一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，數據采集終端，數據采集終端由實時采集養殖環境信息數據的感知模塊和實時顯示環境數據并將數據轉發至服務器端的轉發模塊組成，感知模塊與轉發模塊通過ZigBee無線通信協議雙向通信，轉發模塊與服務器端通過GPRS網絡雙向通信，服務器端與客戶端雙向通訊。本發明還公開了一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測方法。用戶可以在客戶端進行查詢當前的環境信息數據，并根據畜禽養殖中蛋雞所需的合適環境參數信息標準，對蛋雞養殖環境中的風機和濕簾做出相應的控制措施。本發明設計節省人力、能夠優化控制，對畜禽養殖業的生產具有很好的促進作用。
【專利說明】一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統及方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及蛋雞養殖業和物聯網應用技術領域，尤其是一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統及方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]隨著農村經濟結構調整和農業產業化進程的加快，畜禽養殖業作為農村產業化進程中最重要的一面，越來越受到國家和社會的重視，規模的擴大使得雞舍環境發生了很大的變化，并造成了肉雞發病率提高和疫情傳播加劇，對傳統的養殖模式提出了嚴峻的挑戰。實行大規模養殖的標準化、規范化，并進一步實現養殖控制的自動化、信息化和智能化，從而降低發病率、控制疫情傳播，已迫在眉睫。隨著物聯網技術的發展，養殖業智能化逐漸成為一個趨勢，世界上領先的畜禽設備公司大力研發更加先進、更加實用的養殖環境監控系統。
[0005]目前的養殖環境監測都是采用定點、單一參數現場測量，無法對多重參數進行集成，而且用戶體驗差、誤差較大，無法準確地反應養殖環境的實時狀態。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的首要目的在于提供一種使用戶可以實時監測蛋雞養殖的環境信息，及時根據生產實踐做出相應的管控措施，提高蛋雞養殖生產效率，節省勞動力成本的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統。
[0008]為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，數據采集終端，數據采集終端由實時采集養殖環境信息數據的多個感知模塊和實時顯示環境數據并將數據轉發至服務器端的轉發模塊組成，感知模塊與轉發模塊通過ZigBee無線通信協議雙向通信，轉發模塊與服務器端通過GPRS網絡雙向通信，服務器端與客戶端雙向通訊。
[0009]所述感知模塊包括用于采集雞舍環境中溫度和濕度指標的溫濕度一體化傳感器、用于采集寄社中氨氣和硫化氫含量的氣體傳感器、用于采集雞舍內過道和風機口風速的風速傳感器、用于采集粉塵含量的PM傳感器以及用于采集不同感知節點處的光照強度的光照傳感器，所述溫濕度一體化傳感器、氣體傳感器、風速傳感器、PM傳感器和光照傳感器均與信號調理電路雙向通訊，信號調理電路與A/D轉換模塊雙向通訊，A/D轉換模塊與第一微控制器M⑶雙向通訊，第一微控制器MCU的輸入輸出端分別與第一 XBee無線通信模塊、MAX3232串口通信模塊和EEPROM相連。
[0010]所述轉發模塊包括用于與感知模塊通信的第二XBee無線通信模塊，其輸入輸出端通過第一 USART 口與第二微控制器M⑶的第一輸入輸出端相連，第二微控制器M⑶的第二輸入輸出端接JTAG接口，第二微控制器M⑶的第三輸入輸出端通過第二USART口與GPRS遠程通訊模塊雙向通信，第二微控制器M⑶的輸入端接鍵盤，第二微控制器M⑶的輸出端與IXD顯示模塊的輸入端相連。
[0011 ] 所述第一微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
[0012]所述第二微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。
[0013]所述客戶端包括PC機和移動終端。
[0014]本發明的另一目的在于提供一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)上電后系統初始化，客戶端發送采集命令，轉發節點接收到采集指令，讀取指令信息，指令信息包括節點編號以及要采集的參數，并將該指令信息發送至相應編號的感知節占.V ，
(2)感知節點接收到采集指令后，各傳感器采集相應的、、空氣溫濕度、光照、PM和風速數據，參數信息采集完成后上傳至轉發模塊；
(3)轉發模塊將接收到的環境信息數據通過GPRS網絡傳送到遠程的服務器端進行存儲；
(4)用戶通過PC機或者移動終端查看環境信息數據并作出相應的控制。
[0015]由上述技術方案可知，本發明通過感知模塊中的溫濕度一體化傳感器、光照傳感器、氣體傳感器、PM傳感器等采集蛋雞養殖環境中的相關數據信息;通過XBee通信模塊將數據傳輸到轉發模塊;轉發模塊根據鍵盤的預先設置，顯示當前的環境信息，并通過配置的GPRS遠程通訊模塊將環境信息數據轉發到遠程的服務器端，用戶可以在客戶端進行查詢當前的環境信息數據，并根據畜禽養殖中蛋雞所需的合適環境參數信息標準，對蛋雞養殖環境中的風機和濕簾做出相應的控制措施。本發明設計節省人力、能夠優化控制，對畜禽養殖業的生產具有很好的促進作用。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的系統結構框圖；
圖2、圖3分別為圖1中感知模塊、轉發模塊的模塊結構框圖；
圖4為本發明的方法流程圖。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，數據采集終端10，數據采集終端10由實時采集養殖環境信息數據的多個感知模塊11和實時顯示環境數據并將數據轉發至服務器端20的轉發模塊12組成，感知模塊11與轉發模塊12通過ZigBee無線通信協議雙向通信，轉發模塊12與服務器端20通過GPRS網絡雙向通信，服務器端20與客戶端30雙向通訊。所述客戶端30包括PC機31和移動終端32。
[0020]如圖2所示，所述感知模塊11包括用于采集雞舍環境中溫度和濕度指標的溫濕度一體化傳感器、用于采集寄社中氨氣和硫化氫含量的氣體傳感器、用于采集雞舍內過道和風機口風速的風速傳感器、用于采集粉塵含量的PM傳感器以及用于采集不同感知節點處的光照強度的光照傳感器，所述溫濕度一體化傳感器、氣體傳感器、風速傳感器、PM傳感器和光照傳感器均與信號調理電路雙向通訊，信號調理電路與A/D轉換模塊雙向通訊，A/D轉換模塊與第一微控制器M⑶雙向通訊，第一微控制器MCU的輸入輸出端分別與第一 XBee無線通信模塊、MAX3232串口通信模塊和EEPROM相連。
[0021]如圖3所示，所述轉發模塊12包括用于與感知模塊11通信的第二 XBee無線通信模塊，其輸入輸出端通過第一 USART 口與第二微控制器MCU的第一輸入輸出端相連，第二微控制器MCU的第二輸入輸出端接JTAG接口，第二微控制器MCU的第三輸入輸出端通過第二USART 口與GPRS遠程通訊模塊雙向通信，第二微控制器M⑶的輸入端接鍵盤，第二微控制器MCU的輸出端與LCD顯示模塊的輸入端相連。所述第一微控制器MCU和第二微控制器M⑶均采用 STM32FM103VBT6 芯片。
[0022 ]如圖4所示，本方法包括下列順序的步驟:
(1)上電后系統初始化，客戶端30發送采集命令，轉發節點接收到采集指令，讀取指令信息，指令信息包括節點編號以及要采集的參數，并將該指令信息發送至相應編號的感知節點；
(2)感知節點接收到采集指令后，各傳感器采集相應的、、空氣溫濕度、光照、PM和風速數據，參數信息采集完成后上傳至轉發模塊12;
(3)轉發模塊12將接收到的環境信息數據通過GPRS網絡傳送到遠程的服務器端20進行存儲；
(4)用戶通過PC機31或者移動終端32查看環境信息數據并作出相應的控制。
[0023]以下結合圖1至圖4對本發明作進一步的說明。
[0024]在感知模塊11中，EEPROM進行對感知節點的傳感器采集規則進行多級配置;第一XBee無線通信模塊負責將環境信息數據傳送到轉發模塊12;在轉發模塊12中，所述第二XBee無線通信模塊接收感知模塊11傳送的實時環境數據，鍵盤可以對感知節點采樣周期進行設置，LCD顯示模塊對當前的采集數據進行顯示，GPRS遠程通訊模塊負責將環境信息數據通過蜂窩網遠程傳輸到服務器端20。農戶可以通過WEB端即PC機31或者移動終端32來進行當前環境信息數據的查詢并根據生產實踐經驗結合當前環境數據進行分析并做出相應的控制操作，控制操作包括開啟和關閉濕簾、開啟風機的高、中、低檔。
[0025]STM32FM103VBT6芯片內部具有供電監控器、電壓調節器等電源管理模塊，并且支持低功耗模式，采用2.0-3.6V為內核和I/O引腳供電，其中VDD(2.0-3.6V)提供I/O引腳與內部調壓器的供電;VDDA(2.0-3.6V)為ADC、復位模塊、RC振蕩器和PLL的模擬部分提供供電。
[0026]GPRS是通用分組無線服務技術的簡稱，通常被描述成為2.5G，它利用GSM網絡中未使用的TDMA信道，提供中速的數據傳遞;GPRS網絡主要包括GPRS骨干網、GGSN、SGSN、本地位置寄存器HLR、移動交換中心、移動臺、分組數據網絡等;數據速率可以高達114Kbps，完全滿足蛋雞養殖環境監測系統的需要。
[0027]各個傳感器采集的信號值經過信號調理電路進行相應的流壓轉換、濾波調整，再由第一微控制器MCU經過A/D轉換模塊進行采集。最終將采集的參數值經過第一 XBee無線通信模塊傳送到轉發模塊12IAX3232串口通信模塊用來將外部配置好的傳感器數據寫入STM32F103VBT6芯片的EEPROM中，EEPROM中存儲著感知節點的初始化信息。
[0028]轉發模塊12的第二XBee無線通信模塊與感知節點的第一 XBee無線通信模塊進行通信，既可以接受來自轉發模塊12第二微控制器MCU的采集指令，同時又能夠將感知模塊11上報的環境數據上報給轉發模塊12中第二微控制器MCUt3GPRS遠程通訊模塊負責將采集的環境數據傳送到遠程的服務器端20，通訊通過串口完成。鍵盤可以通過人工的設置來確定采集的周期，精度、閾值報警信息，LCD顯示模塊可以顯示當前所測節點的環境信息。
[0029]綜上所述，本發明通過感知模塊11中的溫濕度一體化傳感器、光照傳感器、氣體傳感器、PM傳感器等采集蛋雞養殖環境中的相關數據信息；通過XBee通信模塊將數據傳輸到轉發模塊12;轉發模塊12根據鍵盤的預先設置，顯示當前的環境信息，并通過配置的GPRS遠程通訊模塊將環境信息數據轉發到遠程的服務器端20，用戶可以在客戶端30進行查詢當前的環境信息數據，并根據畜禽養殖中蛋雞所需的合適環境參數信息標準，對蛋雞養殖環境中的風機和濕簾做出相應的控制措施。本發明設計節省人力、能夠優化控制，對畜禽養殖業的生產具有很好的促進作用。
【主權項】
1.一種基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，包括數據采集終端，數據采集終端由實時采集養殖環境信息數據的多個感知模塊和實時顯示環境數據并將數據轉發至服務器端的轉發模塊組成，感知模塊與轉發模塊通過ZigBee無線通信協議雙向通信，轉發模塊與服務器端通過GPRS網絡雙向通信，服務器端與客戶端雙向通訊。2.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，其特征在于:所述感知模塊包括用于采集雞舍環境中溫度和濕度指標的溫濕度一體化傳感器、用于采集寄社中氨氣和硫化氫含量的氣體傳感器、用于采集雞舍內過道和風機口風速的風速傳感器、用于采集粉塵含量的PM傳感器以及用于采集不同感知節點處的光照強度的光照傳感器，所述溫濕度一體化傳感器、氣體傳感器、風速傳感器、PM傳感器和光照傳感器均與信號調理電路雙向通訊，信號調理電路與A/D轉換模塊雙向通訊，A/D轉換模塊與第一微控制器MCU雙向通訊，第一微控制器M⑶的輸入輸出端分別與第一 XBee無線通信模塊、MAX3232串口通信模塊和EEPROM相連。3.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，其特征在于:所述轉發模塊包括用于與感知模塊通信的第二 XBee無線通信模塊，其輸入輸出端通過第一USART 口與第二微控制器M⑶的第一輸入輸出端相連，第二微控制器M⑶的第二輸入輸出端接JTAG接口，第二微控制器M⑶的第三輸入輸出端通過第二USART口與GPRS遠程通訊模塊雙向通信，第二微控制器M⑶的輸入端接鍵盤，第二微控制器M⑶的輸出端與IXD顯示模塊的輸入端相連。4.根據權利要求2所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，其特征在于:所述第一微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。5.根據權利要求3所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，其特征在于:所述第二微控制器MCU采用STM32FM103VBT6芯片。6.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統，其特征在于:所述客戶端包括PC機和移動終端。7.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的蛋雞養殖環境智能監測系統的監測方法，該方法包括下列順序的步驟: (1)上電后系統初始化，客戶端發送采集命令，轉發節點接收到采集指令，讀取指令信息，指令信息包括節點編號以及要采集的參數，并將該指令信息發送至相應編號的感知節占.V ， (2)感知節點接收到采集指令后，各傳感器采集相應的、、空氣溫濕度、光照、PM和風速數據，參數信息采集完成后上傳至轉發模塊； (3)轉發模塊將接收到的環境信息數據通過GPRS網絡傳送到遠程的服務器端進行存儲； (4)用戶通過PC機或者移動終端查看環境信息數據并作出相應的控制。
【文檔編號】H04L29/08GK105915616SQ201610275862
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】楊建國, 李淼, 張健, 高會議, 董俊, 李華龍, 楊選將
【申請人】無錫中科智能農業發展有限責任公司