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基于物联网技术的蛋鸡饲养环境监测系统
陈创业1，陈 蕊2,胡天让1，张旭红1，李先山1，孔 祥1，陈立涛1
(1.甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃 武威 733006；2. 甘肃省庆阳市宁县畜牧兽医局，甘肃 庆阳 745200)
摘 要：物联网技术的产生为人们日常生活以及畜牧生产带来了极大的便利，该技术可以帮助人们解决日常生活中的诸多问题。近几年来，物联网技术在农业领域的应用逐渐走向成熟，尤其是在畜禽生产中，能够解决许多采用传统饲养环境管理方式时遇到的问题。本文主要从系统功能组成、硬件设计与软件设计、各组成部分构建的目的，探讨如何构建基于物联网技术的蛋鸡饲养环境监测系统，以帮助鸡蛋生产企业提高蛋鸡饲养环境的监测能力。
关键词：蛋鸡；物联网；饲养环境
1 蛋鸡饲养环境监测系统总体功能
1.1 系统功能的目标
基于物联网技术的蛋鸡饲养环境监测系统的主要功能是对蛋鸡饲养环境的温度、湿度进行动态监测，当环境的温度和湿度与预期设定的上下限不符时，系统能够发出警报，提醒用户应该调节蛋鸡饲养环境的温度和湿度，以满足生产的需要。对于出现任何影响环境不稳定性的因素，都能在第一时间通过系统发出报警提示，以便用户对蛋鸡饲养环境的温度和湿度及时调控。
1.2 系统结构组成
蛋鸡饲养环境监测系统主要由三个结构层次组成，分别为感知层、传输层与应用层[1]。其中，感知层的主要作用是对外界环境信息进行感知，使用温湿度传感器对感知层进行构建，以便实时感知蛋鸡饲养环境参数，并生成数据库，便于传输层传输环境参数。
传输层通过互联网、局域网等将感知层采集到的饲养环境参数传输至后台，同时将应用层的控制信息传达至感知层，使蛋鸡饲养环境监测系统在运行时能实时动态地传输环境参数。
应用层的功能是，从传输层接收到数据后读取饲养环境参数，并进行对照；在与额定设置的参数对比后，如果饲养环境参数超过设置的上下限，系统将会发出报警。应用层也能够通过网页或APP等传输模式，将读取的饲养环境参数直接传输至管理员，后者能够根据应用层最终读取到的参数，做出是否调整蛋鸡饲养环境的决策。
2 蛋鸡饲养环境监测系统的硬件组成
2.1 传感器设计
构建蛋鸡饲养环境监测系统必然离不开硬件，而传感器是其中最重要的组成部分。在设计传感器时，最常使用的是DHT11数字温湿度传感器。此类传感器属于复合型传感器。首先，其拥有功能十分强大的数字模拟技术，能够稳定且可靠地传输饲养环境参数，并具有极快的响应速度；其次，该传感器能够在复杂的环境中运用，具有较强的环境抗干扰能力；最后，该传感器的采购成本较为低廉。总而言之，DHT11数字温湿度传感器很适合用来构建蛋鸡饲养环境监测系统。
在设计传感器时，会将传感器与总控制系统连接到构件传感层[2]。传感器能够直接通过总控制系统发出的指令采集环境的温度和湿度，还可以根据使用需求设计感应的间隔时间，使最终传输的温湿度信息能与蛋鸡饲养环境中的动态变化保持一致。
2.2 网络设计
网络设计是使蛋鸡饲养环境监测系统将其功能真正表达出来的最终部分。在监测到环境参数后，传感器需要通过传输系统将它们传输至控制中心，最终通过联网真正实现管理员对鸡舍的实时监测。由于蛋鸡饲养环境与监控室之间有一定的距离，进行网络设计时通常会考虑用无线网络实现环境参数的传输。一般而言，系统设计会在农场地区建立单簇无线传感系统，通过协调器调节传感系统内部的网络信号。为了便于操作，经常会考虑借助手机移动端来传输环境参数，因此设计手机移动端也是系统设计中的一部分内容。在完成网络协调器的功能设计后，再对系统总体功能进行分解，便于构建系统数据流程图，同时优化系统数据流程图内部结构，最终完成网络的设计。
3 软件设计
3.1 建立数据库
构建蛋鸡饲养环境监测系统的配套软件也是系统设计的重要环节之一。首先，建立数据库(图1)。该数据库的主要功能是能将环境监测时感知到的参数(或数据）进行储存和更新。建立数据库时，需要从系统温湿度传感的数据量角度考虑，分别建立用户表、饲养员表与环境温湿度监测表。通过建立独立的数据并对其进行分层，能够实现更快速的数据处理，也可避免存储混乱而丢失数据信息或者响应不及时的问题。
数据库建立后，向各类表内输入数据并进行测试，观察是否能够达到使用的要求，系统在运行时是否会出现逻辑上的错误。如果未发生以上问题，可以查看所建立的数据表格，完成整体建设任务。
3.2 APP开发
蛋鸡环境温湿度监测系统的APP是面向用户的最终功能层[3]。在开发时，要考虑不同用户的要求，设计时主要使用Java语言进行脚本设计，其中包括传感器的编号、接收环境探测数据的时间等。APP界面主要显示蛋鸡饲养环境中的温度与湿度，以便能实时动态地显示传感器所接收到的数据，也能够通过管理员发出的功能指令在系统中完成数据的传输。
在开发APP时，要尽量简化APP界面的功能，避免设计过于复杂，导致操作时发生功能选择错误；在设计APP内部功能时，要给管理员留出一些权限，方便他们设置一些基础功能，使整体功能的设计和构建具有合理性，最终实现调控蛋鸡饲养环境温度和湿度的目的。
APP开发结束后，系统的整体功能全部实现。如果在运行时出现内部执行问题，可以通过初始化网络程序检测系统的软硬件环境。在日常运行中，系统应始终保持高效状态，避免在使用过程中出现参数传输延时或参数显示错误的情况。
4 结语
基于物联网技术设计的蛋鸡饲养环境监测系统能够监测饲养环境的温度和湿度，并动态显示在管理员的手机移动端，便于管理员与预期设置参数进行对比，及时发现问题。
本系统的设计利用物联网技术将现代智能控制和畜牧业生产紧密结合起来，该系统不受地域、时间的限制，可提高生产效率，降低劳动成本，从而为现代养殖业和智能控制技术的应用及跨行业技术互补提供可靠的技术支持。
参考文献
[1] 朱丹，张学俭，李锋，等．基于物联网技术的茨园环境监测系统设计[J]．宁夏农林科技，2019，60(1)：55-57,61,67．[2] 潘新元，刘志强，张礼麟，等．基于物联网技术的农业环境监控系统设计[J]．无线互联科技，2020，17(4)：46-47．[3] 马丽红，高茜茜，常勇，等．基于物联网技术的果园环境监测系统实现探究[J]．农业与技术，2019(13)：22-23．图片
基金项目：2021年甘肃省高等学校创新基金项目(2021A-273)；武威市2020年度第二批市列科技计划项目(WW2002033)作者简介：陈创业(1989— )，男，硕士研究生，工程师，研究方向为电气自动化
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