍外 會使周邊環(huán)境在一定范圍內(nèi)受 到污染 為此 采用畜禽舍電凈化防疫系統(tǒng)這一綜合性技術(shù)裝備 該系統(tǒng)既可降低 有害氣體濃度又可除去粉塵 它可在禽舍內(nèi)建立空間電場控制網(wǎng)絡(luò) 而空間電 場控制網(wǎng)絡(luò)是由一定數(shù)量的絕緣子依據(jù)禽舍結(jié)構(gòu)對空間電場強度影響規(guī)律而合 理地懸置在棚梁上的 絕緣子之間由電極線連接在一起 該空間電極網(wǎng)絡(luò)由主 電源供電 空間電極與地面和建筑結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的強電場 高能帶電粒子 微 量臭氧能非常有效地除塵 除霧 除濕和殺滅空氣中和物體表面的病原微生物 八 視頻圖像監(jiān)控八 視頻圖像監(jiān)控 視頻監(jiān)控不僅可以監(jiān)控進入養(yǎng)雞場的人 包括外來人員和雞場養(yǎng)殖工人 而且還可以對雞場的環(huán)境和雞本身進行實時監(jiān)控 例如監(jiān)控死雞病雞等 監(jiān)控 精品文檔 攝像系統(tǒng)采用可變焦攝像頭 根據(jù)需要可隨時變焦 通過監(jiān)控平臺或手機等遠 程智能終端查看各養(yǎng)殖場的狀況了解雞的狀態(tài) 有利于對雞場進行更加及時 細致地管理 圖圖3 3 禽舍內(nèi)視頻圖像監(jiān)控禽舍內(nèi)視頻圖像監(jiān)控 2 1 2 通信組網(wǎng)設(shè)計通信組網(wǎng)設(shè)計 將根據(jù)禽舍養(yǎng)殖場建設(shè)具體情況 采用無線傳感網(wǎng) 有線通信 無線通信 相融合的綜合組網(wǎng)設(shè)計 在禽舍內(nèi)部采用無線傳感網(wǎng) 有線通信性能可靠 前 提投入低 無線通訊覆蓋范圍大 后期維護方便 1 基于 ZigBee 的無線傳感網(wǎng) 2 基于 RS485 或光纖的有線通信 3 基于 3G 4G GPRS 的無線通信 精品文檔 圖圖4 4 禽類智慧養(yǎng)殖通信組網(wǎng)禽類智慧養(yǎng)殖通信組網(wǎng) 2 1 3 禽類智慧養(yǎng)殖應(yīng)用系統(tǒng)禽類智慧養(yǎng)殖應(yīng)用系統(tǒng) 由精細飼養(yǎng)子系統(tǒng) 能耗控制子系統(tǒng) 疾病防檢子系統(tǒng)和糞便處理子系統(tǒng) 組成 一 精細飼養(yǎng)子系統(tǒng)一 精細飼養(yǎng)子系統(tǒng) 包括兩個主要模塊 自動投喂模塊 根據(jù)不同畜 禽 的生長模型 結(jié)合 畜 禽 個體的體重和月齡等情況 計算該個體 或小群體 的天進食量 分 時分量自動投喂 自動投喂設(shè)備 根據(jù)自動投喂模塊的分析結(jié)果 完成自動投 喂控制 當發(fā)生異常情況時自動報警 二 能耗控制子系統(tǒng)二 能耗控制子系統(tǒng) 將普通的白熾燈換成 led 節(jié)能燈 LED 照明系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率高 是白熾 燈的 5 倍左右 LED 燈具壽命長 發(fā)熱低 雞場能耗可以大大降低 還可防止 白熾燈破滅引起雞的猝死 最主要的是 LED 照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能化調(diào)控 可根據(jù)禽類生長的光需求特性來選擇不同的光色 光強和光周期參數(shù) 定制禽 類生長所需的最佳光源 安裝乳頭飲水器 它是一種自動化的供水系統(tǒng) 可以很好的解決真空飲水 器和普拉松飲水器易受到污染 不利于疫病的預防和控制 增加飼料消耗 不 利于糞便處理等缺點 三 疾病防檢子系統(tǒng)三 疾病防檢子系統(tǒng) 基于視頻圖像監(jiān)控技術(shù) 將由可變焦攝像頭構(gòu)建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)與紅外攝 像儀相結(jié)合 對雞舍內(nèi)的死雞 病雞進行實時監(jiān)測 可采用基于紅色區(qū)域提取 及二值邏輯與運算和基于物體輪廓提取和支持向量機的死雞探測算法對死雞進 行探測 還可使用紅外攝像儀對整個禽舍溫度進行監(jiān)測 如圖 5 所示 精品文檔 圖圖 5 5 禽類智慧養(yǎng)殖通信組網(wǎng)禽類智慧養(yǎng)殖通信組網(wǎng) 四 糞便處理子系統(tǒng) 人工清糞與糞便處理機相結(jié)合 建立沼氣池對禽舍內(nèi)的糞便統(tǒng)一管理 沼 氣池發(fā)酵后的沼渣 沼液 發(fā)酵充分是很好的有機食品的理想肥料 同時沼渣 又是一種很好的魚料這樣不僅實現(xiàn)環(huán)境的保護而且變廢為寶實現(xiàn)資源的再利用 同時沼氣可以用來發(fā)電 節(jié)省電力資源 2 14 禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺 養(yǎng)殖管理主要對種雞苗的育雛期 育成期 產(chǎn)蛋期 孵化期等飼養(yǎng)情況進 行管理 可記錄 統(tǒng)計各期的用料 用藥 防疫 體重 產(chǎn)蛋 孵化情況及各種 實際指標 并與標準指標進行比較分析 做到科學養(yǎng)殖 本方案提出的禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺由養(yǎng)殖 ERP 管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)采集軟件和數(shù)據(jù)查詢軟件構(gòu)成 一 養(yǎng)殖一 養(yǎng)殖 ERP 管理軟件功能模塊設(shè)計管理軟件功能模塊設(shè)計 養(yǎng)殖 ERP 管理系統(tǒng)功能模塊如下圖所示 精品文檔 圖圖 6 6 養(yǎng)殖養(yǎng)殖 ERP 管理系統(tǒng)功能模塊管理系統(tǒng)功能模塊 精品文檔 二 二 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的好壞直接影響到前期系統(tǒng)開發(fā) 系統(tǒng) 部署和后期的系統(tǒng)擴展和維護 因此數(shù)據(jù)庫設(shè)計尤為重要 在禽類智慧養(yǎng)殖信 息管理平臺中的數(shù)據(jù)種類包括實時測量數(shù)據(jù) 歷史數(shù)據(jù) 用戶登錄日志等 這 些數(shù)據(jù)問有可能重復 為了把這些數(shù)據(jù)信息合理的保存在數(shù)據(jù)庫中 更好的組 織起來 必須以某種的特定形式將這些數(shù)據(jù)加以關(guān)聯(lián) 在本系統(tǒng)數(shù)據(jù)中關(guān)系數(shù) 據(jù)庫設(shè)計如圖 7 所示 圖圖 7 7 養(yǎng)殖養(yǎng)殖 ERP 管理軟件功能模塊管理軟件功能模塊 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫按不同的功能分為以下幾個部分 1 區(qū)域表 本系統(tǒng)可以同時監(jiān)控多個區(qū)域 區(qū)域表記錄著區(qū)域名稱 地址 等信息 區(qū)域最大 2 養(yǎng)殖環(huán)境表 在一個養(yǎng)殖場中可能有多個養(yǎng)殖場 每個養(yǎng)殖場都有自己 的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備 區(qū)域表定義相關(guān)的名稱和地址等相關(guān)信息 是整個數(shù) 據(jù)庫的中心表 3 用戶表 是為遠程查詢系統(tǒng)設(shè)計的 只有登陸信息與數(shù)據(jù)庫中的信息匹 配上才能登陸到遠程查詢系統(tǒng) 增強系統(tǒng)的安全性 4 日志信息表 記錄用戶每次登陸的相關(guān)信息 例如登陸時間 操作記錄 等等 當系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題的時候 能夠溯源問題的源頭 及時解決問 精品文檔 題 5 最新數(shù)據(jù)表 記錄最近一次采集回來數(shù)據(jù)的信息 包括溫濕度 二氧化 碳濃度 氨氣濃度 硫化氫濃度 光照度和采集時間等等 6 歷史數(shù)據(jù)表 存儲所有采集回來的數(shù)據(jù) 方便用戶統(tǒng)計信息 7 報警上下限表 存儲相關(guān)環(huán)境信息報警的上下限值 當環(huán)境信息超過此 值時會報警 提示用戶采取相應(yīng)措施 8 錯誤信息表 存儲相關(guān)的錯誤信息 例如采集器無法采集數(shù)據(jù) 或者網(wǎng) 絡(luò)通訊異常等錯誤信息 當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況后 方便查找問題來源 快速解決問題 三 三 養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)采集軟件養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)采集軟件 該軟件基于 C S 架構(gòu) 主要負責禽舍養(yǎng)殖環(huán)境相關(guān)信息的錄入 數(shù)據(jù)的采 集 超限報警 數(shù)據(jù)存儲和本地實時數(shù)據(jù)顯示 查詢 修改等工作 并判斷環(huán) 境參數(shù)是否處于合理范圍內(nèi) 四 數(shù)據(jù)查詢軟件四 數(shù)據(jù)查詢軟件 該軟件基于 B S 架構(gòu) 是對外數(shù)據(jù)發(fā)布的平臺 查詢相關(guān)的禽舍環(huán)境信息 并提供相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)和趨勢圖等 該軟件利用 WWW 技術(shù) 在計算機服務(wù)器 中安裝 Web 服務(wù)軟件 通過 Web 站點和動態(tài)網(wǎng)頁 實現(xiàn)遠程聯(lián)網(wǎng) 進行 Internet 遠程數(shù)據(jù)查詢 監(jiān)測禽舍養(yǎng)殖環(huán)境信息的狀態(tài) 系統(tǒng)日志和操作記錄等 精品文檔 圖圖 8 8 登錄頁面登錄頁面 2 15 禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系統(tǒng)接口禽類智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)與全程溯源系統(tǒng)接口 分為軟件和硬件接口 其中軟件接口由禽類智慧養(yǎng)殖信息管理平臺提供 硬件接口采用電子腳環(huán)作為覆蓋禽類從生產(chǎn) 養(yǎng)殖 屠宰或生產(chǎn)加工 流 通到消費各個環(huán)節(jié)的 統(tǒng)一且唯一的 電子身份 選型決定因素包括 1 電子腳環(huán) 必須應(yīng)用直徑不大于 3 5CM 的小腳環(huán) 腳環(huán)需支持讀寫功能 腳環(huán)容量不小于 256bit 2 通道式讀寫器 遠距離讀卡器有效識讀距離達到 50CM 根據(jù)雞通過時的特點 遠距離讀卡器可以覆蓋雞的通過范圍 3 手持設(shè)備 手持機具備讀寫腳環(huán)功能 讀寫距離不低于 5CM 手持機可通過串口或藍牙方式與 PC 進行通訊 手持機提供編程接口 可支持應(yīng)用開發(fā) 精品文檔 圖圖 9 9 電子腳環(huán)電子腳環(huán) 2 2 全程溯源系統(tǒng)全程溯源系統(tǒng) 2 2 1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)概要流程業(yè)務(wù)系統(tǒng)概要流程 圖圖 10 10 全程溯源系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)概要流程全程溯源系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)概要流程 2 2 2 主要模塊建設(shè)主要模塊建設(shè) 統(tǒng)一信息標準平臺 統(tǒng)一身份認證系統(tǒng) 過程跟蹤模塊 數(shù)據(jù)中心 預警 自動上報模塊 數(shù)據(jù)信息管理模塊 公共數(shù)據(jù)交換平臺 網(wǎng)絡(luò)安全體系是禽類 產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容 具體如下 1 統(tǒng)一的信息標準平臺的建設(shè) 統(tǒng)一的信息標準平臺的建設(shè) 規(guī)范禽類養(yǎng)殖及食品溯源的管理標識規(guī)則 為確保數(shù)據(jù)的完整性 準確性與一致性提供依據(jù) 2 統(tǒng)一身份標簽認證系統(tǒng)建設(shè) 統(tǒng)一身份標簽認證系統(tǒng)建設(shè) 建立統(tǒng)一的身份認證中心 集中進行禽類 身份認證 保證禽類及其產(chǎn)品的電子身份的唯一性與真實性 提高整個 產(chǎn)品鏈條系統(tǒng)的安全性 3 過程跟蹤模塊建設(shè) 過程跟蹤模塊建設(shè) 對某個檢驗活動從開始到結(jié)束完整的狀態(tài)跟蹤及反 饋處理 4 數(shù)據(jù)中心建設(shè) 數(shù)據(jù)中心建設(shè) 建設(shè)一個為整個養(yǎng)殖 生產(chǎn) 加工和銷售鏈條服務(wù)的數(shù) 精品文檔 據(jù)中心 保證數(shù)據(jù)實時更新和高度一致 5 預警自動上報模塊建設(shè) 預警自動上報模塊建設(shè) 根據(jù)數(shù)據(jù)中心獲得的檢測數(shù)據(jù)及時與信息標準 平臺的相關(guān)判定法則相比較 自動判斷某過程是否出現(xiàn)異常情況并及時 上報處理 6 數(shù)據(jù)信息管理模塊建設(shè) 數(shù)據(jù)信息管理模塊建設(shè) 日常檢測數(shù)據(jù) 監(jiān)管數(shù)據(jù) 包括正常 異常數(shù)據(jù) 錄入系統(tǒng) 供數(shù)據(jù)統(tǒng) 計研究之用 各類檢測 監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢 統(tǒng)計功能 某個獨立過程的跟蹤查詢 確保各環(huán)節(jié)溯源的可行性和可靠性 7 公共數(shù)據(jù)交換平臺建設(shè) 公共數(shù)據(jù)交換平臺建設(shè) 建立一個跨網(wǎng)段 跨路由 突破地域限制和軟 硬件不兼容問題的溯源產(chǎn)品數(shù)據(jù)上傳 交流和共享的平臺 將分散 異 構(gòu)的信息和數(shù)據(jù)資源進行聚合 通過統(tǒng)一的訪問入口 實現(xiàn)各環(huán)節(jié)溯源 數(shù)據(jù)資源和互聯(lián)網(wǎng)資源 各種應(yīng)用系統(tǒng)跨數(shù)據(jù)庫 跨系統(tǒng)平臺的無縫接 入和集成 8 網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè) 網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè) 建立溯源產(chǎn)品全鏈條的網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全體系 保證溯源網(wǎng)絡(luò)的安全 保證關(guān)鍵數(shù)據(jù) 關(guān)鍵應(yīng)用模塊的安全 實現(xiàn)溯源 系統(tǒng)及其各子系統(tǒng)的安全高效運行 2 2 3 系統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 禽類信息化養(yǎng)殖及全程溯源系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)主要由三個層次 二級節(jié)點和 一個數(shù)據(jù)中心與基礎(chǔ)構(gòu)架平臺構(gòu)成 三個層次