基于物联网的智能牧场

欧阳晨星

摘要：现在我们所生活接触到以及实际生产中的牧场建设和现有智能牧场属于畜牧服务业，是现代农业的重要组成部分，针对畜牧业的生产力2 0010取决于品种，25%取决于饲料，25%_35%取决于环境，25%取决于是否合理先的有效管理方案，不适宜的环境条件如：光照、水分、空气质量及其流动性、温度都会使畜牧生产力下降25%-40%;同时还得依靠合理高效的管理方式、智能处理系统，实时的监控与检测以应对牧场的突发情况。因此，规划建设一个科学、布局合理、配套设施完备的现代牧场，对保证牧场高产、高效运营十分重要。本创意作品应对智能农场监测的实际情况，综合运用ZigBee技术、智能传感器模块、RFID技术、单片机嵌入式系统、远程监控技术，能够进行参数实时监测与监控、牧场灌溉控制、日常管理等功能的智能牧场。

关键字：ZigBee技术智能传感器RFID技术单片机嵌入式系统

1绪论

随着国家开始重视和推进新型畜牧业、物联网畜牧业的发展，智能牧场将迎来新的发展机遇，与此同时物联网智能牧场系统方案将得到更广泛的普及和应用。

智能牧场主要是利用物联网技术、云计算技术等信息化技术实现产业的数字化、智能化、低碳化，从空间、组织和管理整合现有畜牧业基础设施、通信设备和信息化设施，通过智能化设备对生产环境能源消耗、改变情况排放进行精确检测，保障能源不浪费，生产质量安全;有效地利用各类农业资源，改善生态环境。

智能牧场强调一体性，将周围的农田、养殖、村落等环境视为一体。通过智能化设备还可以对空气、土壤等进行精确的计算，自动地调节投入品，有效地利用各类畜牧业资源，从而用最节约的投入品获取更高的经济效益和环境效益，改善生态环境。

2系统方案

基于物联网的智能牧场设计的系统主要有以下的三点：

2.1牧场智能浇灌系统

智能灌溉控制系统是传感器技术、通讯技术、计算机技术等于一体的灌溉管理系统。智能灌溉控制系统通过传感器对水泵的控制对农田进行取水管理，智能检测的方式取代了传统的专人管理方式;实现了农业用水计量、水资源信息的自动化采集和测控。

2.2牧场室内管理系统

牧场的室内管理其中包括：牲畜的体质检测装置、牧圈内的温湿度检测及调节装置、牲口的数量检测、监控装置和牲口的质量检测装置五个部分构成，将牧场的管理更加人性化、智能化。让管理者更加直观的观察都牧场中的情况，有利于牧场的管理。

2.3检测报警系统

安全报警检测装置是牧场必须所具备的，当检测到牧场发生紧急危险的情况时及时的报警和启动紧急措施将牧场的损失降到最小。及时的处理掉存在的危险情况。

3功能与指标

3.1智能浇灌系统

对于牧场的浇灌系统我们需要实现自动检测出土壤的湿度并能够在抽水灌溉牧场的草地，土壤的湿度达到设定值时，自动停止浇灌，其设定值可根据实际情况进行修改。

3.2检测报警报警

安全报警的功能为：当检测到牧场发生火灾时通过传感器检测报警;紧急的启动灭火装置同时开启风扇排烟。

3.3牧场室内管理

室内管理分别有五部分组成：牲畜的体质检测装置、牧圈内的温湿度检测及调节装置、牲口的数量检测、监控装置和牲口的质量检测装置。

4实施原理及过程

4.1智能浇灌系统

灌溉是通过土壤湿度传感器对牧场的草地进行实时的湿度检测，控制继电器的开关继电器负责控制水泵的开关。当土壤湿度的值低于管理者所设置的值时，开启继电器让水泵工作抽水对牧场的草地进行灌溉达到设定值时处理器发出继电器关断信号，停止水泵的工作。

4.2检测报警装置

报警装置主要是对在牧场遇到火灾的情况下紧急的报警降低财产的损失。在牧场的室内我们设置了火焰传感器和烟雾传感器进行检测，其中任一个传感器检测到紧急情况时就开启紧急措施。紧急措施包括：开启风扇排烟、声光报警、开启圈门、发短信通知牧场管理者，这四个的开启信号都是由烟雾传感器和火焰传感器所采集的信号，多重措施能够将在遇到紧急的情况降低牧场管理者的损失。

4.3牧场室内管理系统

牧场的室内管理是由五个部分组成，牲畜的体质检测装置、牧圈内的温湿度检测及调节装置、监控装置、牲口的质量检测装置和用户饲养环境全景。

4.3.1牲畜的体质检测装置

牲口的体质检测主要是对牲畜的体表温度进行检测。我们采用无接触式的红外温度检测探头对牲畜的体表温度进行，牲畜的体表温度高于或低于管理者设置的上下限值时将在牧圈外的显示红灯提醒饲养员及时發现牲畜的病情如果体表温度正常时牧圈外显示绿灯。

4.3.2牧圈内的温湿度检测及调节装置

牧圈内的温湿度检测采用温湿度传感器DHT11检测出当前室内的温湿度牧场管理者可根据具体的情况进行温湿度上下限的设置，有检测到温湿度值与设定值进行比较判断得出开关信号，开关是控制继电器的常开与闭合。控制的执行机构有：风扇、电热阻丝、除湿器。这三个执行机构将采集得到的温湿度数值通过无线传输模块将数据传输到PC机上。

4.3.3监控装置

监控设备我们主要采用摄像头作为监控的主要设备，在电脑主板上须事先安装好视频采集卡硬件和与该卡相匹配的软件。视频采集卡有4、8、16路之分，每一路为1个摄像头，若多于16个摄像头，可在一台电脑上装两张16路的视屏卡，共用一个软件即可以实现32个摄像头画面的监控。

4.3.4牲畜的质量检测装置

称重检测装置我们采用压力传感器和ZigBee模块来检测、传输数据，当检测到牲畜的重量达到出售的重量时，压力传感器将发出信号，信号指示灯将变化同时ZigBee模块将牲畜的所在的号数发送至上位机部分，让管理者通过观察上位机可知哪些牲口可以出售。

4.4.5用户饲养环境全景

饲养环境全景采集是通过牧场所设置的摄像头采集的视屏上传到手机上，计划该功能将能够实现在手机线上看到牧场的实时视频。

5结论

智能牧场是当今世界畜牧业发展的新潮流，托普物联网指出智能牧场是以信息为基础，利用传感器及现代先进的监测技术，完整、准确、及时的了解土地和作物、动物的详细数据，结合精确时空统计分析，及时迅速的做出决策的一种智能牧场管理系统。智能牧场是当今世界畜牧业最富有吸引力的前沿课题之一，代表了21世纪全球畜牧业发展的方向，是畜牧业的一场革命，是面向21世纪畜牧业的新技术，对我国畜牧业生产产生了深远影响。

参考文献

[1]郝评.智能牧场数据通讯的研究与应用[J]，天津大学.2007.01.01

[2]陈浩，秦兴.基于云牧场的智能环境控制系统设计[J]工业控制计算机.2016.O1.25