畜禽養殖智能監控系統

　　一、需求說明

　　畜牧業是關系國計民生的重要產業，肉蛋奶是百姓“菜籃子”的重要品種。近年來，我國畜牧業綜合生產能力不斷增強，在保障國家食物安全、繁榮農村經濟、促進農牧民增收等方面發揮了重要作用，但也存在產業發展質量效益不高、支持保障體系不健全、抵御各種風險能力偏弱等突出問題。

　　2020年國務院辦公廳印發《關于促進畜牧業高質量發展的意見》，要求到2025年畜禽養殖規模化率和畜禽糞污綜合利用率分別達到70%以上和80%以上，到2030年分別達到75%以上和85%以上，提出加快構建現代養殖體系，加強大數據、人工智能、云計算、物聯網、移動互聯網等技術在畜牧業的應用，提高圈舍環境調控、精準飼喂、動物疫病監測、畜禽產品追溯等智能化水平，建立健全動物防疫體系，提高動物防疫監管服務能力。

　　二、通訊架構

　　基于物聯網的畜禽智能養殖監控系統利用物聯網技術，圍繞設施化畜禽養殖場生產和管理環節，通過智能傳感器在線采集養殖場環境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等)，同時集成改造現有的養殖場環境控制設備，實現畜禽養殖的智能生產與科學管理。養殖戶可以通過手機、計算機、監控中心顯示大屏等信息終端，實時掌握養殖廠環境信息，及時獲取異常報警信息，并可以根據監測結果，遠程控制相應設備，保證畜禽健康生長，提高畜禽質量，降低疫病發生。

　　三、系統組成及功能

　　1、智能環境監控

　　通過傳感器、音頻、視頻和遠程傳輸技術在線采集養殖場環境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度、噪聲、粉塵等)和畜禽的生長行為(進食、引水、排泄等)，實時監測設施內的養殖環境信息，及時預警異常情況，減少損失。

　　(溫濕度監測場景)

　　溫濕度

　　通過室內室外的溫度感器進行室風外對比,在炎熱夏季,當舍內溫度高于外界溫度時,可啟動風機進行空氣交換,降低舍內溫度,同樣當舍內濕度高開外界濕度且濕度較大時,也可通風排濕;在寒冬尤其是北方,需要對畜禽養殖進行保溫處理,適當時進行送暖(如太陽能、電熱爐、鍋爐供暖)等。

　　氣體監測

　　畜禽養殖場中的空氣含有氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體,如果這些濃度過大、作用時間長,會使畜禽體質變差,抵抗力降低,發病率升高等。所以應安裝通風換氣設備如風機等,及時排出污濁空氣,不斷進入新鮮空氣，安裝除臭設備定期刮糞除臭。通過畜禽養殖內的氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體傳感器實時監測室內的相關氣體濃度,當濃度達到一定程度時,就要進行通風換氣除臭,保護舍內空氣流通與清新。通風換氣也要考慮對舍內溫濕度的影響,冬天選擇溫度較高時通風換氣,夏天選擇涼爽的夜晚或早晨通風換氣。

　光照

　　充足的光照時間是保證牛健康、快速成長,高效產奶的一個重要因素,對于陰天畜禽養殖內光線陰暗或冬季日照時間不足的情況,適當增加輔助照明,彌補天氣、季節因素光照度的不足。通過自動控制系統中的照度自動調節功能可以實現對畜禽養殖內照度的自由調節。

　　壓力

　　由于某些時候通風性差等原因,有可能造成畜禽養殖內壓力與外界存在差異,不利于內外氣體流通,這也是舍內有害氣體濃度過高的一個因素。當出現內外壓差時,應啟動相關設備進行通風換氣等以保證空氣流通。

　　2、智能供水

　　場區水泵監控

　　工作人員通過監控平臺實時監控水泵的工作狀態，工作電壓、電流數據，遠程手動控制水泵啟泵和停泵;

　　液位遠程監測

　　監控平臺顯示液位的實時數據，當液位處于低水位時自動開泵供水，處于高水位時自動停泵，超低水位時遠程報警通知工作人員;

　　水位數據監測

　　水泵自動啟泵/停泵

　　雙泵交替工作

　　供水機房具有工作泵和備用泵雙泵或多泵工作時，定時自動切換水泵工作，保護水泵機組，延長水泵壽命;

　　用水監測

　　遠程實時監測用水管道的壓力、用水量數據，對數據進行自動存儲，生成曲線及數據報表供工作人員進行分析。

　　水泵保護

　　通過監測水泵的啟停狀態，設置工作電壓電流等保護，當出現缺相、超壓、過流等異常情況時自動停止啟泵，同時遠程報警，通知工作人員及時處理。

　　水質監測

　　使用水質PH、余氯、濁度等工業級傳感器對水源水質進行實時數據檢測，當水質參數異常是自動啟動消毒設備進行消毒，水質數據自動傳輸至云端進行數據記錄，1分鐘一次，數據自動發送至工作人員郵箱進行備份。

　　3、能耗監測

　　耗水監測

　　通過流量計及4G/網絡等遠程傳輸終端實現對養殖場的單棟豬舍/牛舍/雞舍、整體養殖場的用水量進行統計，形成數據曲線和報表。

　　耗電監測

　　通過智能電量采集終端/智能電量表等設備實現對大型耗電設備、供電機房等進行遠程電量采集，實現電壓、電流、功率因數、累積電量數據采集監測，高低溫報警、過流過壓報警，老式電表不具備通訊遠傳功能需要更改替換為智能電表。

　　4、統一調控

　　實現養殖舍內環境(包括照度、溫度、濕度等)的集中、遠程、聯動控制。控制層主要包括溫度控制，濕度控制，通風控制，光照控制以及定時喂食，喂水。

　　智能監控箱

　　(智能聯動控制場景)

　　6、單體監測

　　采用電子測溫耳標、自動稱重系統和4G/5G/LORA等無線通訊技術，對豬牛等單體進行管理，集成測溫、計步、定位、稱重、分群等功能，精確判斷牲畜健康、重量狀態，做到疾病精確預警，實現自動化、信息化管理。

　　7、視頻監控

　　在養殖區域內設置可移動監控設備，可實現：現場環境實時查看、遠程實時監控、視頻信息可回看、傳輸和存儲，及時發現養殖過程中碰到的問題，查找分析原因，確保安全生產。

　　四、相關硬件設備

　　1、環境監控柜

　　1.1功能描述

　　實時采集場區環境溫度、濕度數據

　　實時采集場區氨氣、硫化氫、空氣質量數據

　　實時采集場區粉塵、噪聲數據

　　支持本地風機、卷簾、刮糞板、除塵機、飼喂機、供熱系統控制

　　支持多路控制設備工作電流檢測反饋

　　支持本地傳感器數據顯示

　　支持本地設備工作狀態顯示

　　支持本地策略配置

　　支持本地參數調整

　　支持遠程遙控遙測

　　1.2接口描述

　　一路RS232

　　一路RS485

　　以太網、2G或4G全網通、WiFi接口

　　4-16通道的4-20mA采集

　　5-32路開關量信號采集

　　4-32路繼電器控制輸出

　　支持485通訊傳感器/儀表數據接入等。

　　觸摸顯示屏操作控制

　　1.3技術參數

　　控制箱電源：交流220V

　　主控電源：DC12-24V

　　主控功耗：<6W

　　模擬量輸入：4-20mA ，12Bit精度

　　開關量輸入：光耦隔離輸入

　　開關量輸出：繼電器干節點輸出

　　Modbus RTU、Modbus TCP

　　工作溫度：-30~80℃

　　濕度范圍：相對濕度95%(無凝結)

　　1.4主控選型

　　1.5觸摸控制

　　控制箱集成了觸摸屏一體顯示控制，可現場顯示實際傳感器數據，如溫濕度、光照度、CO2等。并可現場觸摸控制實際輸出設備，如風機，卷簾、刮糞機等。

　　1.6傳感器選型

　2、水泵控制柜

　　2.1控制柜

　　2.2傳感器

　　3、能耗檢測

　　采用LORA無線方式對分散各個房間/舍區的水表/電表數據進行采集，然后傳輸至智能監控主機，由主機通過2G/3G/4G或以太網WIFI方式上傳至畜禽監控平臺進行數據監控和記錄。

　　LORA傳輸終端采用擴頻通訊技術，多信道傳輸，通訊鏈路穩定，穿透性強，最遠通訊距離可達3km。

　3.1監控柜

　　3.2無線采集終端

　　五、綜合智能養殖監控平臺

　　1、組態場景監控

　　畜禽監控平臺可以根據畜禽養殖分布提供軟件界面,在界面上區分畜禽養殖位置、布局、每個監測點位置等按照實際布局安排,實現監測界面的生動形象,同時也為實際監測提供方便。

　　(組態監控平臺展示)

　　2、單舍實時監控

　　?1、提供實時供每個監測點的溫濕度、氨氣、二氧化碳濃度、光照度、大氣壓力;

　　?2、提供歷史數據查詢，支持過去任一時段的數據查詢，對一些突發事件提供數據依據。

　　?3、提供歷史曲查看，通過對過去某一時段的變化趨勢觀察，可以總結出相應的變化規律，從中可以總結出一些寶貴經驗。

　　?4、提供實時報警功能，當監測到的任一個參數達到報警條件時，監測軟件會提供聲音和相應數值閃爍報警，為相關管理人員提供報警提示。

　　3、智能邏輯控制

　　通過監控柜主機的PLC智能自控功能實現對養殖場中環境調控系統、智能供水系統、節能降耗系統、整場統一調節系統實現智能化、自動化調控，所有調控參數均可通過手機APP/電腦監控平臺進行遠程設置調節，實時生效。

　　以下為供水調控參數的部分設置界面：

　　4、設備集中監控

　　工作人員在管理中心通過大屏監控平臺可同時查看養殖場內所有子系統設備的監控運行數據，統一展示。

　　5、監控數據報警

　　當環境監控、供水監控、能耗監測系統的環境溫濕度、水位、電壓、電流、電量、水量、畜禽體溫等數據出現異常時，可通過監控平臺聲音報警提示，手機APP消息推送，微信消息通知，工作人員手機電話、短信報警等方式實現多重報警通知，方便工作人員及時處理，防止漏報造成的事故隱患。

　　報警方式包含APP消息推送、微信公眾號消息通知、主動撥打電話、短信內容報警等四種方式，保證數據異常時，多渠道通知用戶。

　　6、用戶權限管理

　　針對不同的用戶，對指定的設備擁有不同的權限：

　　管理權限：設備信息管理權限、刪除設備權限、控制權限、分享權限、設備內部參數配置權限、云策略控制配置權限。

　　編輯權限：設備信息管理權限。

　　操作權限：對設備進行遠程控制的操作權限。

　　只讀權限：查看設備的實時狀態、查看設備的歷史數據、曲線、統計報告。

　　7、數據曲線監控

　　平臺對設備監測的傳感器數據及控制數據自動進行記錄，1分鐘一次，可通過曲線查詢方式展示，或通過下載導出EXCEL表格數據進行查看，也支持每日將備份數據自動發送接收郵箱。

　　8、視頻監控

　　平臺支持接入海康威視/螢石云等網絡攝像頭，支持視頻監控和數據界面通步展示，當遠程控制飼喂、風機等設備時，通過視頻監控獲取實時動作反饋。

　　泵房視頻監控

　　六、系統應用

　　畜禽智能養殖監控系統應用范圍：

　　畜牧局、動物衛生監督局、動物疫病防控中心等政府監管部門;

　　畜牧技術服務(推廣)中心;

　　農業科技示范區、農場等大型農業生產加工企業。

　　畜禽養殖智能監控系統，適用于牛棚，養豬場，鴨舍，雞舍，養羊場等場所，可以實現對環境的各項數據實時無線采集監測，有利于技術人員進行科學的管理。