基于物联网技术的猪舍环境监控系统探索

陈创业 谢晓丽 胡天让 刘根新 陈蕊 孔祥 李先山 陈立涛1

摘  要：基于物联网技术的猪舍内环境监控系统能够有效提高监控效率，实现环境温度和湿度的自动调节。本文首先介绍了猪舍内环境监控系统的整体设计方案;再次探讨了系统的功能与现场控制分系统的设计，即无线传输网络模块、视频监控模块与控制器模块的原理和作用;最终分析了系统的模拟应用效果，以及系统功能和设计中存在的不足，以提高猪舍内环境的管理效率。

关键词：物联网技术;猪舍内环境;监控系统

中图分类号：S815.5 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2021）06-0034-03

1  基于物联网技术的猪舍内环境监控系统的整体设计方案

基于物联网技术的猪舍内环境监控系统主要是针对猪舍内环境的温度与湿度进行远程监测，通过视频监控系统了解猪舍内环境相关参数的实时动态;尤其是针对分娩后的猪舍内环境，在设计中能够进一步针对各猪栏的小环境进行动态调节，了解温度和湿度的变化情况，使各猪栏内的小环境能够满足猪舍内环境多样化功能的需求。运用无线网络技术，构建猪场中猪舍内环境的可视化监测系统，对猪舍内环境进行集中管理，对温度和湿度在设定后能够自动调节[1]。通过采用嵌入式控制器，对猪舍内环境的温度与湿度的变化进行数据监测，根据所保存的历史数据，方便猪舍的管理人员实时查看猪舍内的环境状况，并根据生产需求，对相关参数进一步设定。

2  现场控制设计

2.1 无线传输网络

利用WiFi网络建立猪舍内环境监控系统中的无线网络控制模块。该模块主要是针对中小规模化猪场设计，因为这些猪场占地面积较小，运用WiFi进行无线网络传输能够节约成本，并且可以满足小范围内的无线通讯需求。该模块还能够有效缩短猪舍内部无线網络系统的开发周期，降低成本，提升猪舍内环境监控系统的稳定性[2]。在猪舍内，安装的保温炉、加湿器、风机等设备，能够用于猪舍内的温度和湿度的调节以及通风换气。运用WiFi网络将内部设备构建在网络系统中，通过星状网络建设的形式，完成猪舍内各设备的远程操控。连接无线网络后，会统一设定猪舍内部环境中各种设备的参数，猪舍管理人员可以在系统平台的管理员操作界面上调节各种设备的启动与关闭状态。在无线传输网络基础上构建的温湿度传感器及接线见图1。

2.2 视频监控模块

在猪舍内环境中安装摄像头，并进行统一联网设计，由此在猪舍内环境监控系统中组建成视频监控模块，猪舍管理人员则可以利用监控显示屏了解猪舍内部的动态情况。为节约成本，提高视频监控的灵活性，避免在猪舍内环境中出现视频监控死角，用电动云台的承载方式作为摄像头支撑工作平台，使摄像头能灵活转动，从而明显增大猪舍内环境中的监控范围。考虑到WiFi网络的宽带速度有限，现场视频会用视频编码器进行压缩，因而即使信息存储量较大也不会出现网络延时的现象。视频监控模块同样建立在WiFi无线网络基础上，为确保视频监控稳定，应给视频监控系统安装独立电源，即使猪舍监控环境内部出现短期停电的情况，也能通过独立电源的供电保障视频信息的存储[3]。对视频监控模块采用单独的Linux控制器，用嵌入式模式控制移动位置。通过控制舵机旋转，完成猪舍内部视频摄像头的转动，使猪舍管理人员也能够在猪舍内部监控视频，观看时通过控制指令发送的形式，调整猪舍内部现场摄像头的位置，保证摄像头的摄像角度能够符合观看使用需求。

2.3 控制器模块

在嵌入式控制器的设计过程中，为确保处理器能够正常使用，控制猪舍中不同现场设备的系统采用单独的单片机嵌入。在猪舍内环境监控系统的运行过程中，控制模块的这种设计法能够确保各种设备的运行状态不会出现相互干扰的问题。在设计控制模块电路时，最关键的部分是为整个电路系统供电，同时保证供电电源模块的稳定，从而实现电路的全部功能，因为电源模块的稳定性也是硬件使用过程中的核心基础。

在设计硬件的过程中，应为控制器设计单独的供电电源模块，以确保控制器在使用过程中不受到干扰，也可避免出现程序跑飞的问题。用嵌入式Linux系统设计控制程序，与无线网络以及视频监控摄像头直接连接，构建成猪舍内环境监控中的整体模块，使各控制器以及各功能设备都能够在Linux系统控制下完成功能转换。

3  应用效果

通过模拟猪舍内环境，检验了基于物联网技术构建的猪舍内环境监控系统的功能，结果是各项功能均可以正常实现，尤其是针对猪舍内环境的温度和湿度的控制，符合猪舍保育状态下的多元化功能。该监控系统设计采用WiFi网络构建无线传输框架，因此适用于猪舍面积较小的环境。如果猪舍的监控环境较大，还需要优化无线网络系统，以确保网络传输的稳定，最终提高猪舍环境管理效率。

参考文献

[1]高云，鲁斯迪，廖慧敏，等. 基于无线传感器网络的猪舍环境监测研究进展[J]. 中国猪业，2019，14（6）：67-74.

[2]王斌，刘雪梅，张国强，等. 猪舍生态环境监测和清洁控制系统的设计[J]. 农业工程学报，2020，36（3）：55-62.

[3]胡国强，杨彦荣. 基于6LoWPAN和IPv6的猪舍环境远程监测系统[J]. 计算机测量与控制，2019，27（5）：9-12.