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1、 基于物联网技术的畜牧业智能养殖系统解决方案鑫兴禾科技2015年12月 / 目录一、概述21.1畜牧业养殖的现状21.2畜牧业智能养殖系统的总体目标31.3设计原则3二、畜牧业智能养殖系统41.1畜牧业智能养殖系统建设容41.2体系结构5三、畜牧业智能养殖系统解决方案51.1 畜牧业智能养殖系统51.1.1禽舍环境信息的采集与自动控制系统61.1.2 通信组网设计101.1.3 畜牧业智能养殖应用系统10四、系统项目组织成员12五、项目施工周期15六、项目报价总计16八、售后服务与技术支持20一、 概述1.1畜牧业养殖的现状我国现代畜牧业养殖是一种“高投入、高产出、高效益”的集约化产业。资本密
2、集型和劳动集约化是其基本特征。这种集约化的产业耗费了大量的人力和自然资源，并在某种程度上对环境造成负面影响。使用物联网可以有效降低资源消耗，并减少对环境的影响，使畜牧业养殖成为管理科学、资源节约、环境友好、效益显著的产业。加快物联网技术在当下畜牧业养殖建设中的应用已成为我国畜牧业养殖业发展的必然选择。目前，我国针对新时期不断出现的食品安全新问题，已提出了构建安全战略框架的构想，其中一个重要的构建原则就是可追溯性原则。建立禽产品安全性全系统是确保食品安全的关键。以现在信息化技术为手段，实现禽产品从养殖场到屠宰场，从屠宰场到超市，从超市到市民餐桌的全程、有效监管。食品安全关系到国民最基本的生存需求
3、，利用先进的物联网技术来提升禽产品安全的管理意义重大。1.2畜牧业智能养殖系统的总体目标本项目由畜牧业智能养殖系统构成。畜牧业智能养殖建设目标是：畜牧业饲养场环境的智能化监测是当今畜牧业养殖业发展的重要方向,它推动着粗放式、低效的养殖业向知识型、技术型、现代化的高效畜牧业养殖业转变。与此同时也必然对养殖环境特别是禽舍环境方面提出了更高的要求。采用物联网技术通过智能感知、识别与普适计算、泛在网络的融合，来大幅提升畜牧业饲养效率、能源节约、防疫检疫水平，在实现自动化、智能与安全管理的同时创造最大的经济和社会效益。1.3设计原则畜牧业智能养殖系统的建设须坚持“先进性、实用性、开放性、标准化、可靠性、
4、稳定性、安全性、易维护性、可管理性”的设计原则。 （1） 先进性：采用先进的思想、成熟的技术与设计方法，符合当前潮流与未来发展趋势，以便跟上信息技术的发展，具有较强的生命力，具有长期使用价值。 （2） 实用性：建设的核心目的就是“应用”，须坚持实用的设计原则，紧紧围绕市场食品安全的实际需求。在能够满足畜牧业智能养殖与全程溯源系统建设要求的前提下，以尽可能以少的投入，取得尽可能大的效益。 （3） 开放性：具有良好的开放性和兼容性。（4） 标准化：应符合业界主流标准与规，包括基础架构与各个应用系统的系统集成与标识数据整合，均遵循标准化原则，不依赖特定的网络、系统软件与硬件，能够部署并运行在各种主流
5、的软硬件环境中，解决目前该领域系统软件不兼容的问题。 （5） 可靠性：畜牧业智能养殖系统支撑着整个食品生产销售链的管理与监督，必须具有高可靠性、高容错性和强大的数据处理能力，以确保不间断运行、确保局部出错不影响整体、确保快速响应。 （6） 稳定性：必须具有良好的稳定性，保证持续运行时间长、故障间隔大、无故障时间长。 （7） 安全性：畜牧业智能养殖系统涉与到从“养殖到餐桌”的大量敏感数据，安全运行至关重要。必须构建全方位、多层次、完善的安全保障体系，在保证物理安全和网络安全的基础上，保证数据安全。 （8） 易维护性：畜牧业智能养殖系统涉与从养殖、防检疫、加工、销售到餐桌食用众多环节，数据量、信息
6、量巨大，对系统的稳定性和可靠性有重大考验，因此必须坚持易维护的设计原则，确保结构清晰、操作简单、维护方便。 （9） 可管理性：应具有高可管理性，使得系统管理员和运行维护人员的管理简便快捷，降低运行维护费用。 综上，畜牧业智能养殖涵盖食品安全的诸多方面，应进行统一规划、承前启后、分步实施。二、 畜牧业智能养殖系统畜牧业智能养殖系统是一项系统工程，涉与物联网与信息技术的各个层面。建设应遵从“顶层设计，分步实施，边建边用边完善”的原则。首先提出总体解决方案，确定畜牧业智能养殖的体系结构，以与各系统之间的接口规。1.1畜牧业智能养殖系统建设容基于物联网技术的畜牧业智能养殖系统建设容包括：（1） 禽舍环
7、境信息采集和自动控制建设（传感层）：实时监测禽舍温度、湿度、光照强度、氨气浓度、硫化氢浓度和二氧化碳浓度。布置监测节点、构建无线传感网络、安装禽舍自动控制执行机构；（2） 通讯组网连接（传输层）：搭建有线通信和无线通信相结合的综合组网方式，实现数据的短距离传输和长距离中继功能；（3） 畜牧业智能养殖应用系统建设（应用层）：由精细饲养子系统、能耗控制子系统、疾病防检子系统和粪便清理子系统组成；（4） 畜牧业智能养殖信息管理平台建设：进行数据的采集、存储、处理、分析、接口、运维。具备海量数据存储和大规模计算性能。支撑远程与智能终端的查询、管理和控制；1.2体系结构通过以上分析，完善的畜牧业智能养殖
8、系统体系结构和应用解决方案，如下图：三、 畜牧业智能养殖系统解决方案1.1畜牧业智能养殖系统畜牧业智能养殖系统主要实现：禽舍环境信息的采集与自动控制；禽舍的信息与数据经无线传感网、有线传输方式、无线传输方式进行汇集、存储；再由畜牧业智能养殖信息管理平台进行统一地分析、处理，支持远程查询、管理和控制；从而实现禽舍环境监测、精细饲养、节能减排、疾病检防和粪便清理等功能；奠定覆盖从养殖到消费的全程质量安全的基础。具体如下：畜牧业智能养殖系统水、电、节能疾病检防粪便再生利用饲料节能综合管理中心数据信息中心无线网络布置有线网络布置内部环境自动监图1.系统主要构成1.1.1禽舍环境信息的采集与自动控制系统
9、根据禽舍环境的特点，本方案主要对以下几个对鸡生长影响较大的环境参数进行重点的自动化监控：温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、硫化氢浓度、氨气浓度、粉尘控制和视频图像。ZigBee传感器节点采集前七项环境参数，在禽舍构建无线传感网，由禽舍环境信息控制器（根据禽舍具体设备情况由鑫兴禾科技基于嵌入式技术进行专项开发）进行各传感器数据的汇总与分析，并根据预先设定参数阈值对禽舍风机等设备进行自动控制，调节禽舍环境。图2.禽舍环境信息的采集与自动控制子系统一、温度监测温度在鸡的生长过程中起着至关重要的作用。如果温度过低，鸡容易受凉而引起拉稀或产生呼吸道疾病等；小鸡为了取暖容易造成扎堆，影响采食和活动，造成伤
10、残，严重时会造成大量死亡。雏鸡生长的最适温度，随日龄的增加而下降，1日龄为34.435，此后有规律的下降，到十八日龄为 26.7，32 日龄为18.9。因此，适宜的温度控制是养鸡场成败的关键。考虑到畜牧业养殖场特殊的现场环境,传感器应该满足以下条件:传感器的特性参数与被检测量的线性相关程度好,易于测量,精度高；误差小,老化慢,对检测信号以外的物理量不敏感；耐机械、化学和热作用；结构简单,造价低,体积小。拟定测量围:-55+l25摄氏度,测量精度:士0.5%摄氏度。二、湿度监测养鸡场不仅要保持适宜的温度，适宜的湿度也同样重要，湿度太高，有利于病原性真菌、细菌和寄生虫的生长繁殖。在高湿的环境下，鸡
11、的机体抵抗力下降，发病率增加，容易传染病得蔓延，死亡率升高。高温高湿的环境还容易使饲料霉败，可使雏鸡群爆发曲霉菌病。湿度过低，容易造成鸡的羽毛生长不良。本方案在畜舍现场环境采用瓷湿度传感器。它利用微细孔分布的金属氧化物瓷主体吸附水分后,导电性质发生变化的原理制成的,具有性能稳定、体积小、灵敏度高和测量围宽等优点,特别适合在畜舍恶劣的环境下使用。拟定测量围:O100%RH,测量精度:2%RH(01OO%RH,25摄氏度),非线性误差士0.5%RH,响应时间:155(25摄氏度与空气缓慢流动环境下)。三、光照度监测光照的强度和畜禽的健康息息相关，自然光中含有紫外线，适量的光照能够杀死细菌病毒等，而
12、且还能促进畜禽对钙、磷的吸收，保证骨骼的正常发育等等。然而，如果过强的光照会使动物身体温度过高，影响动物正常的新代等活动，可见光照度的监测是必要的。选用具有较高灵敏度、测量精度高、安装方便、价格低廉的感光探测器。四、二氧化碳浓度监测鸡舍中二氧化碳浓度过高，会导致鸡舍中氧浓度过低，鸡舍缺氧，引起慢性毒害作用，使鸡食欲下降，体质减弱。因此，实时准确地监测鸡舍二氧化碳，构建鸡舍二氧化碳信息采集网系统，对于提高蛋鸡的生产能力、降低发病率和死亡率具有重要的意义。考虑到禽舍中二氧化碳气体的浓度比较大,根据系统气体采样的要求,采用根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收原理设计的二氧化碳分析仪进行二氧化碳监测
13、。五、硫化氢浓度监测禽舍空气中的硫化氢主要来自含硫有机物（垫草、粪尿和饲料等）的分解。较高的硫化氢对畜牧业和人都有危害。因此对畜舍养殖环境进行硫化氢浓度的监测显得尤为必要。根据本方案的整体要求，本方案选择电化学气体传感器。要求具有良好的灵敏度、简单的驱动电路、长使用寿命、易于标定、安装和调试。六、氨气浓度监测氨气属于碱性物质，其溶解度很高。它常被吸附或溶解在畜禽的黏膜、潮湿的墙壁和地面上，对皮肤组织有强烈的刺激和腐蚀性，它会破坏细胞膜的结构。鸡在短期吸入少量的氨气，可以被体液所吸收，最终变成尿素被排出体外，但在一定程度上会降低鸡的体质；鸡若生长在高浓度氨气环境中，身体组织会直承受到强烈的刺激，
14、引起皮肤组织灼伤，使组织溶解、坏死，还能引起中枢神经系统麻痹，中毒性肝病、心肌损伤等病症。由于本方案氨气传感器主要用于畜舍部，环境湿度较大，又要考虑到成本问题，因此，将选用电化学式氨气传感器。要求驱动电路简单、良好的灵敏度和长使用寿命、数据易于传输读取，适合多数场合的安装和拆卸。七、粉尘控制禽舍的粉尘来源于谷物，垫料，羽毛，排泄物和微生物等，是病毒、细菌、真菌孢子等有机物质的载体，同时可能携带有害气体和臭气。粉尘微粒过多会影响鸡的采食、增重和生产性能，使机体的免疫力降低，患上各种呼吸系统疾病，严重影响畜禽生产效益。粉尘危害工作人员的健康,研究说明，粉尘会引起呼吸困难、哮喘、粉尘中毒综合症和支气
15、管炎，严重的情况会导致肺功能衰竭。另外，粉尘通过气体交换传播到鸡舍外，会使周边环境在一定围受到污染。为此，采用畜禽舍电净化防疫系统这一综合性技术装备。该系统既可降低有害气体浓度又可除去粉尘。它可在禽舍建立空间电场控制网络，而空间电场控制网络是由一定数量的绝缘子依据禽舍结构对空间电场强度影响规律而合理地悬置在棚梁上的，绝缘子之间由电极线连接在一起，该空间电极网络由主电源供电。空间电极与地面和建筑结构之间产生的强电场、高能带电粒子、微量臭氧能非常有效地除尘、除雾、除湿和杀灭空气中和物体表面的病原微生物。八、视频图像监控视频监控不仅可以监控进入养鸡场的人，包括外来人员和鸡场养殖工人，而且还可以对鸡场的环境和鸡本身进行实时监控，例如监控死鸡病鸡等。监控摄像系统采用可变焦摄像头，根据需要可随时变焦，通过监控平台或手机等远程智能终端查看各养殖场的状况了解鸡的状态，有利于对鸡场进行更加与时、细致地管理。图3.禽舍视频图像监控1.1.2 通信组网设计将根据禽舍养殖场建设具体情况，采用无线传感网、有线通信、无线通信相融合的综合组网设计。在禽舍部采
