基于NB-IoT的禽畜智能养殖监控系统
发布时间：2021-06-06 11:38
针对养殖场往往处在位置偏僻的地区这一现状下,ZigBee技术无法适应长距离信息传输的问题,采用窄带物联网（NB-IoT）传输及多传感器信息融合技术,设计出成本低廉、能耗较低、覆盖面广的禽畜智能化检测系统。系统由现场检测控制终端、适配NB-IoT的云平台端和移动端App和网页端等三部分组成,可以有效地实现对环境的自动采集和调控。采用与养殖企业合作的方式进行了实测分析,所设计的系统可以代替人工准确完成禽畜养殖数据的检测工作以及根据指令完成环境自动化调节设备状态的功能,对于优化养殖从业者的管理具有一定的应用价值。
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(10)CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统功能结构
中移物联M5310—A模块采用Lw M2M应用层协议将探测到的环境数据上传至中国移动物联网云平台One NET，为保持数据的稳定传输，利用MQTT(message queuing telemetry transport)消息队列遥测传输协议，可实现云平台与现场检测控制终端的信息相互传输。平台域与终端域建立连接时，先完成对MQTT服务器的连接，通过IMEI号识别身份唯一的设备，更新检测控制终端设备的状态。至此平台可与订阅成功的设备节点建立起了高效、安全、稳定的传输途径。硬件终端接入云平台的流程图如图2。所有来自传感器采集的数据都已上传至云平台的数据库中，经授权后的管理人员登陆成功后，可通过远程查看当前的环境数据。由于场地因素和设备效率的原因，管理人员命令下发后短时间内往往并不能反馈出很好的效果，若此时环境数据的显示出现高延迟，会造成指令的堆积，故命令下发过程要求连接设备与设备平台的长链接，即需要具有高可靠性和低延迟特性的传输。云平台与硬件数据交换的过程中EDP(enhance device protocol)增强设备协议可以保障硬件设备与云平台的长链接，并对出现命令堆积的情况做出正确的反馈。
首先对系统的准确性做测试，图3为检测终端所采集的环境数据。将检测终端采集的环境数据与人工采集的环境数据做比较，为保证系统测试的准确性，人工采集数据的时间节点和地点都与传感器采集的时间节点和地点相同。经测试数据分析，二者具有较高的一致性。在这次测试中，6月18日数据，氨气浓度和硫化氢气体浓度都出现了异常，经过排查后发现是由于养殖场管理人员未及时对禽畜废弃物进行清理，所以造成了粪便的长时间发酵。18日下午14点，传感器检测浓度超出报警阈值，系统按照管理人员的指令打开了风扇和卷帘设备，氨气浓度和硫化氢浓度走势图可以看出有害气体的浓度在一段时间后重新回到正常的水平，通过实测验证了系统采集数据的准确性以及能够有效的对养殖环境进行精准的管理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网和雾计算的温室智能感控系统设计[J]. 苑光明,王曼娜,丁承君,冯玉伯. 传感器与微系统. 2020(08)
[2]基于NB-IoT与智能手机的智慧蔬菜棚室管理系统[J]. 张凡,万雪芬,郑涛,崔剑,李雪冬,杨义. 现代电子技术. 2020(12)
[3]基于NB-IoT的环境监测系统[J]. 聂珲,陈海峰,周豪. 实验技术与管理. 2020(05)
[4]禽畜粪尿对环境污染影响及防控技术研究[J]. 冯现明. 环境科学与管理. 2019(12)
[5]基于窄带物联网RTU管网终端的设计与应用[J]. 石英春,陈春阳,罗屿. 传感器与微系统. 2019(12)
[6]基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制[J]. 宦娟,吴帆,曹伟建,李慧,刘星桥. 农业工程学报. 2019(08)
[7]基于云计算平台的室内环境监测系统设计与实现[J]. 刘雄飞,聂伟,陈浩,赖思敏. 传感器与微系统. 2019(03)
[8]一种低功耗高精度的NB-IoT温度采集系统设计[J]. 吕卫,赵佳丽. 传感技术学报. 2018(06)
[9]基于物联网的温室环境测控系统[J]. 何耀枫,梁美惠,陈俐均,徐丹,杜尚丰. 郑州大学学报(理学版). 2018(01)
硕士论文
[1]基于物联网的养殖场环境远程监控系统的设计与实现[D]. 刘生成.吉林大学 2018
本文编号：3214309
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(10)CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统功能结构
中移物联M5310—A模块采用Lw M2M应用层协议将探测到的环境数据上传至中国移动物联网云平台One NET，为保持数据的稳定传输，利用MQTT(message queuing telemetry transport)消息队列遥测传输协议，可实现云平台与现场检测控制终端的信息相互传输。平台域与终端域建立连接时，先完成对MQTT服务器的连接，通过IMEI号识别身份唯一的设备，更新检测控制终端设备的状态。至此平台可与订阅成功的设备节点建立起了高效、安全、稳定的传输途径。硬件终端接入云平台的流程图如图2。所有来自传感器采集的数据都已上传至云平台的数据库中，经授权后的管理人员登陆成功后，可通过远程查看当前的环境数据。由于场地因素和设备效率的原因，管理人员命令下发后短时间内往往并不能反馈出很好的效果，若此时环境数据的显示出现高延迟，会造成指令的堆积，故命令下发过程要求连接设备与设备平台的长链接，即需要具有高可靠性和低延迟特性的传输。云平台与硬件数据交换的过程中EDP(enhance device protocol)增强设备协议可以保障硬件设备与云平台的长链接，并对出现命令堆积的情况做出正确的反馈。
首先对系统的准确性做测试，图3为检测终端所采集的环境数据。将检测终端采集的环境数据与人工采集的环境数据做比较，为保证系统测试的准确性，人工采集数据的时间节点和地点都与传感器采集的时间节点和地点相同。经测试数据分析，二者具有较高的一致性。在这次测试中，6月18日数据，氨气浓度和硫化氢气体浓度都出现了异常，经过排查后发现是由于养殖场管理人员未及时对禽畜废弃物进行清理，所以造成了粪便的长时间发酵。18日下午14点，传感器检测浓度超出报警阈值，系统按照管理人员的指令打开了风扇和卷帘设备，氨气浓度和硫化氢浓度走势图可以看出有害气体的浓度在一段时间后重新回到正常的水平，通过实测验证了系统采集数据的准确性以及能够有效的对养殖环境进行精准的管理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网和雾计算的温室智能感控系统设计[J]. 苑光明,王曼娜,丁承君,冯玉伯. 传感器与微系统. 2020(08)
[2]基于NB-IoT与智能手机的智慧蔬菜棚室管理系统[J]. 张凡,万雪芬,郑涛,崔剑,李雪冬,杨义. 现代电子技术. 2020(12)
[3]基于NB-IoT的环境监测系统[J]. 聂珲,陈海峰,周豪. 实验技术与管理. 2020(05)
[4]禽畜粪尿对环境污染影响及防控技术研究[J]. 冯现明. 环境科学与管理. 2019(12)
[5]基于窄带物联网RTU管网终端的设计与应用[J]. 石英春,陈春阳,罗屿. 传感器与微系统. 2019(12)
[6]基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制[J]. 宦娟,吴帆,曹伟建,李慧,刘星桥. 农业工程学报. 2019(08)
[7]基于云计算平台的室内环境监测系统设计与实现[J]. 刘雄飞,聂伟,陈浩,赖思敏. 传感器与微系统. 2019(03)
[8]一种低功耗高精度的NB-IoT温度采集系统设计[J]. 吕卫,赵佳丽. 传感技术学报. 2018(06)
[9]基于物联网的温室环境测控系统[J]. 何耀枫,梁美惠,陈俐均,徐丹,杜尚丰. 郑州大学学报(理学版). 2018(01)
硕士论文
[1]基于物联网的养殖场环境远程监控系统的设计与实现[D]. 刘生成.吉林大学 2018
本文编号：3214309
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3214309.html
