陳創(chuàng)業(yè) 陳蕊 胡天讓 張旭紅 李先山 孔祥 陳立濤

摘? 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生為人們?nèi)粘Ｉ钜约靶竽辽a(chǎn)帶來了極大的便利，該技術(shù)可以幫助人們解決日常生活中的諸多問題。近幾年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸走向成熟，尤其是在畜禽生產(chǎn)中，能夠解決許多采用傳統(tǒng)飼養(yǎng)環(huán)境管理方式時遇到的問題。本文主要從系統(tǒng)功能組成、硬件設(shè)計與軟件設(shè)計、各組成部分構(gòu)建的目的，探討如何構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以幫助雞蛋生產(chǎn)企業(yè)提高蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的監(jiān)測能力。

關(guān)鍵詞：蛋雞;物聯(lián)網(wǎng);飼養(yǎng)環(huán)境

中圖分類號：S815.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2021）04-0100-03

1? 蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體功能

1.1 系統(tǒng)功能的目標

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是對蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度、濕度進行動態(tài)監(jiān)測，當環(huán)境的溫度和濕度與預(yù)期設(shè)定的上下限不符時，系統(tǒng)能夠發(fā)出警報，提醒用戶應(yīng)該調(diào)節(jié)蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度，以滿足生產(chǎn)的需要。對于出現(xiàn)任何影響環(huán)境不穩(wěn)定性的因素，都能在第一時間通過系統(tǒng)發(fā)出報警提示，以便用戶對蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度及時調(diào)控。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要由三個結(jié)構(gòu)層次組成，分別為感知層、傳輸層與應(yīng)用層[1]。其中，感知層的主要作用是對外界環(huán)境信息進行感知，使用溫濕度傳感器對感知層進行構(gòu)建，以便實時感知蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并生成數(shù)據(jù)庫，便于傳輸層傳輸環(huán)境參數(shù)。

傳輸層通過互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)等將感知層采集到的飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)傳輸至后臺，同時將應(yīng)用層的控制信息傳達至感知層，使蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在運行時能實時動態(tài)地傳輸環(huán)境參數(shù)。

應(yīng)用層的功能是，從傳輸層接收到數(shù)據(jù)后讀取飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并進行對照;在與額定設(shè)置的參數(shù)對比后，如果飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)超過設(shè)置的上下限，系統(tǒng)將會發(fā)出報警。應(yīng)用層也能夠通過網(wǎng)頁或APP等傳輸模式，將讀取的飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)直接傳輸至管理員，后者能夠根據(jù)應(yīng)用層最終讀取到的參數(shù)，做出是否調(diào)整蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的決策。

2? 蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的硬件組成

2.1 傳感器設(shè)計

構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)必然離不開硬件，而傳感器是其中最重要的組成部分。在設(shè)計傳感器時，最常使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。此類傳感器屬于復(fù)合型傳感器。首先，其擁有功能十分強大的數(shù)字模擬技術(shù)，能夠穩(wěn)定且可靠地傳輸飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，并具有極快的響應(yīng)速度;其次，該傳感器能夠在復(fù)雜的環(huán)境中運用，具有較強的環(huán)境抗干擾能力;最后，該傳感器的采購成本較為低廉。總而言之，DHT11數(shù)字溫濕度傳感器很適合用來構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

在設(shè)計傳感器時，會將傳感器與總控制系統(tǒng)連接到構(gòu)件傳感層[2]。傳感器能夠直接通過總控制系統(tǒng)發(fā)出的指令采集環(huán)境的溫度和濕度，還可以根據(jù)使用需求設(shè)計感應(yīng)的間隔時間，使最終傳輸?shù)臏貪穸刃畔⒛芘c蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境中的動態(tài)變化保持一致。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是使蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)將其功能真正表達出來的最終部分。在監(jiān)測到環(huán)境參數(shù)后，傳感器需要通過傳輸系統(tǒng)將它們傳輸至控制中心，最終通過聯(lián)網(wǎng)真正實現(xiàn)管理員對雞舍的實時監(jiān)測。由于蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境與監(jiān)控室之間有一定的距離，進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時通常會考慮用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的傳輸。一般而言，系統(tǒng)設(shè)計會在農(nóng)場地區(qū)建立單簇?zé)o線傳感系統(tǒng)，通過協(xié)調(diào)器調(diào)節(jié)傳感系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)信號。為了便于操作，經(jīng)常會考慮借助手機移動端來傳輸環(huán)境參數(shù)，因此設(shè)計手機移動端也是系統(tǒng)設(shè)計中的一部分內(nèi)容。在完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能設(shè)計后，再對系統(tǒng)總體功能進行分解，便于構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖，同時優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終完成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。

3? 軟件設(shè)計

3.1 建立數(shù)據(jù)庫

構(gòu)建蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的配套軟件也是系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。首先，建立數(shù)據(jù)庫（圖1）。該數(shù)據(jù)庫的主要功能是能將環(huán)境監(jiān)測時感知到的參數(shù)（或數(shù)據(jù)）進行儲存和更新。建立數(shù)據(jù)庫時，需要從系統(tǒng)溫濕度傳感的數(shù)據(jù)量角度考慮，分別建立用戶表、飼養(yǎng)員表與環(huán)境溫濕度監(jiān)測表。通過建立獨立的數(shù)據(jù)并對其進行分層，能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)處理，也可避免存儲混亂而丟失數(shù)據(jù)信息或者響應(yīng)不及時的問題。

數(shù)據(jù)庫建立后，向各類表內(nèi)輸入數(shù)據(jù)并進行測試，觀察是否能夠達到使用的要求，系統(tǒng)在運行時是否會出現(xiàn)邏輯上的錯誤。如果未發(fā)生以上問題，可以查看所建立的數(shù)據(jù)表格，完成整體建設(shè)任務(wù)。

3.2 APP開發(fā)

蛋雞環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的APP是面向用戶的最終功能層[3]。在開發(fā)時，要考慮不同用戶的要求，設(shè)計時主要使用Java語言進行腳本設(shè)計，其中包括傳感器的編號、接收環(huán)境探測數(shù)據(jù)的時間等。APP界面主要顯示蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境中的溫度與濕度，以便能實時動態(tài)地顯示傳感器所接收到的數(shù)據(jù)，也能夠通過管理員發(fā)出的功能指令在系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)的傳輸。

在開發(fā)APP時，要盡量簡化APP界面的功能，避免設(shè)計過于復(fù)雜，導(dǎo)致操作時發(fā)生功能選擇錯誤;在設(shè)計APP內(nèi)部功能時，要給管理員留出一些權(quán)限，方便他們設(shè)置一些基礎(chǔ)功能，使整體功能的設(shè)計和構(gòu)建具有合理性，最終實現(xiàn)調(diào)控蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境溫度和濕度的目的。

APP開發(fā)結(jié)束后，系統(tǒng)的整體功能全部實現(xiàn)。如果在運行時出現(xiàn)內(nèi)部執(zhí)行問題，可以通過初始化網(wǎng)絡(luò)程序檢測系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境。在日常運行中，系統(tǒng)應(yīng)始終保持高效狀態(tài)，避免在使用過程中出現(xiàn)參數(shù)傳輸延時或參數(shù)顯示錯誤的情況。

4? 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測飼養(yǎng)環(huán)境的溫度和濕度，并動態(tài)顯示在管理員的手機移動端，便于管理員與預(yù)期設(shè)置參數(shù)進行對比，及時發(fā)現(xiàn)問題。

本系統(tǒng)的設(shè)計利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)代智能控制和畜牧業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合起來，該系統(tǒng)不受地域、時間的限制，可提高生產(chǎn)效率，降低勞動成本，從而為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)和智能控制技術(shù)的應(yīng)用及跨行業(yè)技術(shù)互補提供可靠的技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 朱丹，張學(xué)儉，李鋒，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的茨園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].寧夏農(nóng)林科技，2019，60（1）：55-57，61，67.

[2] 潘新元，劉志強，張禮麟，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].無線互聯(lián)科技，2020，17（4）：46-47.

[3] 馬麗紅，高茜茜，常勇，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的果園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)探究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019（13）：22-23.