基于物联网的养殖场环境远程监控系统的设计与实现

发布时间：2020-04-15 22:17

【摘要】：改革开放以来,随着我国经济的快速发展,人民的生活水平不断的提高,伴随着肉类食品的需求也越来越大,这促使了我国禽畜养殖业的快速发展。当前,我国的养殖结构开始从传统的散养方式向着现代化、集约化、规模化的方式转变。大量的封闭式规模化的大型养殖场被应用到禽畜养殖当中。封闭式养殖场使禽畜处在一个相对密闭的环境,加上规模化养殖禽畜密度相对较大,这就对养殖场的环境质量提出了更高的要求。养殖场环境恶化会导致禽畜大量死亡,不仅造成巨大经济损失,还会引起许多传染病,危害人类的健康。养殖场中未及时清理的禽畜排泄物及食物残渣会发酵产生CH_4、NH_3、H_2S等有害气体导致养殖场空气质量恶化,严重影响禽畜生长。目前国内市场有很多种有害气体监测设备,但这些设备基本都是化学式或手持式,存在着有害气体监测种类单一、无法实现网络监测、数据无法存储、设备价格昂贵等问题。传统的养殖场环境监控需要人工现场测量和调节,这不仅费时费力,而且监控效率低下。随着物联网的快速发展,未来养殖场环境监控系统的设计将会运用许多前沿技术,如WiFi无线通信技术,传感器技术,数据库技术,Android App开发技术等。本课题以此为出发点,设计开发了一套可以在智能移动终端上随时随地对养殖场环境进行远程监控的系统,并通过搭建软硬件平台和功能实现来论证所设计方案的可行性。论文首先分析了养殖场环境因素对禽畜生长的影响,确定以温度、湿度、光照强度、甲烷浓度、氨气浓度和硫化氢浓度为监测对象,在此基础上结合物联网技术完成了包括软硬件在内的养殖场环境远程监控系统总体方案设计。本系统主要包括:主控模块、WiFi无线通信模块、传感器模块,摄像头模块,云服务器数据处理中心和Android App六个部分。其次,选定了适合本系统的各模块芯片的型号,在此基础上完成了包括主控模块、传感器模块、WiFi无线通信模块、摄像头模块在内的各模块的硬件电路设计以及使用C语言在Keil uVision5开发环境下完成了系统硬件各模块的程序编写工作。第三,完成了云服务器数据处理中心的搭建,包括腾讯云服务器和Mysql数据库。在eclipse开发环境下,使用Java语言编写了服务器接收来自客户端的TCP连接请求和服务器访问Mysql数据库的程序,实现对温度、湿度、光照强度、CH_4、NH_3、H_2S浓度数据的接收和存储以及对用户控制指令的转发功能。用户通过Android App对养殖场环境的最新数据,历史数据,最新图片数据,历史图片数据的实时查询和远程控制。论文还完成了Android App的设计开发,包括App的UI界面设计和后台数据处理程序的设计,同时定义了系统中数据传输的帧格式和数据帧各位数值的实际意义。实现了用户方便地在智能移动终端上对养殖场环境进行远程监控功能。最后,搭建了包括软硬件在内的整体系统来验证方案的可行性。包括实时数据采集,数据传输,云平台的数据接收及数据存储,Android App的数据查询以及控制指令的发送,云平台对控制指令的转发,监控节点接收控制指令完成相应控制操作以上6个过程的可行性。
【图文】：

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养殖场环境远程监控系统框架图

分层结构

图 2.2 物联网分层结构层：感知层位于物联网三层结构的的最底层是物联网的基理世界中发生的事件和数据，，包括各种各样的物理量、标识并将所采集数据通过红外、WiFi 等传输技术进行短距离传
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP277;S818.9

【参考文献】