种鸡场远程网络环境智能控制系统的设计应用

金 松 王 姣 罗坚强 秦 凯

（1.常州市动物疫病预防控制中心，江苏常州 213000；2.新北区动物疫病预防控制中心，江苏常州 213001）

现代互联网信息技术的应用是现代家禽产业发展的必然趋势，当前，大多数家禽养殖场点不采取或者仅采用常规的环境控制技术，其不能保证环境的稳定性和递进式变化，容易造成鸡群的应激，从而影响整个鸡群的生产性能和抗病能力。现代化的家禽养殖追求的目标是经济利益的最大化，而养殖环境的有效控制直接影响养殖效益的高低，种禽是家禽业发展的基础，种禽生产性能的优良直接影响企业乃至整个行业的经济收益。通过种鸡场远程网络环境智能控制系统的应用，实现了种鸡场鸡舍内空气温度、湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度、光照强度等参数的实时监测，减少了环境中的致病因素，增强了鸡只自身的免疫功能，有效抵御疫病侵害，最大限度降低了死亡率，提升了种禽的综合生产性能。同时，实施全自动操作系统，减少了劳动强度，降低了人工成本，节约了能源消耗，对于养鸡业转型升级、农民增收致富和畜牧业节能增效意义重大。

1 监控系统总体设计

当前，物联网技术和云计算技术在畜禽养殖生产中的融合应用已成为畜牧业提质增效的关键手段之一，物联网和云计算具有全面感知、精准传送、智能处理、快速高效等特征，它可以帮助我们以更加精细和动态的方式管理畜牧业生产，是实现畜禽养殖环境智能监控的可靠保障。根据畜禽养殖生产实际和物联网技术特点，我们设计了种鸡场远程网络环境智能控制系统（系统示意图见图1），从示意图可以看出，整个控制系统分为6个部分：传感端、控制柜端、服务器端、电脑PC端、网页端和手机端，该系统以公共网络和高精度传感器为基础，遵循分布式架构、集中管理的原则，实现对种鸡场内空气温度、湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度和光照强度等参数的实时监测和智能调控。

图1 远程智能环境监控系统示意图

2 传感端设计

传感端是采集养殖环境信息参数的基础，是实现信息感知的第一端口，根据养殖环境监测要素，传感端的主要包括二氧化碳传感器、氨气传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器以及光照传感器。二氧化碳和氨气传感器主要用于检测采集养殖环境内二氧化碳和氨气等有害气体的浓度，从而将监测信息反馈到控制端启动风机实现有害气体浓度的实时调控；空气温湿度传感器是根据具有感温、感湿特性的电介质介电常数随相对温湿度而变化的特质设计而成，用来检测养殖设施内的环境温湿度，温度量程-20℃～80℃，精度正负0.25℃，湿度量程0～100%RH，精度正负2%；光照传感器是用于检测养殖环境的光照辐射强度，从而调节温室内的光照强度，以满足鸡群生长对光照和时长的需求。该系统将所有传感器集成在同一个仪器箱内，用于应对养殖鸡舍内潮湿、高粉尘的恶劣环境，确保传感器的监测精度和使用寿命，同时方便安装和定期对传感器精度进行检验校准。（见图2、图3）

图2 传感器箱

图3 传感器校准图

3 控制柜端设计

控制柜端在分析传感数据信息的基础上，通过智能算法完成对种鸡舍养殖环节的智能调控。控制柜端主要实现对鸡舍内硬件设备的智能控制（见图4），考虑到实际养殖生产需要，专门设计了手动控制和自动控制两种模式，可以手动集中控制风机、湿帘、水泵、喷淋、照明等设施，也可预先设定环境参数，进行自动控制，在自动模式下，手动控制无效，如出现紧急情况，启动控制柜端异常处理模块，以红色急停按钮进行总控制，所有设备停止运转；同时，控制柜端建立了报警模块，当鸡舍内环境参数超过设置的阈值时，报警灯长量，提示报警信息。

图4 控制端柜

4 服务器端设计

服务器端在整个系统架构中主要起到承上启下的作用，实在采集数据的信息化传输，服务器端主要建立了三大模块：一是数据采集模块，与各控制柜端进行实时通讯，得到控制柜端经分析过的传感器数值；二是数据存储模块，将采集的数据存储到数据库中；三是数据上传模块，与云数据库进行通讯，并将采集的数据上传到云服务器。

5 电脑PC端设计

畜禽养殖和物联网、云计算的融合目标就是做到计算机智能监控，根据养殖生产实际，设计开发了种鸡场远程网络环境智能监控系统（见图5），该系统包含六大模块：一是实时数据模块，可以查看鸡舍内当前的传感器数据、设备运行状态等，以利于实时掌握鸡舍内的环境状况；二是时间查询模块，查询硬件设备控制信息、登录信息等日志；三是历史数据模块，可以查询任意一段时间内的历史数据，并自动生成历史曲线图，以便养殖技术人员进行数据分析；四是软件操作控制模块，当控制柜端处于自动模式时，可以在电脑PC端远程查看设备状态，也可对设备进行远程操控（包括远程手动模式、定时控制模式以及反馈控制模式），五是系统配置模块，可以设定鸡舍硬件设备的定时开关时间、环境参数的报警阈值以及反馈模式下硬件设备自启动和自关闭的阈值；六是用户管理模块，可分配各用户操作权限及操作域。

图5 电脑PC端

6 网页端和手机端的设计

网页端的设计和电脑PC端的功能基本相同，考虑生产安全因素，在网页端取消操作控制模块，在网络正常运行的前提下，能实现除硬件设备控制以外的所有功能（见图6）。同时，为切实做到互联网技术在养殖生产中的充分应用，我们还设计开发了手机App客户端（见图7），主要包含三大功能：一是实时信息查看，可以在手机上显示鸡舍内环境的实时数据、系统设置数据、硬件设备的运行状态等；二是历史数据查看，可以查看各鸡舍内环境的历史数据及环境参数变化曲线；三是异常报警，在鸡舍内环境参数超过设定阈值时，在手机端自动推送报警信息。

图6 网页端

图7 手机端

7 小结

通过项目实施证明，在运用种鸡场远程网络环境智能监控系统后，有效提升了种鸡场鸡舍内环境监控水平，有效改善了种禽生长的小气候环境，降低了人工成本，提高了种禽综合生产性能和抗病能力，种禽产蛋数量明显提高，发病率和死亡率明显降低。同时，经过一系列的推广应用证明，该系统适用于不同畜禽品种和不同畜禽养殖环境，系统结构精简、运行稳定、操作简易、维护方便，值得广大畜禽规模养殖场户借鉴和应用。

[1] 谢秋菊，闫丽，刘金明.畜禽健康养殖信息智能化感知技术及装备研究[M].中国农业出版社，2015.

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[3] 汪卫乐.家禽养殖监控系统的应用研究[D].广东工业大学，2014.