畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)方案李秀峰;艾紅波【摘要】InthegrowingoftheInternetofthings,theInternetofthingstechnologyisgraduallyinfiltratetotheconstructionoflivestockandpoultrycultivationindustry.Accordingtotheactualconditionsofourcountry,Thispaperintroducesthesystemrequirements、technicalarchitectureandsystemfunctionfortheThingsInternetoflivestockandpoultrycultivationfromthreeaspectsandanalysisthetechnicalandevaluationthesocialdemand.%在物聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)展的今天,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正逐漸滲透到我國(guó)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)建設(shè)中。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,從系統(tǒng)需求、技術(shù)架構(gòu)以及系統(tǒng)功能三方面對(duì)畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)做了介紹,并對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,對(duì)社會(huì)需求方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)。期刊名稱】《農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息》年(卷),期】2012(000)008【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P28-30)【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);技術(shù)架構(gòu);應(yīng)用系統(tǒng);運(yùn)營(yíng)管理【作者】李秀峰;艾紅波【作者單位】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所,北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所,北京100081正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TP315現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖是一種“高投入、高產(chǎn)出、高效益”的集約化產(chǎn)業(yè)，資本密集型和勞動(dòng)集約化是其基本特征。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖的集約化主要表現(xiàn)為勞動(dòng)集約化，目前已隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)集約化已經(jīng)開(kāi)始向資本集約化方向過(guò)渡。但是，這種集約化的產(chǎn)業(yè)也耗費(fèi)了大量的人力和自然資源，并在某種程度上對(duì)環(huán)境造成了負(fù)面影響。通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)可以有效降低資源消耗，減少對(duì)環(huán)境的影響，使畜禽養(yǎng)殖成為管理科學(xué)、資源節(jié)約、環(huán)境友好、效益顯著的產(chǎn)業(yè)。系統(tǒng)需求物聯(lián)網(wǎng)物實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的自動(dòng)化信息交互與處理的智能網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)畜禽養(yǎng)殖主要有以下幾方面的需求：①畜（禽）舍環(huán)境信息采集和控制。在畜（禽）舍布置不同的傳感器節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，測(cè)定溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、氨和C02濃度等，利用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制裝置的網(wǎng)絡(luò)化，來(lái)獲得畜（禽）生長(zhǎng)的最佳條件。②應(yīng)用于畜（禽）精細(xì)飼養(yǎng)和視頻監(jiān)測(cè)。利用耳標(biāo)等裝置實(shí)現(xiàn)畜（禽）個(gè)體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)飼料精確供給，并可通過(guò)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。③疫病遠(yuǎn)程診斷。通過(guò)知識(shí)庫(kù)和視頻，專家可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。④生鮮畜禽產(chǎn)品流通。借助物聯(lián)網(wǎng)的幫助對(duì)畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量追溯以及對(duì)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境的溫度和時(shí)間進(jìn)行控制，以保證生鮮畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量。⑤廢棄物清理。通過(guò)環(huán)境監(jiān)控和廢棄物收集設(shè)備，自動(dòng)收集糞便，并自動(dòng)換氣。技術(shù)架構(gòu)畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)使用各種自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備，它包括了感知層網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層三個(gè)層次（見(jiàn)圖1）。（1）感知層。感知層的功能是對(duì)畜禽個(gè)體和周圍環(huán)境信息進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控，它主要利用傳感器技術(shù)、RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)、二維碼技術(shù)和多媒體技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)世界中的信息轉(zhuǎn)換為可處理的信號(hào)。它主要由信息檢測(cè)系統(tǒng)和采集系統(tǒng)組成，傳感器、RFID技術(shù)及二維碼技術(shù)承擔(dān)自動(dòng)識(shí)別及管理的任務(wù)。（2）傳輸層。傳輸層的功能是連接智能設(shè)備和控制系統(tǒng)，它主要利用IPV6、3GWSN等技術(shù)°IPV6網(wǎng)絡(luò)可使網(wǎng)絡(luò)容納更多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；3G技術(shù)通信速度快、容量大、可靠性高，可以為系統(tǒng)組網(wǎng)提供便利；WSN技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)的非接觸、可移動(dòng)管理，可以支持系統(tǒng)硬件運(yùn)行。（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層的功能是完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、接口、運(yùn)維、管理，支持平臺(tái)開(kāi)放性、海量存儲(chǔ)性和大規(guī)模計(jì)算性能。它主要由畜禽養(yǎng)殖信息云處理、物聯(lián)網(wǎng)信息感知、云服務(wù)等系統(tǒng)組成。系統(tǒng)功能基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)平臺(tái)由支撐環(huán)境層、關(guān)鍵技術(shù)層、系統(tǒng)接口層和用戶層組成。支撐環(huán)境層負(fù)責(zé)提供基礎(chǔ)平臺(tái)的硬件和軟件環(huán)境；關(guān)鍵技術(shù)層負(fù)責(zé)提供傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)和多媒體技術(shù)以及IPV6、3G、WSN等技術(shù)通信技術(shù)、信息處理技術(shù)和控制技術(shù)；系統(tǒng)接口層主要為畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的接口；用戶層主要用來(lái)提供用戶管理系統(tǒng)和分析工具?；A(chǔ)平臺(tái)圖如圖2所示。主要應(yīng)用系統(tǒng)主要應(yīng)用系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、精細(xì)飼養(yǎng)系統(tǒng)、疾病診斷系統(tǒng)、生鮮產(chǎn)品流通系統(tǒng)和糞便清理系統(tǒng)組成。（1）環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。包括三個(gè)主要模塊：①信息采集模塊，完成對(duì)畜（禽）舍環(huán)境中C02、氨氮、H2S、溫度和濕度等的信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)、傳輸和接收。②智能調(diào)控模塊，完成對(duì)畜（禽）舍環(huán)境的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。③管理平臺(tái)模塊，完成對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的的存儲(chǔ)、分析和管理，設(shè)置環(huán)境閾值，并做出智能分析與預(yù)警。（2）精細(xì)飼養(yǎng)系統(tǒng)。包括三個(gè)主要模塊：①自動(dòng)投喂模塊，根據(jù)不同畜（禽）的生長(zhǎng)模型，結(jié)合畜（禽）個(gè)體的體重和月齡等情況，計(jì)算該個(gè)體（或小群體）的天進(jìn)食量，分時(shí)分量自動(dòng)投喂。②自動(dòng)投喂設(shè)備，根據(jù)自動(dòng)投喂模塊的分析結(jié)果，完成自動(dòng)投喂控制，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)報(bào)警。③家畜個(gè)體管理，通過(guò)耳標(biāo)等識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)家畜個(gè)體的自動(dòng)識(shí)別，并記錄與進(jìn)食有關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)繁育期母豬，要配置發(fā)情監(jiān)測(cè)設(shè)備；對(duì)產(chǎn)奶期奶牛，還要配置RFID標(biāo)簽等裝備，自動(dòng)記錄并分析其奶量變化。（3）疾病診斷系統(tǒng)。包括三個(gè)主要模塊：①疾病診斷知識(shí)庫(kù)模塊，通過(guò)知識(shí)推理結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)，可幫助完成對(duì)畜（禽）疫病的智能診斷。②遠(yuǎn)程診斷模塊，采用3G等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上診斷決策系統(tǒng)和遠(yuǎn)程會(huì)診。③疫情預(yù)警模塊，通過(guò)疫情預(yù)警知識(shí)庫(kù)，根據(jù)當(dāng)前本地疫情和氣候等因素，對(duì)動(dòng)物疫情做出輔助性預(yù)警。（4）生鮮產(chǎn)品流通系統(tǒng)。包括二個(gè)主要模塊：①流通信息管理模塊，規(guī)范、記錄和管理生鮮畜（禽）產(chǎn)品在流通過(guò)程中涉及質(zhì)量安全的數(shù)據(jù)，對(duì)可能造成變質(zhì)的環(huán)境因素給出預(yù)警。②追溯信息管理模塊，對(duì)可追溯生鮮產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)地到餐桌的全程信息管理和可追溯。（5）糞便清理系統(tǒng)。包括三個(gè)主要模塊：①信息采集模塊，通過(guò)傳感器完成對(duì)畜（禽）舍環(huán)境的溫度、濕度、氨、H2S等信息的采集。②糞便收集裝置，人工干預(yù)或者定時(shí)對(duì)畜（禽）舍糞便自動(dòng)收集。③空氣凈化模塊，當(dāng)畜（禽）舍氨、H2S等有害氣體超標(biāo)時(shí)，可自動(dòng)換氣。3.3運(yùn)行維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)主要包括設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理。設(shè)備管理包括通信器材、GPRS設(shè)備、無(wú)線閥門控制器與無(wú)線閥門采集器等智能設(shè)備信息的維護(hù)和管理。數(shù)據(jù)管理包括設(shè)備、傳感器、控制設(shè)備的基礎(chǔ)信息及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、維護(hù)和更新。業(yè)務(wù)管理包括客戶管理、項(xiàng)目管理和場(chǎng)景管理等。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)要依據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)，如是ITIL、ISO20000以及ISO27001等。目標(biāo)是使系統(tǒng)得到充分利用，并且當(dāng)產(chǎn)生故障或需要進(jìn)行必要的修改時(shí)，可以得到維護(hù)和運(yùn)營(yíng)管理的有力支持。參考文獻(xiàn)徐超?網(wǎng)絡(luò)信息資源管理J]?內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2009,(S2).王智才?現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展之路該如何走J]?中國(guó)牧業(yè)通訊,2010,(11).李如年?基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)研究J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2009,(6).⑷李鑫?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展探討J].科技信息,2010,(29).⑸黃新亞.RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)[J].警察技術(shù),1994,(4).⑹焦泉?物聯(lián)網(wǎng)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)初探J].江蘇商論,2010,(