基于物聯網的智能牧場

歐陽晨星

摘要：現在我們所生活接觸到以及實際生產中的牧場建設和現有智能牧場屬于畜牧服務業，是現代農業的重要組成部分，針對畜牧業的生產力2 0010取決于品種，25%取決于飼料，25%_35%取決于環境，25%取決于是否合理先的有效管理方案，不適宜的環境條件如：光照、水分、空氣質量及其流動性、溫度都會使畜牧生產力下降25%-40%;同時還得依靠合理高效的管理方式、智能處理系統，實時的監控與檢測以應對牧場的突發情況。因此，規劃建設一個科學、布局合理、配套設施完備的現代牧場，對保證牧場高產、高效運營十分重要。本創意作品應對智能農場監測的實際情況，綜合運用ZigBee技術、智能傳感器模塊、RFID技術、單片機嵌入式系統、遠程監控技術，能夠進行參數實時監測與監控、牧場灌溉控制、日常管理等功能的智能牧場。

關鍵字：ZigBee技術智能傳感器RFID技術單片機嵌入式系統

1緒論

隨著國家開始重視和推進新型畜牧業、物聯網畜牧業的發展，智能牧場將迎來新的發展機遇，與此同時物聯網智能牧場系統方案將得到更廣泛的普及和應用。

智能牧場主要是利用物聯網技術、云計算技術等信息化技術實現產業的數字化、智能化、低碳化，從空間、組織和管理整合現有畜牧業基礎設施、通信設備和信息化設施，通過智能化設備對生產環境能源消耗、改變情況排放進行精確檢測，保障能源不浪費，生產質量安全;有效地利用各類農業資源，改善生態環境。

智能牧場強調一體性，將周圍的農田、養殖、村落等環境視為一體。通過智能化設備還可以對空氣、土壤等進行精確的計算，自動地調節投入品，有效地利用各類畜牧業資源，從而用最節約的投入品獲取更高的經濟效益和環境效益，改善生態環境。

2系統方案

基于物聯網的智能牧場設計的系統主要有以下的三點：

2.1牧場智能澆灌系統

智能灌溉控制系統是傳感器技術、通訊技術、計算機技術等于一體的灌溉管理系統。智能灌溉控制系統通過傳感器對水泵的控制對農田進行取水管理，智能檢測的方式取代了傳統的專人管理方式;實現了農業用水計量、水資源信息的自動化采集和測控。

2.2牧場室內管理系統

牧場的室內管理其中包括：牲畜的體質檢測裝置、牧圈內的溫濕度檢測及調節裝置、牲口的數量檢測、監控裝置和牲口的質量檢測裝置五個部分構成，將牧場的管理更加人性化、智能化。讓管理者更加直觀的觀察都牧場中的情況，有利于牧場的管理。

2.3檢測報警系統

安全報警檢測裝置是牧場必須所具備的，當檢測到牧場發生緊急危險的情況時及時的報警和啟動緊急措施將牧場的損失降到最小。及時的處理掉存在的危險情況。

3功能與指標

3.1智能澆灌系統

對于牧場的澆灌系統我們需要實現自動檢測出土壤的濕度并能夠在抽水灌溉牧場的草地，土壤的濕度達到設定值時，自動停止澆灌，其設定值可根據實際情況進行修改。

3.2檢測報警報警

安全報警的功能為：當檢測到牧場發生火災時通過傳感器檢測報警;緊急的啟動滅火裝置同時開啟風扇排煙。

3.3牧場室內管理

室內管理分別有五部分組成：牲畜的體質檢測裝置、牧圈內的溫濕度檢測及調節裝置、牲口的數量檢測、監控裝置和牲口的質量檢測裝置。

4實施原理及過程

4.1智能澆灌系統

灌溉是通過土壤濕度傳感器對牧場的草地進行實時的濕度檢測，控制繼電器的開關繼電器負責控制水泵的開關。當土壤濕度的值低于管理者所設置的值時，開啟繼電器讓水泵工作抽水對牧場的草地進行灌溉達到設定值時處理器發出繼電器關斷信號，停止水泵的工作。

4.2檢測報警裝置

報警裝置主要是對在牧場遇到火災的情況下緊急的報警降低財產的損失。在牧場的室內我們設置了火焰傳感器和煙霧傳感器進行檢測，其中任一個傳感器檢測到緊急情況時就開啟緊急措施。緊急措施包括：開啟風扇排煙、聲光報警、開啟圈門、發短信通知牧場管理者，這四個的開啟信號都是由煙霧傳感器和火焰傳感器所采集的信號，多重措施能夠將在遇到緊急的情況降低牧場管理者的損失。

4.3牧場室內管理系統

牧場的室內管理是由五個部分組成，牲畜的體質檢測裝置、牧圈內的溫濕度檢測及調節裝置、監控裝置、牲口的質量檢測裝置和用戶飼養環境全景。

4.3.1牲畜的體質檢測裝置

牲口的體質檢測主要是對牲畜的體表溫度進行檢測。我們采用無接觸式的紅外溫度檢測探頭對牲畜的體表溫度進行，牲畜的體表溫度高于或低于管理者設置的上下限值時將在牧圈外的顯示紅燈提醒飼養員及時發現牲畜的病情如果體表溫度正常時牧圈外顯示綠燈。

4.3.2牧圈內的溫濕度檢測及調節裝置

牧圈內的溫濕度檢測采用溫濕度傳感器DHT11檢測出當前室內的溫濕度牧場管理者可根據具體的情況進行溫濕度上下限的設置，有檢測到溫濕度值與設定值進行比較判斷得出開關信號，開關是控制繼電器的常開與閉合。控制的執行機構有：風扇、電熱阻絲、除濕器。這三個執行機構將采集得到的溫濕度數值通過無線傳輸模塊將數據傳輸到PC機上。

4.3.3監控裝置

監控設備我們主要采用攝像頭作為監控的主要設備，在電腦主板上須事先安裝好視頻采集卡硬件和與該卡相匹配的軟件。視頻采集卡有4、8、16路之分，每一路為1個攝像頭，若多于16個攝像頭，可在一臺電腦上裝兩張16路的視屏卡，共用一個軟件即可以實現32個攝像頭畫面的監控。

4.3.4牲畜的質量檢測裝置

稱重檢測裝置我們采用壓力傳感器和ZigBee模塊來檢測、傳輸數據，當檢測到牲畜的重量達到出售的重量時，壓力傳感器將發出信號，信號指示燈將變化同時ZigBee模塊將牲畜的所在的號數發送至上位機部分，讓管理者通過觀察上位機可知哪些牲口可以出售。

4.4.5用戶飼養環境全景

飼養環境全景采集是通過牧場所設置的攝像頭采集的視屏上傳到手機上，計劃該功能將能夠實現在手機線上看到牧場的實時視頻。

5結論

智能牧場是當今世界畜牧業發展的新潮流，托普物聯網指出智能牧場是以信息為基礎，利用傳感器及現代先進的監測技術，完整、準確、及時的了解土地和作物、動物的詳細數據，結合精確時空統計分析，及時迅速的做出決策的一種智能牧場管理系統。智能牧場是當今世界畜牧業最富有吸引力的前沿課題之一，代表了21世紀全球畜牧業發展的方向，是畜牧業的一場革命，是面向21世紀畜牧業的新技術，對我國畜牧業生產產生了深遠影響。

參考文獻

[1]郝評.智能牧場數據通訊的研究與應用[J]，天津大學.2007.01.01

[2]陳浩，秦興.基于云牧場的智能環境控制系統設計[J]工業控制計算機.2016.O1.25