wsn的猪舍环境监控系统设计前端子系统(附件)
为了解决传统猪舍环境控制复杂、布线困难、资源浪费严重等问题，设计了一种基于无线传感网络技术的猪舍环境监控系统。通过传感网络的组网和通信，对猪舍的温湿度、光照强度、有害气体浓度实现实时监测，并根据猪舍环境控制要求实施控制，可通过上位机显示报警界面。研究结果表明，本系统能够很好的解决猪舍环境监控问题，从根本上提高监测的实效性。该系统既有组网快、易操作、监控效率高的特点，还具有低功耗功能，能够满足长期运行的要求，具有很大的实用价值和应用前景。关键字 猪舍，环境监控，无线传感网络，低功耗目 录
1 引 言 1
1．1 研究背景 1
1．2 国内外猪舍环境监控的发展现状 2
1．3 项目研究意义 3
1．4 课题主要研究内容 3
2 无线传感网络 4
2.2 无线传感网络的特点 5
2.3 无线传感网络协议 6
3 系统总体设计 7
3.1系统的构成 7
3.2 系统硬件设计 8
3.3 电源设计 13
3.4 外围电路设计 14
3.5 PCB图绘制 15
4 前端子系统软件设计与实现 17
4.1 系统开发环境 17
4.2 子系统软件结构 19
4.3 网络节点软件设计 19
4.4 数据帧格式设置 22
5 系统的功能测试 24
5.1 节点程序下载 24
5.2 程序仿真 24
5.3 系统调试 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A Protel原理图 30
Protel原理图 30 1 引 言
1．1 研究背景
从2010年上半年开始生猪价格一路走高，养猪业存在很大的利润升值空间，特别是在价格波动较多的肉产品市场中，生猪肉市场显现出较强的竞争力，同时养猪业也成为了农村经济发展中的重要产业之一。然而养猪业要想得到迅速的发展，必须解决猪舍环境的问题。特别是在夏天，炎热的气温会造成猪的体重减少、繁育性能和成活率降低
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> Protel原理图 30 1 引 言
1．1 研究背景
从2010年上半年开始生猪价格一路走高，养猪业存在很大的利润升值空间，特别是在价格波动较多的肉产品市场中，生猪肉市场显现出较强的竞争力，同时养猪业也成为了农村经济发展中的重要产业之一。然而养猪业要想得到迅速的发展，必须解决猪舍环境的问题。特别是在夏天，炎热的气温会造成猪的体重减少、繁育性能和成活率降低等后果。大多数养猪的农户由于猪的各种繁杂性疾病增加了养殖成本。为了解决这些问题，必须科学养猪，提高生产力，生产出高质量的猪肉。同时要求对猪生长的各个阶段进行环境监测，可以改善猪舍环境的监控水平，对农业的发展也具有重要意义。以往的猪舍环境监控系统采用布线式，其效率低、成本高且不便监测管理。猪舍的建设大多是不集中分散的，更加难以人工管理，采用传统的有线方式，无疑给农户增加了养殖成本。在科技发展腾飞的当下，网络技术、通信技术和传感器技术相互融合已经成为一种新的科技趋势，并且不断的向着新的发展方向前进。越来越成熟的网络技术正在慢慢地改变我们的生活，无线传感器网络便是这个时代的产物。
当然为了增加养猪农户的盈利，改善投资和回报比例，可通过几种比较常用的方法。首先，减少工资支出，加大员工的劳动强度。虽然短时间内会有比较好的利润效果，却会带来员工消极工作的长期影响。其次，可降低饲料成本，饲料的成本占饲养成本的50%-70%，是降低养猪成本的关键。但廉价的饲料会很大程度上影响猪的生长。最后，一般会选择节能降耗的形式，从长远的角度进行一个比较合理的提高利润的方式。在现在随处可见的网络生活中，无疑使用最先进的网络技术可以带来更多的快捷和便利。一种基于无线传感网络的监控设备正在被越来越多的应用到农业当中来，不仅可以减少员工的劳动强度，也可以提高养猪业的产量。
本设计的基于无线传感网络的猪舍环境监控系统是由前端子节点、路由器和协调器组成。在不同的子节点上分别添加温度、光强、氨气浓度传感器，可以实现分散且较多的猪舍的环境数据采集，再通过路由器的组网将各个子节点发送的无线数据传给协调器，实现远距离的数据采集。当然做到数据采集是远远不能满足于当前自动化时代的发展要求的，同时也不能有效的减少员工的劳动强度。在子节点上往往会添加控制设备，实现一个完整的前端子系统的设计要求。
1．2 国内外猪舍环境监控的发展现状
1.2.1国外猪舍环境监控的发展现状
随着互联网等高科技技术在环境监控设备中的广泛应用，环境监控设备制造业逐渐发展成为一项综合性产业。猪舍环境的控制在荷兰、日本、韩国、加拿大等国家基本已做得成熟起来。随着传感器技术的高速发展，家禽舍的环境测控系统也得到了迅速的发展。张等人研究了由电脑控制的家禽舍分段式通风系统，解决了恒定通风造成不必要的热损耗。Phillip等人设计的家禽舍环境采集系统采用温湿度传感器、红外线传感器等，利用传感器自动采集禽舍内的温湿度、氨气浓度、光照强度等信息。
Bin Shao等人研究了一种猪舍实时图像监控系统，通过图像判断猪的行为，从而判断猪的生理状况，采取相应的控制设备措施。Jeonghwan等人研究了一种基于无线传感网络的猪舍环境监控系统，通过无线传感技术采集猪舍温湿度、光照强度等，由此控制热风器、水帘、灯光等设备的运行。此外，荷兰 Velos 智能化猪群养殖系统，猪舍装有温湿度一体传感器、氨气传感器、热风机、自动控制的水帘等设备，用于实现猪舍环境的自动控制系统。通过高清的监控设备、ERP 信息管理系统等来实现数字化的管理。BigDutchman 公司研制的猪舍监控系统，实现了温湿度、氨气浓度等环境因素的自动采集和控制。日本生产的环境调控集群控制系统能起到环境调节的作用和诊断生病的家禽。
1.2.2国内猪舍环境监控的发展现状?
在我国猪舍环境还基本依靠人工或半自动化设备来调控，需要工作人员根据猪舍环境做出相应的改善，通过手动控制或半自动化的机械设备：比如通风机、水帘、热风机等。现在随着科学技术的发展，农业正在慢慢步入信息化时代。在学习国外先进技术的同时，国内研究人员改善猪舍内环境控制的自动化程度，比如加热、降温、除湿等环境控制系统做了许多的研究，并开始通过加入模糊控制算法等智能调控技术。刘金华利用虚拟仪器技术开发了一种符合家禽舍环境的调控系统，此系统将虚拟仪器和模糊控制算法应用到水帘控制中，来解决夏季家禽舍的温度过高的问题。
肖雨贤通过单片机开发了养殖仔猪的温湿度环境的调控系统。葛广军开发了一种畜禽饲养场的环境检控系统，通过不同的传感器和虚拟仪器对家畜舍内的粉尘污染和氨气、二氧化碳进行了检测，通过一个有害气体的排放模型来设计了一个RPF神经网络，来检测氨气浓度。刁统山开发了一种家禽饲养场有害气体检测系统，系统以 PLC 为核心控制器件，通过VB 开发软件的监控系统。宁营营研究了规模家禽养殖场分散式实时检测系统。使用
1 引 言 1
1．1 研究背景 1
1．2 国内外猪舍环境监控的发展现状 2
1．3 项目研究意义 3
1．4 课题主要研究内容 3
2 无线传感网络 4
2.2 无线传感网络的特点 5
2.3 无线传感网络协议 6
3 系统总体设计 7
3.1系统的构成 7
3.2 系统硬件设计 8
3.3 电源设计 13
3.4 外围电路设计 14
3.5 PCB图绘制 15
4 前端子系统软件设计与实现 17
4.1 系统开发环境 17
4.2 子系统软件结构 19
4.3 网络节点软件设计 19
4.4 数据帧格式设置 22
5 系统的功能测试 24
5.1 节点程序下载 24
5.2 程序仿真 24
5.3 系统调试 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A Protel原理图 30
Protel原理图 30 1 引 言
1．1 研究背景
从2010年上半年开始生猪价格一路走高，养猪业存在很大的利润升值空间，特别是在价格波动较多的肉产品市场中，生猪肉市场显现出较强的竞争力，同时养猪业也成为了农村经济发展中的重要产业之一。然而养猪业要想得到迅速的发展，必须解决猪舍环境的问题。特别是在夏天，炎热的气温会造成猪的体重减少、繁育性能和成活率降低
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> Protel原理图 30 1 引 言
1．1 研究背景
从2010年上半年开始生猪价格一路走高，养猪业存在很大的利润升值空间，特别是在价格波动较多的肉产品市场中，生猪肉市场显现出较强的竞争力，同时养猪业也成为了农村经济发展中的重要产业之一。然而养猪业要想得到迅速的发展，必须解决猪舍环境的问题。特别是在夏天，炎热的气温会造成猪的体重减少、繁育性能和成活率降低等后果。大多数养猪的农户由于猪的各种繁杂性疾病增加了养殖成本。为了解决这些问题，必须科学养猪，提高生产力，生产出高质量的猪肉。同时要求对猪生长的各个阶段进行环境监测，可以改善猪舍环境的监控水平，对农业的发展也具有重要意义。以往的猪舍环境监控系统采用布线式，其效率低、成本高且不便监测管理。猪舍的建设大多是不集中分散的，更加难以人工管理，采用传统的有线方式，无疑给农户增加了养殖成本。在科技发展腾飞的当下，网络技术、通信技术和传感器技术相互融合已经成为一种新的科技趋势，并且不断的向着新的发展方向前进。越来越成熟的网络技术正在慢慢地改变我们的生活，无线传感器网络便是这个时代的产物。
当然为了增加养猪农户的盈利，改善投资和回报比例，可通过几种比较常用的方法。首先，减少工资支出，加大员工的劳动强度。虽然短时间内会有比较好的利润效果，却会带来员工消极工作的长期影响。其次，可降低饲料成本，饲料的成本占饲养成本的50%-70%，是降低养猪成本的关键。但廉价的饲料会很大程度上影响猪的生长。最后，一般会选择节能降耗的形式，从长远的角度进行一个比较合理的提高利润的方式。在现在随处可见的网络生活中，无疑使用最先进的网络技术可以带来更多的快捷和便利。一种基于无线传感网络的监控设备正在被越来越多的应用到农业当中来，不仅可以减少员工的劳动强度，也可以提高养猪业的产量。
本设计的基于无线传感网络的猪舍环境监控系统是由前端子节点、路由器和协调器组成。在不同的子节点上分别添加温度、光强、氨气浓度传感器，可以实现分散且较多的猪舍的环境数据采集，再通过路由器的组网将各个子节点发送的无线数据传给协调器，实现远距离的数据采集。当然做到数据采集是远远不能满足于当前自动化时代的发展要求的，同时也不能有效的减少员工的劳动强度。在子节点上往往会添加控制设备，实现一个完整的前端子系统的设计要求。
1．2 国内外猪舍环境监控的发展现状
1.2.1国外猪舍环境监控的发展现状
随着互联网等高科技技术在环境监控设备中的广泛应用，环境监控设备制造业逐渐发展成为一项综合性产业。猪舍环境的控制在荷兰、日本、韩国、加拿大等国家基本已做得成熟起来。随着传感器技术的高速发展，家禽舍的环境测控系统也得到了迅速的发展。张等人研究了由电脑控制的家禽舍分段式通风系统，解决了恒定通风造成不必要的热损耗。Phillip等人设计的家禽舍环境采集系统采用温湿度传感器、红外线传感器等，利用传感器自动采集禽舍内的温湿度、氨气浓度、光照强度等信息。
Bin Shao等人研究了一种猪舍实时图像监控系统，通过图像判断猪的行为，从而判断猪的生理状况，采取相应的控制设备措施。Jeonghwan等人研究了一种基于无线传感网络的猪舍环境监控系统，通过无线传感技术采集猪舍温湿度、光照强度等，由此控制热风器、水帘、灯光等设备的运行。此外，荷兰 Velos 智能化猪群养殖系统，猪舍装有温湿度一体传感器、氨气传感器、热风机、自动控制的水帘等设备，用于实现猪舍环境的自动控制系统。通过高清的监控设备、ERP 信息管理系统等来实现数字化的管理。BigDutchman 公司研制的猪舍监控系统，实现了温湿度、氨气浓度等环境因素的自动采集和控制。日本生产的环境调控集群控制系统能起到环境调节的作用和诊断生病的家禽。
1.2.2国内猪舍环境监控的发展现状?
在我国猪舍环境还基本依靠人工或半自动化设备来调控，需要工作人员根据猪舍环境做出相应的改善，通过手动控制或半自动化的机械设备：比如通风机、水帘、热风机等。现在随着科学技术的发展，农业正在慢慢步入信息化时代。在学习国外先进技术的同时，国内研究人员改善猪舍内环境控制的自动化程度，比如加热、降温、除湿等环境控制系统做了许多的研究，并开始通过加入模糊控制算法等智能调控技术。刘金华利用虚拟仪器技术开发了一种符合家禽舍环境的调控系统，此系统将虚拟仪器和模糊控制算法应用到水帘控制中，来解决夏季家禽舍的温度过高的问题。
肖雨贤通过单片机开发了养殖仔猪的温湿度环境的调控系统。葛广军开发了一种畜禽饲养场的环境检控系统，通过不同的传感器和虚拟仪器对家畜舍内的粉尘污染和氨气、二氧化碳进行了检测，通过一个有害气体的排放模型来设计了一个RPF神经网络，来检测氨气浓度。刁统山开发了一种家禽饲养场有害气体检测系统，系统以 PLC 为核心控制器件，通过VB 开发软件的监控系统。宁营营研究了规模家禽养殖场分散式实时检测系统。使用
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3363.html
