種雞場遠程網絡環境智能控制系統的設計應用

金 松 王 姣 羅堅強 秦 凱

（1.常州市動物疫病預防控制中心，江蘇常州 213000；2.新北區動物疫病預防控制中心，江蘇常州 213001）

現代互聯網信息技術的應用是現代家禽產業發展的必然趨勢，當前，大多數家禽養殖場點不采取或者僅采用常規的環境控制技術，其不能保證環境的穩定性和遞進式變化，容易造成雞群的應激，從而影響整個雞群的生產性能和抗病能力?，F代化的家禽養殖追求的目標是經濟利益的最大化，而養殖環境的有效控制直接影響養殖效益的高低，種禽是家禽業發展的基礎，種禽生產性能的優良直接影響企業乃至整個行業的經濟收益。通過種雞場遠程網絡環境智能控制系統的應用，實現了種雞場雞舍內空氣溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度、光照強度等參數的實時監測，減少了環境中的致病因素，增強了雞只自身的免疫功能，有效抵御疫病侵害，最大限度降低了死亡率，提升了種禽的綜合生產性能。同時，實施全自動操作系統，減少了勞動強度，降低了人工成本，節約了能源消耗，對于養雞業轉型升級、農民增收致富和畜牧業節能增效意義重大。

1 監控系統總體設計

當前，物聯網技術和云計算技術在畜禽養殖生產中的融合應用已成為畜牧業提質增效的關鍵手段之一，物聯網和云計算具有全面感知、精準傳送、智能處理、快速高效等特征，它可以幫助我們以更加精細和動態的方式管理畜牧業生產，是實現畜禽養殖環境智能監控的可靠保障。根據畜禽養殖生產實際和物聯網技術特點，我們設計了種雞場遠程網絡環境智能控制系統（系統示意圖見圖1），從示意圖可以看出，整個控制系統分為6個部分：傳感端、控制柜端、服務器端、電腦PC端、網頁端和手機端，該系統以公共網絡和高精度傳感器為基礎，遵循分布式架構、集中管理的原則，實現對種雞場內空氣溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度等參數的實時監測和智能調控。

圖1 遠程智能環境監控系統示意圖

2 傳感端設計

傳感端是采集養殖環境信息參數的基礎，是實現信息感知的第一端口，根據養殖環境監測要素，傳感端的主要包括二氧化碳傳感器、氨氣傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器以及光照傳感器。二氧化碳和氨氣傳感器主要用于檢測采集養殖環境內二氧化碳和氨氣等有害氣體的濃度，從而將監測信息反饋到控制端啟動風機實現有害氣體濃度的實時調控；空氣溫濕度傳感器是根據具有感溫、感濕特性的電介質介電常數隨相對溫濕度而變化的特質設計而成，用來檢測養殖設施內的環境溫濕度，溫度量程-20℃～80℃，精度正負0.25℃，濕度量程0～100%RH，精度正負2%；光照傳感器是用于檢測養殖環境的光照輻射強度，從而調節溫室內的光照強度，以滿足雞群生長對光照和時長的需求。該系統將所有傳感器集成在同一個儀器箱內，用于應對養殖雞舍內潮濕、高粉塵的惡劣環境，確保傳感器的監測精度和使用壽命，同時方便安裝和定期對傳感器精度進行檢驗校準。（見圖2、圖3）

圖2 傳感器箱

圖3 傳感器校準圖

3 控制柜端設計

控制柜端在分析傳感數據信息的基礎上，通過智能算法完成對種雞舍養殖環節的智能調控?？刂乒穸酥饕獙崿F對雞舍內硬件設備的智能控制（見圖4），考慮到實際養殖生產需要，專門設計了手動控制和自動控制兩種模式，可以手動集中控制風機、濕簾、水泵、噴淋、照明等設施，也可預先設定環境參數，進行自動控制，在自動模式下，手動控制無效，如出現緊急情況，啟動控制柜端異常處理模塊，以紅色急停按鈕進行總控制，所有設備停止運轉；同時，控制柜端建立了報警模塊，當雞舍內環境參數超過設置的閾值時，報警燈長量，提示報警信息。

圖4 控制端柜

4 服務器端設計

服務器端在整個系統架構中主要起到承上啟下的作用，實在采集數據的信息化傳輸，服務器端主要建立了三大模塊：一是數據采集模塊，與各控制柜端進行實時通訊，得到控制柜端經分析過的傳感器數值；二是數據存儲模塊，將采集的數據存儲到數據庫中；三是數據上傳模塊，與云數據庫進行通訊，并將采集的數據上傳到云服務器。

5 電腦PC端設計

畜禽養殖和物聯網、云計算的融合目標就是做到計算機智能監控，根據養殖生產實際，設計開發了種雞場遠程網絡環境智能監控系統（見圖5），該系統包含六大模塊：一是實時數據模塊，可以查看雞舍內當前的傳感器數據、設備運行狀態等，以利于實時掌握雞舍內的環境狀況；二是時間查詢模塊，查詢硬件設備控制信息、登錄信息等日志；三是歷史數據模塊，可以查詢任意一段時間內的歷史數據，并自動生成歷史曲線圖，以便養殖技術人員進行數據分析；四是軟件操作控制模塊，當控制柜端處于自動模式時，可以在電腦PC端遠程查看設備狀態，也可對設備進行遠程操控（包括遠程手動模式、定時控制模式以及反饋控制模式），五是系統配置模塊，可以設定雞舍硬件設備的定時開關時間、環境參數的報警閾值以及反饋模式下硬件設備自啟動和自關閉的閾值；六是用戶管理模塊，可分配各用戶操作權限及操作域。

圖5 電腦PC端

6 網頁端和手機端的設計

網頁端的設計和電腦PC端的功能基本相同，考慮生產安全因素，在網頁端取消操作控制模塊，在網絡正常運行的前提下，能實現除硬件設備控制以外的所有功能（見圖6）。同時，為切實做到互聯網技術在養殖生產中的充分應用，我們還設計開發了手機App客戶端（見圖7），主要包含三大功能：一是實時信息查看，可以在手機上顯示雞舍內環境的實時數據、系統設置數據、硬件設備的運行狀態等；二是歷史數據查看，可以查看各雞舍內環境的歷史數據及環境參數變化曲線；三是異常報警，在雞舍內環境參數超過設定閾值時，在手機端自動推送報警信息。

圖6 網頁端

圖7 手機端

7 小結

通過項目實施證明，在運用種雞場遠程網絡環境智能監控系統后，有效提升了種雞場雞舍內環境監控水平，有效改善了種禽生長的小氣候環境，降低了人工成本，提高了種禽綜合生產性能和抗病能力，種禽產蛋數量明顯提高，發病率和死亡率明顯降低。同時，經過一系列的推廣應用證明，該系統適用于不同畜禽品種和不同畜禽養殖環境，系統結構精簡、運行穩定、操作簡易、維護方便，值得廣大畜禽規模養殖場戶借鑒和應用。

[1] 謝秋菊，閆麗，劉金明.畜禽健康養殖信息智能化感知技術及裝備研究[M].中國農業出版社，2015.

[2] 李保明，王朝元.規?；B雞環境控制技術的主要成就與發展趨勢[J]. 中國家禽，2008，30（17）：1-5.

[3] 汪衛樂.家禽養殖監控系統的應用研究[D].廣東工業大學，2014.