论文部分内容阅读
畜禽养殖步入大规模工厂化进程,使得畜禽的养殖密度大大增加,带来了疾病传播的隐患,为此有必要对养殖环境密切监控,合理调整控制设备,营造适宜的饲养条件,减少畜禽产品染病途径,防止畜禽发生大规模爆发性死亡。养殖环境监测不同于其他农业环境监测,不仅监测面积大、信号干扰多、对监测系统的现场布置方式也提出了更高的需要。现有的总线通信方式和以往的短途无线通信,存在布线复杂、传输距离短、稳定性差、搭建成本高的弊端,因此本文提出了基于LoRa的畜禽养殖远程监测系统,以STM32为控制核心,根据物联网架构提出数据采集节点、集中单元、远程终端管理中心三部分组成。系统采用模块化设计,设计了传感器模块、单片机控制模块、LoRa模块、LCD模块、GPRS模块等。采集节点通过Ra-02模块LoRa调制以星型网络拓扑结构向集中单元传输数据,集中单元通过SIM800C模块GPRS技术流量计费方式实现数据到服务器的上传,对鸡舍中的温湿度、颗粒物粉尘、二氧化碳、氨气、硫化氢七个环境因子实现了远程采集显示存储分析。在空旷地带对系统通信距离与丢包率进行了实验,在楼内对信号强度与误码率进行实验,系统有效通信距离在300m范围、丢包率5%,四层楼层遮挡下信号强度-135dBM、误码率-20dB。结果表明该系统通信距离远、抗干扰能力强、信号稳定满足养殖环境监测需求。在石家庄一栋鸡舍内选取九个参考点进行水平和垂直方向上的现场对比试验,系统运行正常采集到的环境参数均在国家标准之内,分析并总结了该栋舍环境分布规律。其中NH3与CO2与位置关系呈现极显著正相关(P<0.05),NH3、CO2、PM10纵向差异显著,湿帘侧与风机侧参数浓度分别相差0.4mg/m3、385.6mg/m3、5.64μg/m3。舍内湿帘侧平均温度明显小于风机侧1~3℃。湿度主要集中于中间侧及湿帘侧,第一列平均湿度高于第五列2~5%RH。舍内(CO2浓度主要集中在风机侧,第五列平均浓度高于第一列20mg/m3,CO2昼夜变化明显,夜晚平均浓度高于白天平均浓度900mg/m3。分析了舍内环境参数分布的成因并提出了相应的改进建议。该系统实现了畜禽养殖中的远程自动监测,节约人力物力的同时实时精准采集了环境参数,具有较好的使用价值和推广前景。