標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)(發(fā)明 第2稿)

1、說 明 書 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種養(yǎng)殖行業(yè)雞舍的養(yǎng)殖信息的監(jiān)控與管理，尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對大規(guī)模養(yǎng)雞場的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測與實(shí)時控制并能夠遠(yuǎn)程監(jiān)管的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。背景技術(shù) 近年來隨著養(yǎng)殖規(guī)模的增大，其對養(yǎng)殖環(huán)境及養(yǎng)殖過程提出了更加嚴(yán)格的要求。為了適應(yīng)大規(guī)模養(yǎng)殖的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖控制的自動化、信息化和智能化，設(shè)計出了一種標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對集團(tuán)式大規(guī)模養(yǎng)雞場的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測與實(shí)時控制并能夠遠(yuǎn)程監(jiān)管的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，具有較高的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價值及市場前景。中國專利申請201310239821.6公開了一種

2、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雞舍環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集系統(tǒng)中多點(diǎn)布局的采集節(jié)點(diǎn)采集雞舍環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)通過ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。同時，本發(fā)明的采集系統(tǒng)還包括若干個WiFi 攝像頭，WiFi 攝像頭采集的視頻信息通過WiFi 網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)讀取采集系統(tǒng)所發(fā)送的環(huán)境參數(shù)和視頻信息，顯示、分析數(shù)據(jù)并發(fā)出控制命令，該控制命令經(jīng)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至下位機(jī)控制系統(tǒng)，下位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所接收的控制信息直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該專利通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和WiFi網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對大規(guī)模養(yǎng)雞場的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測與實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)了對溫度，濕度和有害氣體

3、等的檢測。其相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)有以下不足：1. 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)不僅可以使用上位計算機(jī)對養(yǎng)殖環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)控，還結(jié)合Android平臺，允許用戶使用智能手機(jī)安裝相應(yīng)APP軟件實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息的監(jiān)控與管理。2. 傳統(tǒng)的ZigBee單跳、主從通信方式存在通信效率較低、時延較大以及長距離通信可靠性不是十分理想等問題。因此標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用分布式檢測，多跳對等通信方式形成網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并設(shè)計冗余通信鏈路以提高系統(tǒng)的工業(yè)可靠性。 3. 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)中的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)并非簡單地將環(huán)境參數(shù)信息集成，而是實(shí)現(xiàn)環(huán)

4、境信息、投料信息、投藥信息和免疫疾病信息、統(tǒng)計與趨勢分析，然后利用關(guān)聯(lián)規(guī)則，分析環(huán)境信息、投料信息、投藥信息和免疫與疾病信息與生長行為、生理狀態(tài)之間的關(guān)系，給出養(yǎng)殖優(yōu)化的建議方案，為食品安全監(jiān)管可溯源提供決策支持。這方面的研究目前國內(nèi)外都還是空白。中國專利ZL201020573986.9公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括采集禽舍環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理中心，所述匯聚節(jié)點(diǎn)和管理中心通過3G 網(wǎng)絡(luò)相連，所述傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相連并傳送溫度數(shù)據(jù)和控制命令。該專利實(shí)現(xiàn)了對禽舍環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集和管理，并使用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)匯聚節(jié)點(diǎn)和管理中心之間的通信，

5、其相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)有以下不足：1. 其實(shí)現(xiàn)了雞舍環(huán)境溫度的監(jiān)控，并沒有考慮了除溫度之外的濕度，有毒有害氣體對養(yǎng)殖過程的影響，缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化雞舍建設(shè)的概念，不能形成體系。 2. 相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)，其缺乏必要的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)肉雞生長全過程的監(jiān)測與控制，從而為食品安全監(jiān)管的可溯源提供數(shù)據(jù)支持。 3. 由于雞舍內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，傳感器節(jié)點(diǎn)間相互的距離很短，環(huán)境參數(shù)的分布不均勻，因此采用ZigBee樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可靠性不是十分理想，該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于整個通信鏈路上有一個節(jié)點(diǎn)壞掉，通信中斷，沒有可選的路徑。因此，標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息

6、監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用分布式檢測，多跳對等通信方式形成網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并設(shè)計冗余通信鏈路以提高系統(tǒng)的工業(yè)可靠性。另外，信號衰減和干擾等各種在長距離無線信號傳播過程中遇到的問題通過多跳通信方式可以有效地避免。中國專利ZL201220024968.4公開了一種養(yǎng)殖場綜合管理系統(tǒng)，包括料塔稱重喂料系統(tǒng)和養(yǎng)殖物成長檢測系統(tǒng)以及與料塔稱重喂料系統(tǒng)和養(yǎng)殖物成長檢測系統(tǒng)相連的控制中心。該專利可以實(shí)現(xiàn)自動定時喂料以及雞舍氣候調(diào)節(jié)和監(jiān)控，其主要特征是對進(jìn)料量做到較為精確的統(tǒng)計。相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)有以下不足：1. 其可以實(shí)現(xiàn)對雞舍內(nèi)溫濕度的監(jiān)控，并沒有考慮二氧化碳等氣體對雞舍內(nèi)環(huán)境的影響，缺

7、乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化雞舍建設(shè)的概念。 2. 其重點(diǎn)在于精確統(tǒng)計進(jìn)料量，缺少養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)，無法對雞舍環(huán)境信息和養(yǎng)殖信息進(jìn)行融合和記錄，從而為后續(xù)的養(yǎng)殖和食品安全監(jiān)管提供支持。中國專利申請201110104940.1公開了一種適用于舍飼雞舍環(huán)境指標(biāo)智能化監(jiān)控決策系統(tǒng)及其在養(yǎng)殖現(xiàn)場的應(yīng)用，該系統(tǒng)由環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時采集器、中樞控制系統(tǒng)、顯示終端及部分中繼器等組成，該系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測雞舍內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳、一氧化碳、氨氣、硫化氫和空氣濁度等主要影響雞舍環(huán)境質(zhì)量的8 個指標(biāo)，并依據(jù)雞舍環(huán)境指標(biāo)變化提供自動或?qū)＜易稍兪降臎Q策，啟動和關(guān)閉雞舍內(nèi)照明、風(fēng)機(jī)( 扇)、加溫和濕簾等設(shè)備。該專利實(shí)現(xiàn)了對雞舍

8、內(nèi)基本環(huán)境信息（溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳、一氧化碳、氨氣、硫化氫和空氣污濁度）的采集，并對其進(jìn)行相應(yīng)控制。其相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)有以下不足：1. 相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)，其缺乏必要的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)，只能對單一雞舍環(huán)境信息進(jìn)行采集，當(dāng)雞舍數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模時，無法對大規(guī)模雞舍的環(huán)境信息和養(yǎng)殖信息進(jìn)行融合和記錄，從而為后續(xù)的養(yǎng)殖和食品安全監(jiān)管提供支持。2. 養(yǎng)殖環(huán)境控制系統(tǒng)是一個多變量、時延、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。自動或?qū)＜易稍兪降臎Q策方式因其魯棒性不能滿足控制需求，預(yù)測控制精度較低。標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用將遺傳算法應(yīng)用于模糊控制

9、的集成智能控制方法。集成智能控制算法結(jié)合了遺傳算法與模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制精度。中國專利申請201010238367.9公開了一種養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，包括：信息獲取模塊，用于獲取養(yǎng)殖現(xiàn)場信息；信息處理模塊，與所述信息獲取模塊電性連接，用于對所述養(yǎng)殖現(xiàn)場信息與養(yǎng)殖參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，并得出數(shù)據(jù)分析結(jié)果；決策支持模塊，與所述信息處理模塊電性連接，用于根據(jù)所述信息處理模塊所得出的所述數(shù)據(jù)分析結(jié)果生成調(diào)度控制指令，來對所述養(yǎng)殖現(xiàn)場信息進(jìn)行控制。該專利實(shí)現(xiàn)了對雞舍環(huán)境信息的檢測與監(jiān)控，并通過與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出分析結(jié)果，從而操作執(zhí)行器對養(yǎng)殖現(xiàn)場進(jìn)行控制。其相對于標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)有以

10、下不足：1. 其缺乏必要的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)，無法對大規(guī)模雞舍的環(huán)境信息和養(yǎng)殖信息進(jìn)行融合和記錄，從而為后續(xù)的養(yǎng)殖和食品安全監(jiān)管提供支持。2. 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)化雞舍建設(shè)概念和Android平臺相結(jié)合，不僅可以使用上位計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，還可以使用手機(jī)安裝相應(yīng)APP軟件實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理。32. 養(yǎng)殖環(huán)境控制系統(tǒng)是一個多變量、時延、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。不能簡單地通過與參考數(shù)據(jù)對比得出分析結(jié)果與控制方案。標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理過程中采用集成控制方法，充分考慮空氣質(zhì)量和溫濕度之間的矛盾調(diào)節(jié)和多傳感器信息的融合問題，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的最

11、優(yōu)化控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)，包括：實(shí)時監(jiān)測當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境中的環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時控制的雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)；分別與養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)。所述養(yǎng)殖環(huán)境檢測系統(tǒng)基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)組建分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對雞舍溫濕度、氨氣、二氧化碳、風(fēng)速和用料量的實(shí)時監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布在雞舍內(nèi)部，負(fù)責(zé)采集雞舍內(nèi)部的環(huán)境信息與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的采集，并通過局域

12、網(wǎng)的方式接入到本地客戶端。所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感節(jié)點(diǎn)、CO2傳感節(jié)點(diǎn)、NH3傳感節(jié)點(diǎn)、料量狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基于Zigbee協(xié)議的樹形網(wǎng)絡(luò)，所有傳感節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)屬性均為Endvice, 能任意掛裝在整個養(yǎng)殖環(huán)境中，自主通過鄰近的Router路由加入整個網(wǎng)絡(luò)；Endvice將包含有傳感信息的自定義數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)包經(jīng)Router路由發(fā)送到Coordinator；Coordinator通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊與運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的本地PC機(jī)建立局域網(wǎng)，通過該局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)包上傳至PC機(jī)上以供分析處理及上傳分享；此外，這些傳感節(jié)點(diǎn)為定時對當(dāng)前環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀

13、態(tài)進(jìn)行采樣；在非采樣期間，核心模塊進(jìn)入休眠模式，休眠電流為10uA級，降低了監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的功耗，從而保證了在40天的整個養(yǎng)殖周期中，蓄電池足以滿足節(jié)點(diǎn)的電能供給。所述雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)對養(yǎng)殖環(huán)境檢測系統(tǒng)采集到的環(huán)境參數(shù)建模分析，由PLC控制系統(tǒng)對雞舍濕簾、通風(fēng)機(jī)，暖風(fēng)機(jī)實(shí)時控制，進(jìn)而改善雞舍養(yǎng)殖環(huán)境。所述養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)分為本地客戶端和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，在由本地PC機(jī)與協(xié)調(diào)器Coordinator所組成的局域網(wǎng)中，協(xié)調(diào)器通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接收的固定數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)包，通過固定的端口上傳至本地PC機(jī)并存檔；本地客戶端對接收到的數(shù)據(jù)包解析，生成相應(yīng)的溫濕度統(tǒng)計信息曲線，并實(shí)時顯示養(yǎng)殖參數(shù)，存儲歷史數(shù)據(jù)，

14、建立生長模型曲線，具備查詢和錄入功能，能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖周期內(nèi)某一時間段內(nèi)養(yǎng)殖參數(shù)的查詢，并能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖管理人員對用藥量、雞只健康及死亡信息的錄入，為智能決策提供依據(jù)；本地客戶端接收的數(shù)據(jù)，通過有線或者無線的接入方式通過公共網(wǎng)絡(luò)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，遠(yuǎn)程用戶通過Internet訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的方式，實(shí)時監(jiān)測雞舍內(nèi)部的情況，為優(yōu)化養(yǎng)殖策略提供決策支持；另一方面能為食品安全監(jiān)管可溯源提供數(shù)據(jù)支撐，同時權(quán)限用戶能通過PC、手機(jī)智能終端設(shè)備查看相應(yīng)的養(yǎng)殖信息。本地客戶端加入了報警功能，養(yǎng)殖人員通過本地客戶端對不同養(yǎng)殖周期相應(yīng)的溫度、濕度、CO2濃度、NH3濃度、風(fēng)速參數(shù)閾值進(jìn)行設(shè)置，若當(dāng)前的養(yǎng)殖環(huán)境闡述超出該范圍后

15、，系統(tǒng)便會啟動報警器，通過不同的聲光報警來提示養(yǎng)殖場管理人員當(dāng)前的危險信息。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模養(yǎng)雞場的環(huán)境信息進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測、實(shí)時控制及遠(yuǎn)程監(jiān)管，降低了成本，提高了效率。我國在環(huán)境控制研究領(lǐng)域目前還處于起步階段，雖然隨著科技進(jìn)步，環(huán)境監(jiān)控方面的研究日益增多，但都存在著些許不足，與國外還有一定差距。國內(nèi)外采用的控制技術(shù)也還是以經(jīng)典的控制技術(shù)為主，但由于雞舍環(huán)境控制是一個具有純滯后、非線性、時變并且?guī)в胁淮_定性的復(fù)雜系統(tǒng)控制，對于此類由于環(huán)境復(fù)雜而帶來的不確定性問題都缺乏有效的解決手段。標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)相對于以往類似設(shè)計主要有以下創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍

16、環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)不僅可以使用上位計算機(jī)對養(yǎng)殖環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)控，還結(jié)合Android平臺，允許用戶使用智能手機(jī)安裝相應(yīng)APP軟件實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息的監(jiān)控與管理。 2. 標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)中的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)并非簡單地將環(huán)境參數(shù)信息集成，而是通過肉雞個體的生命體征參數(shù)檢測，同時記錄肉雞生命周期的關(guān)鍵信息，將這些信息與環(huán)境參數(shù)信息集成，建立肉雞生命周期信息管理系統(tǒng)，為食品安全監(jiān)管可溯源提供決策支持，這方面的研究目前國內(nèi)外都還是空白。 3. 在傳統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，單跳、主從通信方式存在通信的效率較低、時延較大以及長距離通信可靠性不是十分理想等問題。因此標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與

17、養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用分布式檢測，多跳對等通信方式形成網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并設(shè)計冗余通信鏈路以提高系統(tǒng)的工業(yè)可靠性。另外，信號衰減和干擾等各種在長距離無線信號傳播過程中遇到的問題通過多跳通信方式可以有效地避免。 4. 養(yǎng)殖環(huán)境控制系統(tǒng)是一個多變量、時延、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。自動或?qū)＜易稍兪降臎Q策方式因其魯棒性不能滿足控制需求，預(yù)測控制精度較低。標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用將遺傳算法應(yīng)用于模糊控制的集成智能控制方法。集成智能控制算法結(jié)合了遺傳算法與模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制精度。附圖說明圖1 是一個實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖2 是養(yǎng)殖環(huán)境檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3 是雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4 是

18、監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計圖。;圖5 是分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖;圖6 是系統(tǒng)總體流程結(jié)構(gòu)圖;圖7 是模糊控制原理圖;圖8 是遺傳算法流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1給出了本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)化雞舍與養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。標(biāo)準(zhǔn)化雞舍與養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)由養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)及養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)三部分組成。養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是為了實(shí)時監(jiān)測當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境中的環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)而設(shè)計，主要由溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感節(jié)點(diǎn)、CO2傳感節(jié)點(diǎn)、NH3傳感節(jié)點(diǎn)、料量狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)等組成。雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)時控制，本系統(tǒng)基于養(yǎng)殖環(huán)境

19、檢測系統(tǒng)所提供的參數(shù)以及前臺所提供的決策信息，控制雞舍內(nèi)部的風(fēng)機(jī)、側(cè)風(fēng)窗、濕簾、灑水器、暖風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行，以保證當(dāng)前雞舍內(nèi)部環(huán)境保持在適宜當(dāng)前雞齡肉雞生長的范圍內(nèi)。養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)分為本地客戶端和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，本地客戶端實(shí)時顯示養(yǎng)殖參數(shù)，具備查詢和錄入功能，同時將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)中心，為優(yōu)化養(yǎng)殖策略提供決策支持，另一方面可為食品安全監(jiān)管可溯源提供數(shù)據(jù)支撐，同時權(quán)限用戶可通過PC、手機(jī)等智能終端設(shè)備查看相應(yīng)的養(yǎng)殖信息。圖2給出了養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本系統(tǒng)底層的傳感節(jié)點(diǎn)采用的是自主開發(fā)的多種無線低功耗傳感節(jié)點(diǎn)。主要包括溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感節(jié)點(diǎn)、CO2傳感節(jié)點(diǎn)、NH3傳感節(jié)點(diǎn)、料量狀態(tài)

20、監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)等。該傳感網(wǎng)絡(luò)為基于Zigbee協(xié)議的樹形網(wǎng)絡(luò)，所有傳感節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)屬性均為Endvice, 可任意掛裝在整個養(yǎng)殖環(huán)境中，自主通過鄰近的Router路由加入整個網(wǎng)絡(luò)。Endvice將包含有傳感信息的自定義數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)包經(jīng)Router路由發(fā)送到Coordinator。Coordinator通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊與運(yùn)行監(jiān)控的本地PC機(jī)建立局域網(wǎng)，通過該局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)包上傳至PC機(jī)上以供分析處理及上傳分享。此外，這些傳感節(jié)點(diǎn)為定時對當(dāng)前環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采樣。在非采樣期間，核心模塊進(jìn)入休眠模式，休眠電流為10uA級，大大降低了監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的功耗，從而保證了在40天左右的整個養(yǎng)

21、殖周期中，蓄電池足以滿足節(jié)點(diǎn)的電能供給。圖3給出了養(yǎng)殖環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)核心控制器采用的是PLC，以實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)時控制。本系統(tǒng)基于養(yǎng)殖環(huán)境檢測系統(tǒng)所提供的參數(shù)以及前臺所提供的決策信息，控制雞舍內(nèi)部的風(fēng)機(jī)、側(cè)風(fēng)窗、濕簾、灑水器、暖風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行，以保證當(dāng)前雞舍內(nèi)部環(huán)境保持在適宜當(dāng)前雞齡肉雞生長的范圍內(nèi)。圖4給出了監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計圖。養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)分為本地客戶端和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。在由本地PC機(jī)與協(xié)調(diào)器Coordinator所組成的局域網(wǎng)中，協(xié)調(diào)器通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接收的固定數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)包，通過固定的端口上傳至本地PC機(jī)并存檔。本地客戶端對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，生

22、成相應(yīng)的溫濕度統(tǒng)計信息曲線，并實(shí)時顯示CO2、風(fēng)速等養(yǎng)殖參數(shù)。同時本地客戶端具備查詢和錄入功能，可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖周期內(nèi)某一時間段內(nèi)養(yǎng)殖參數(shù)的查詢，并可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖管理人員對用藥量、雞只健康及死亡信息的錄入。此外，該客戶端加入了報警功能，養(yǎng)殖人員通過本地客戶端對不同養(yǎng)殖周期相應(yīng)的溫度、濕度、CO2濃度、NH3濃度、風(fēng)速等參數(shù)閾值進(jìn)行設(shè)置，若當(dāng)前的養(yǎng)殖環(huán)境闡述超出該范圍后，系統(tǒng)便會啟動報警器，通過不同的聲光報警來提示養(yǎng)殖場管理人員當(dāng)前的危險信息。同時客戶端將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)中心，為優(yōu)化養(yǎng)殖策略提供決策支持，另一方面可為食品安全監(jiān)管可溯源提供數(shù)據(jù)支撐，同時權(quán)限用戶可通過PC、手機(jī)等智能終端設(shè)備查看相應(yīng)的養(yǎng)

23、殖信息。圖5給出了分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。其中ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用多跳對等通信方式形成網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 圖6給出了系統(tǒng)總體流程結(jié)構(gòu)圖。傳感器節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，通過傳感器采集環(huán)境信息，設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)幀，啟動數(shù)據(jù)發(fā)送程序，將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接或者通過路由機(jī)制到達(dá)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，通過協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)接收程序并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，解析成應(yīng)用層能夠識別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，調(diào)用串口數(shù)據(jù)發(fā)送程序發(fā)送到計算機(jī)客戶端。圖7給出了模糊控制的原理圖。系統(tǒng)采集被控制量的精確值與給定值比較，得到控制量偏差e作為模糊控制器的一個輸入，經(jīng)過模糊化得到模糊量E，模糊量E可以用模糊語言表示，得到模糊量E的一個集合。

24、按照模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理得到模糊空置量U。 圖8給出了遺傳算法流程圖。遺傳算法是將待優(yōu)化參數(shù)組按照特定的適應(yīng)函數(shù)和遺傳操作對各參數(shù)進(jìn)行篩選，將適應(yīng)度高的參數(shù)保留，組成新的參數(shù)組，新群體保留上一代有用信息的同時引入新的優(yōu)良個體。這樣，不斷循環(huán)，逐漸提高組群內(nèi)個體的適應(yīng)值，直到滿足特定條件，此時群體中適應(yīng)度最高的就是待優(yōu)化參數(shù)的最優(yōu)解。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。- 7 -說 明 書 附 圖圖1圖2圖3圖4圖5

25、圖6圖7圖8- 3 -權(quán) 利 要 求 書1.一種標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)，其特征是，包括：實(shí)時監(jiān)測當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境中的環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時控制的雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)；分別與養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)，其特征是，所述養(yǎng)殖環(huán)境檢測系統(tǒng)基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)組建分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對雞舍溫濕度、氨氣、二氧化碳、風(fēng)速和用料量的實(shí)時監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布在雞舍內(nèi)部，負(fù)責(zé)采集雞舍內(nèi)部的環(huán)境信息與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的采集，并通過局域網(wǎng)的方式接入到本地客

26、戶端。3.如權(quán)利要求2所述的標(biāo)準(zhǔn)化雞舍環(huán)境與養(yǎng)殖信息監(jiān)控及管理系統(tǒng)，其特征是，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感節(jié)點(diǎn)、CO2傳感節(jié)點(diǎn)、NH3傳感節(jié)點(diǎn)、料量狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基于Zigbee協(xié)議的樹形網(wǎng)絡(luò)，所有傳感節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)屬性均為Endvice, 能任意掛裝在整個養(yǎng)殖環(huán)境中，自主通過鄰近的Router路由加入整個網(wǎng)絡(luò)；Endvice將包含有傳感信息的自定義數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)包經(jīng)Router路由發(fā)送到Coordinator；Coordinator通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊與運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的本地PC機(jī)建立局域網(wǎng)，通過該局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)包上傳至PC機(jī)上以供分析處理及上傳分享；此外，這些傳感節(jié)點(diǎn)為定時對當(dāng)前環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采樣；在非采樣期間，核心模塊進(jìn)入休眠模式，休眠電流為10uA級，降低了監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的功耗，從而保證了在40天的整個養(yǎng)殖周期中，蓄電池足以滿足節(jié)點(diǎn)的電能