李斌++曾泽良++李镇金

摘 要 为了实现智能化监管猪舍，通过检测模块检测猪舍内的温度、湿度和二氧化碳等参数，并将相关的信息数据发送到子系统模块中，再通过ZigBee无线通信模块将数据发送到主系统模块。当猪舍内的温湿度或二氧化碳浓度不利于猪的成长时，主系统通过ZigBee模块将相关控制信息发送到对应子系统，以控制与子系统连接的相关调节模块，从而实现智能化监管猪舍，改善猪舍卫生环境的目的。

关键词 检测模块；ZigBee无线通信；调节模块

中图分类号：TP391.4 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.037

智能养殖系统是将各种传感器技术、信息化环境监测技术、无线通讯技术等，智能感知环境信息，以及对生产行为的智能干预和精确、精细饲养于一体的智能化生猪养殖管理系统。就目前的情况来看，国内外现有的智能猪场养殖系统只是实现了喂养的智能控制，而对于猪舍环境的改善方面仍旧采用人工方式，如猪舍的清洗、粪便的清理等。这种智能猪场养殖系统不仅没有实现真正意义上的智能化，同时还增加了生产成本。本项目将采用传感器、无线通讯和智能检测与控制技术，以实现具有智能喂养、自动清洗猪舍和处理粪便等功能的新一代智能养殖系统研发[1-4]。该项目能做到智能监控猪圈内的环境，在设计方面能做到更加人性化，且简单易用，实用性强。

1 养殖系统的控制结构

结合图1对智能养殖系统控制结构作进一步说明，但养殖系统并不局限于这些实施例。

基于物联网的自动监管养殖系统，其架构如下。本项目的主要研究内容是通过检测模块检测猪舍内的温度、湿度和二氧化碳等参数，并将相关的信息数据发送到子系统模块中，子系统模块再通过ZigBee无线通信模块将数据包发送到主系统模块。当猪舍内的温湿度或二氧化碳浓度不利于猪的成长时，主系统模块将通过ZigBee模块将相关控制信息发送到对应子系统模块，这样就可以控制与子系统连接的相关调节模块，从而通过相关的调节模块来调节豬舍内的温湿度或二氧化碳浓度，使其达到正常的浓度范围[5-7]。通过ZigBee无线通信模块的中间桥梁作用，使主系统能智能的控制各个子系统，达到控制相关调节模块工作[8]，从而实现智能化监管猪舍，改善猪舍卫生环境的目的。

2 检测模块

检测模块包括温湿度检测模块和二氧化碳检测模块，分别使用DHT21和MG811传感器，本文简单介绍其主要特性。

2.1 DHT21传感器的特性

第一，将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C线集成在一块芯片上面；第二。可以给出全校准相对湿度及温度值输出；第三，具有可靠的CRC数据传输校验功能；第四，电源电压范围为2.4～5.5 V。

2.2 MG811传感器主要特性

第一，对二氧化碳有良好的灵敏度和选择性；第二，受温湿度的变化影响较小；第三，具有良好的稳定性和再现性。

3 ZigBee的通信协议

3.1 协议组成

ZigBee协议组成如图2所示，包括高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层。

3.2 ZigBee技术的主要应用

ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。由于其近距离、低功耗、低数据，因此在市场上有各种基于ZigBee的电子设备，用于医疗、工业以及航空、物联网等领域。

3.3 应用的特点

第一，数据传输速率低：最大是250 kb/s；第二，功耗低：在相同的环境下，Zigbee的抗干扰性能远远高于WiFi和蓝牙；第三，成本低：传输数据的传输速率低，协议简单，大大降低了成本；第四，高安全性：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用

AES-128，同时可以灵活确定其安全属性；第五，网络容量大：每个Zigbee网络最多可支持65 535个设备，也就是说，每个Zigbee设备可以与另外65 535台设备相连接。

4 结语

本项目的研究目标是研究出一种猪舍环境控制结合饲料喂养的智能系统。该系统可以自动调节猪舍的环境，以及自动控制接收饲料实现按需喂养。利用温湿度、二氧化碳等传感器检测环境因素，通过主系统控制相关抽风机、取暖设备、水阀、紫外线灯等工作。主系统利用ZigBee给子系统发送信息，从而使子系统控制相关设备工作，实现智能化监管猪舍，具有缩短猪出栏的时间，改善猪舍的卫生环境，降低猪的病害等优点，发展前景广阔。另外，养殖系统的工作环境很复杂，由于猪的生长周期、光强、氨气、硫化氢等气味和自然因素影响大。在系统设计过程中需要进行实际环境模拟，进行单一环境寿命检测和综合环境寿命检测。

参考文献

[1]王全平，王莉.ZigBee技术及其应用[J]，现代电信科技，2004（1）：33-37.

[2]金纯，蒋小宇，罗祖秋.ZigBee与蓝牙的分析与比较[J].信息技术与标准化，2004（6）：17-20.

[3]窛海洲.基于无线传感器网络的智能水产养殖生态信息检测系统[J].信息技术与标准化，2008（4）：32-33，36.

[4]王绍卜.基于Zigbee的水产养殖智能检测系统设计[J].微型机与应用，2013.

[5]李瑞.现代养殖场智能监控系统研究与设计[D].成都：西南石油大学，2015.

[6]岳明灯.基于物联网环境的智能养殖系统研究与实现[D].成都：西华大学，2015.

[7]连京华，李惠敏，孙凯，等.基于物联网环境的物联网的家畜养殖环境远程监控系统的设计[J].家畜科学，2015（7）：7-10.

[8]胡欣宇，郭凯星，郭军君，等.基于Zigbee的智能养殖生态控制系统[J].物联网技术，2017，7（1）：67-70.

（责任编辑：赵中正）endprint