畜牧业智能养殖系统解决方案

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：禽舍内环境信息的采集与自动控制；禽舍内的信息及数据经无线传感网、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；从而实现禽舍内环境监测、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：

水、电、节能

内部环境自动

监

有线网络布置

畜牧业智能养殖系统

无线网络布置

饲料节能

粪便再生利用

疾病检防

数据信息中心

综合管理中心

图1.系统主要构成

1.1.1禽舍内环境信息的采集与自动控制系统

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，在禽舍内构建无线传感网，由禽舍内环境信息控制器（根据禽舍内具体设备情况由湖北

鑫兴禾科技有限公司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内风机等设备进行自动控制，调节禽舍内环境。

图2. 禽舍内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34.4～35℃，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。拟定测量范围:-55～+l25摄氏度,测量精度:士0.5%摄氏度。

二、湿度监测

养鸡场不仅要保持合适的温度，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陶瓷湿度传感器。它利用微细孔分布的金属氧化物陶瓷主体吸附水分后,导电性质发生变化的原理制成的,具有性能稳定、体积小、灵敏度高和测量范围宽等优点,特别适合在畜舍恶劣的环境下使用。拟定测量范围:O～100%RH,测量精度:2%RH(0～1OO%RH,25摄氏度),非线性误差士0.5%RH,响应时间:155(25摄氏度及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，影响动物正常的新陈代谢等活动，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内二氧化碳，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。

五、硫化氢浓度监测

禽舍内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。鸡在短期内吸入少量的氨气，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，身体组织会直接受到强烈的刺激，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内部，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

禽舍内的粉尘来源于谷物，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,研究表明，粉尘会引起呼吸困难、哮喘、粉尘中毒综合症和支气管炎，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范围内受到污染。

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。它可在禽舍内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及时、细致地管理。

图3. 禽舍内视频图像监控

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。在禽舍内部采用无线传感网；有线通信性能可靠，前提投入低；无线通讯覆盖范围大、后期维护方便。 （1） 基于 ZigBee的无线传感网 （2） 基于RS485或光纤的有线通信 （3） 基于3G/4G/ GPRS 的无线通信

图4.畜牧业智能养殖通信组网