无线传感网络的智能畜禽舍环境监测系统设计(附件)
针对畜禽舍环境监测问题，利用无线传感技术，以畜禽养殖为例分析了影响畜禽生长的主要环境因素，将温度、湿度、氨气等作为监测对象，设计了一套基于无线传感网络的智能畜禽舍环境控测系统。?本监测系统的核心部分是ZigBee主控模块，通过它把所有的硬件和软件系统链接起来，在硬件部分当中采用了DHT11温湿度模块、MQ-135有害气体检测模块和光敏传感器模块，针对畜禽养殖舍的环境进行实时全方位的监测，可以对光照、温湿度和氨气浓度度进行有效的检测。在软件部分当中主要是应用 C语言进行编程，ZigBee主控芯片作为主要部分，通过IAR Systems平台的程序开发后下载到主控芯片中，实现了数据的采集、分析处理、汇聚和传输。该监测系统能够有效的对畜禽养殖舍进行实时监测，降低了人工的劳动强度，尤其是针对畜禽养殖舍的各项环境因素，监测非常准确，是一种适合中小型畜禽养殖舍的监测系统，有较高的推广和应用价值。关键词 无线传感网络，畜禽舍，环境监测系统，ZigBee
目 录
1 引言 1
1．1 课题背景与意义 1
1．2 国内外研究与发展现状 2
1．3 环境对畜禽的影响 3
1．4 研究的主要内容 5
2 设计方案 5
2．1 系统描述 5
2．2 需求分析 6
2．3 总体设计 6
3 系统硬件设计 7
3．1 硬件设计要求 7
3．2 系统元器件的构成 8
3.3 信号采集模块的电路设计 10
4 系统软件设计 14
4.1 软件设计要求 14
4.2 监测系统参数的程序设计 15
5 系统调试 17
5.1 监测系统参数的程序设计 17
5.2 系统软件调试 19
5.3 系统PC机上位机调试 20
5.4 系统调试结果 21
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 引言
1.1 课题背景与意义
环境对于人类的生活来讲是至关重要的，只 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
有在舒适良好的环境中，我们的生活才能更加的甜蜜完美。不同的生活环境对我们的影响也是不同的，对于动植物的生长来讲，环境同样十分重要。伴随着全球经济和科技的迅速发展，人们对日常物质需求日益提高，尤其是日常饮食方面，食品卫生安全问题也因此已成为来我国人民日常生活关注的重点，特别是对鸡肉、猪肉、鸭肉等肉类食品的质量安全提出了更高的要求。保障肉类食品质量安全的关键在于养殖阶段，畜禽生存的环境会直接或间接影响到畜禽的健康生长，专家们因此非常关注畜禽舍的环境质量和管理技术方面的因素，他们认为畜禽的疾病与环境的恶化有着密切的联系，良好的生存环境能够减少畜禽疾病发生的概率。
虽然畜禽的健康成长与遗传基因、喂养方法、饲料的种类和质量等方面有一定的关系，但经过专家们研究发现，恶劣的禽畜养殖环境会使其生产能力下降10%到20%[1]。由此可见禽畜养殖环境对于禽畜的生长起着重要的作用。禽畜生长的环境中环境因素有光照强度、温度、湿度和氨气等一系列有毒气体等，以上的因素如果能够长期处于一个相对合理的数值范围，将会降低禽畜的发病率和死亡率[2]。所以我们应该不断地优化禽畜养殖环境的监控系统，实现在畜禽养殖阶段，对禽畜养殖的环境中影响禽畜生长的关键环境因素进行科学的、全方位的检测，通过综合的数据分析，控制调节相关的环境因素，进而让畜禽生长繁衍的生活环境加以改善，最终减少了畜禽的发病或死亡的几率，保证畜禽健康成长，同时，养殖户能减少不必要劳动、减少畜禽养殖的生产成本，增加经济收入。因此，在设计畜禽舍环境监测系统时，我们需要考虑系统的稳定性、经济性、监管的准确性，达以上的标准就可以高效解决畜禽养殖的许多问题。
从上世纪90年代后期以来，我国农和牧业的产业结构不断调节优化，畜禽养殖业也因此得到了很好发展，但发展太快就会带来一些弊端，流行性疫病也随之不断地暴发，给畜禽养殖户带来了严重的经济损失。为了能够有效的防止疫病的爆发和散播，就不得不加强疫病防控体系，与此同时，国内外专家必须高度重视畜禽养殖的环境监测。许多专家表示，畜禽暴发疫病是由畜禽生存环境的不断恶化 造成的，畜禽舍内环境直接或间接地影响畜禽的健康生长[3]。对此，许多专家提出，畜禽的养殖环境监测能有效控制重大疫病爆发和传播。优化提升畜禽生长环境监测系统，可以促进畜禽健康成长，可以从本质上提高畜禽肉类质量，提高肉类在市场竞争的地位，有效地引领畜牧业快速发展。从而有助于我国畜禽养殖业发展，所以说该系统有着很强的社会意义和社会价值，也产生了一定的经济与实用价值[4]。
12 国内外研究与发展现状
1.2.1 国外研究现状
随着全球经济不断的快速发展，畜牧业也随之快速的发展起来，畜禽类的感染疾病和病菌不断地爆发并迅速传播，不但给畜禽的养殖和管理带来了一定的经济损失，同时也给人们的生活和健康带来了一定的影响，各国专家们对畜禽生长环境的恶化问题都有了相当充分的认识和重视。
欧洲许多发达国家非常注重畜禽舍的环境因素对畜禽生长的影响，因此针对畜禽舍的环境监测系统的研发早。例如从上世纪50年代开始，美国科学家研发出规模化、机械化、工厂化和集约化的新的家禽养殖工艺模式并将其推广到实际畜禽养殖的过程中[5]；丹麦的专家们也紧随美国科学家的脚步，研发出了一套较为标准的畜禽养殖模式。经过了几十年的全球合作与竞争，科科学技术日新月异，专家们现在对畜禽养殖环境的监测技术已经相当完善，经过美国普渡大学和爱荷华州立大学的合作，成功设计出了功能较为全面的环境监测系统。该系统可以实时监测环境中的温湿度、有毒气体（包括NH3、CO2、CH4等）的浓度、光照强度等环境参数，还可以检测空气中有害物质的排放量，并且可以实时监测畜禽舍内环境变化[6]。
1.2.2 国内研究现状
我国的畜禽舍环境监测系统的研究开始得比较晚，大概是在上世纪80年代后期才起步的。值得庆幸是，经过我国专家们近几十年的不懈努力，我国在该技术方面取得了质的飞跃，初步实现了对畜禽舍环境的智能检测。
从1991年起，国家的经济和科学技术突飞猛进，我国在养殖技术领域也取得了丰硕的成果，但相比一些较为发达的国家，在养殖系统方面取得的成果，我国的技术水平还是落后了很多，我国有关畜禽养殖环境监测的技术水平和技术手段较低，只单单依靠人工的判断来控制着系统设备的调节，进而来控制畜禽养殖环境[7]。直到1990年后期，我国不断引进先进技术，加强国内技术水平的研究开发，研发出了很多控制系统，并将这些系统逐步应用到实际生产过程中，取得了显著的成果。但是在环境的控制技术上还是存在一定的问题，暂时还没有设计出一套完整的环境控制系统[8]。在20世纪90年代末，养殖舍的监控技术已经发展成为了结合生物和医学等领域的核心技术，这一重大突破对畜禽的环境监控技术的实现奠定了基础，同时可以实时对畜禽的生长环境进行全程监控[9]。
目 录
1 引言 1
1．1 课题背景与意义 1
1．2 国内外研究与发展现状 2
1．3 环境对畜禽的影响 3
1．4 研究的主要内容 5
2 设计方案 5
2．1 系统描述 5
2．2 需求分析 6
2．3 总体设计 6
3 系统硬件设计 7
3．1 硬件设计要求 7
3．2 系统元器件的构成 8
3.3 信号采集模块的电路设计 10
4 系统软件设计 14
4.1 软件设计要求 14
4.2 监测系统参数的程序设计 15
5 系统调试 17
5.1 监测系统参数的程序设计 17
5.2 系统软件调试 19
5.3 系统PC机上位机调试 20
5.4 系统调试结果 21
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 引言
1.1 课题背景与意义
环境对于人类的生活来讲是至关重要的，只 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
有在舒适良好的环境中，我们的生活才能更加的甜蜜完美。不同的生活环境对我们的影响也是不同的，对于动植物的生长来讲，环境同样十分重要。伴随着全球经济和科技的迅速发展，人们对日常物质需求日益提高，尤其是日常饮食方面，食品卫生安全问题也因此已成为来我国人民日常生活关注的重点，特别是对鸡肉、猪肉、鸭肉等肉类食品的质量安全提出了更高的要求。保障肉类食品质量安全的关键在于养殖阶段，畜禽生存的环境会直接或间接影响到畜禽的健康生长，专家们因此非常关注畜禽舍的环境质量和管理技术方面的因素，他们认为畜禽的疾病与环境的恶化有着密切的联系，良好的生存环境能够减少畜禽疾病发生的概率。
虽然畜禽的健康成长与遗传基因、喂养方法、饲料的种类和质量等方面有一定的关系，但经过专家们研究发现，恶劣的禽畜养殖环境会使其生产能力下降10%到20%[1]。由此可见禽畜养殖环境对于禽畜的生长起着重要的作用。禽畜生长的环境中环境因素有光照强度、温度、湿度和氨气等一系列有毒气体等，以上的因素如果能够长期处于一个相对合理的数值范围，将会降低禽畜的发病率和死亡率[2]。所以我们应该不断地优化禽畜养殖环境的监控系统，实现在畜禽养殖阶段，对禽畜养殖的环境中影响禽畜生长的关键环境因素进行科学的、全方位的检测，通过综合的数据分析，控制调节相关的环境因素，进而让畜禽生长繁衍的生活环境加以改善，最终减少了畜禽的发病或死亡的几率，保证畜禽健康成长，同时，养殖户能减少不必要劳动、减少畜禽养殖的生产成本，增加经济收入。因此，在设计畜禽舍环境监测系统时，我们需要考虑系统的稳定性、经济性、监管的准确性，达以上的标准就可以高效解决畜禽养殖的许多问题。
从上世纪90年代后期以来，我国农和牧业的产业结构不断调节优化，畜禽养殖业也因此得到了很好发展，但发展太快就会带来一些弊端，流行性疫病也随之不断地暴发，给畜禽养殖户带来了严重的经济损失。为了能够有效的防止疫病的爆发和散播，就不得不加强疫病防控体系，与此同时，国内外专家必须高度重视畜禽养殖的环境监测。许多专家表示，畜禽暴发疫病是由畜禽生存环境的不断恶化 造成的，畜禽舍内环境直接或间接地影响畜禽的健康生长[3]。对此，许多专家提出，畜禽的养殖环境监测能有效控制重大疫病爆发和传播。优化提升畜禽生长环境监测系统，可以促进畜禽健康成长，可以从本质上提高畜禽肉类质量，提高肉类在市场竞争的地位，有效地引领畜牧业快速发展。从而有助于我国畜禽养殖业发展，所以说该系统有着很强的社会意义和社会价值，也产生了一定的经济与实用价值[4]。
12 国内外研究与发展现状
1.2.1 国外研究现状
随着全球经济不断的快速发展，畜牧业也随之快速的发展起来，畜禽类的感染疾病和病菌不断地爆发并迅速传播，不但给畜禽的养殖和管理带来了一定的经济损失，同时也给人们的生活和健康带来了一定的影响，各国专家们对畜禽生长环境的恶化问题都有了相当充分的认识和重视。
欧洲许多发达国家非常注重畜禽舍的环境因素对畜禽生长的影响，因此针对畜禽舍的环境监测系统的研发早。例如从上世纪50年代开始，美国科学家研发出规模化、机械化、工厂化和集约化的新的家禽养殖工艺模式并将其推广到实际畜禽养殖的过程中[5]；丹麦的专家们也紧随美国科学家的脚步，研发出了一套较为标准的畜禽养殖模式。经过了几十年的全球合作与竞争，科科学技术日新月异，专家们现在对畜禽养殖环境的监测技术已经相当完善，经过美国普渡大学和爱荷华州立大学的合作，成功设计出了功能较为全面的环境监测系统。该系统可以实时监测环境中的温湿度、有毒气体（包括NH3、CO2、CH4等）的浓度、光照强度等环境参数，还可以检测空气中有害物质的排放量，并且可以实时监测畜禽舍内环境变化[6]。
1.2.2 国内研究现状
我国的畜禽舍环境监测系统的研究开始得比较晚，大概是在上世纪80年代后期才起步的。值得庆幸是，经过我国专家们近几十年的不懈努力，我国在该技术方面取得了质的飞跃，初步实现了对畜禽舍环境的智能检测。
从1991年起，国家的经济和科学技术突飞猛进，我国在养殖技术领域也取得了丰硕的成果，但相比一些较为发达的国家，在养殖系统方面取得的成果，我国的技术水平还是落后了很多，我国有关畜禽养殖环境监测的技术水平和技术手段较低，只单单依靠人工的判断来控制着系统设备的调节，进而来控制畜禽养殖环境[7]。直到1990年后期，我国不断引进先进技术，加强国内技术水平的研究开发，研发出了很多控制系统，并将这些系统逐步应用到实际生产过程中，取得了显著的成果。但是在环境的控制技术上还是存在一定的问题，暂时还没有设计出一套完整的环境控制系统[8]。在20世纪90年代末，养殖舍的监控技术已经发展成为了结合生物和医学等领域的核心技术，这一重大突破对畜禽的环境监控技术的实现奠定了基础，同时可以实时对畜禽的生长环境进行全程监控[9]。
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