畜禽物联网理论、技术及应用PPT 第6章 设施畜禽养殖物联网

设施畜禽养殖物联网第6章6.1智慧养殖管理平台 6.2

畜禽养殖APP 6.3物联网畜禽养殖环境监测与调节 6.4物联网畜禽发情监测 6.5物联网畜禽称重分栏6.6物联网畜禽精准饲喂6.1智慧养殖管理平台智慧养殖管理平台是畜禽物联网应用平台，可以对养殖环境、畜禽和设施设备等实行智能管理，使畜禽养殖管理形成标准化模式，从而提高畜禽养殖效益。图6-1所示为智慧养殖管理平台的主要功能模块。图6-1智慧养殖管理平台主要功能模块6.1智慧养殖管理平台智慧养殖管理平台由多个既相互独立又相互协调的系统组成，主要包括：1）智能传感系统畜禽养殖对环境有高要求，养殖环境质量直接影响畜禽健康和产品品质。不合理的温湿度控制和过量有害气体（如CO2、H2S、NH3）是导致畜禽疾病的主要原因。合理调节养殖环境是预防疾病传播的关键。智能传感系统的作用有两方面：一是使用传感器检测环境是否适宜，包括气体含量（如CO2、H2S、NH3）、温湿度、噪音等指标；二是通过视频监控技术监测畜禽活动，利用射频识别技术识别个体，及时发现异常情况。2）智能传输系统如图6-2所示，智能传输系统主要运用4G/5G、NB-IoT、ZigBee、LoRa、RFID、Wi-Fi、蓝牙等技术，连接无线采集节点、无线控制节点、无线监控中心、无线网络管理软件等，实现畜禽养殖信息自动传输功能。图6-2智能传输系统6.1智慧养殖管理平台3）智能控制系统智能控制系统通过控制器与养殖设备相连，根据用户预先设定的养殖环境指标、饲喂时间、饲喂用量等相关阈值，结合实时获取的环境、畜禽、设备等信息，对养殖环境调节设备（如加热器、风机、湿帘）、饲喂设备等进行远程自动控制，确保畜禽处在适宜的生长环境中，得到精细饲养。4）智能监控管理系统智能监控管理系统可以采用B/S（浏览器/服务器模式）或CS（客户机/服务器模式）架构，用户通过互联网就能随时随地访问该系统。智能监控管理系统的功能主要包括：（1）数据展示。养殖场的环境监测传感器通过无线通信模块实时传输温湿度、CO2浓度、NH3浓度等数据至智能监控管理系统，并以图形、列表展示。RFID标签携带畜禽信息上传至系统，包括品种、出生时间、地点、防疫情况、饲料使用、饲喂次数，同时智能摄像头提供实时监控画面，用户可根据需要设定数据采集时间和频率。（2）自动报警。在数据实时采集过程中，当发现畜禽养殖环境、畜禽或养殖设备等出现异常时，系统会自动报警。报警信息可以在系统界面显示，也可以以短信的形式发送给管理人员，从而提高异常处理效率，减少损失。6.1智慧养殖管理平台综合来看，建设智慧畜禽养殖管理平台，开展智慧畜禽养殖管理的意义主要体现在以下方面：（1）降低养殖成本：利用物联网在养殖现场安装智能监测设备，实现远程监控和设备控制，合理分配生产资料，提高资源利用率，降低生产成本。（2）提高生产效率：使用智能感知设备进行数据采集，通过无线通信技术传输数据，大数据和云计算技术进行分析和处理，减少对人工操作的依赖，科学化管理和决策，提高生产效率。（3）增加产量：通过物联网实施规模化、专业化、标准化畜禽养殖，实时监测和调控养殖环境，利用自动喂料设备进行智能投喂，优化基因配种，提高繁殖率，增加总体产量。（4）形成精准化养殖体系：利用技术替代人工操作，多维度对比养殖指标，建立畜禽养殖档案数据库，科学决策降低运营风险，提高养殖运营效率。（5）提高市场竞争力：将科技应用于养殖，降低成本、提高产品质量，结合科学养殖模式和质量管理体系，打造高品质畜产品，提高市场竞争力。（6）建立行业标准：掌握智慧养殖技术，积累生产数据，探索最佳环境标准，修正养殖经验，逐渐形成行业标准，推动畜禽业现代化进程。6.2

畜禽养殖APP畜禽养殖APP是畜禽物联网中常见的应用，使养殖人员能够通过智能终端远程管理畜禽养殖活动，实现智能化、精细化管理，降低管理成本。用户可连接APP与畜禽养殖管理系统服务器和数据库，实现查询、管理畜禽业务的便捷操作。首页展示功能模块包括“畜禽管理”、“摄像监控”、“环境监测”和“智能控制”；数据页面提供趋势图形式显示畜禽管理和环境监测数据；消息页面显示环境及系统设备异常警报信息；管理人员可进行账号管理和查看执行历史。畜禽养殖APP首页如图6-3所示。图6-3畜禽养殖APP首页畜禽养殖APP中的“畜禽管理”界面如图6-4所示，畜禽管理模块的功能包括“畜舍管理”、“消毒登记”、“配种登记”、“发病登记”、“免疫登记”和“生长测定”，点击相应模块可以进入具体的操作界面。畜禽养殖APP内设有智能算法，通过输入畜禽编号即可快速检索该畜禽的信息，页面上方实时显示今日畜禽总数和今日屠宰总数。6.2

畜禽养殖APP图6-4“畜禽管理”界面6.2

畜禽养殖APP“环境监测”界面显示所监测养殖区域的温度、湿度、二氧化碳、氨气四项参数的数据，如图6-5所示，通过“选择设备”可以筛选需要显示的参数，点击相应参数可以查看该参数的数据变化趋势图。图6-5“环境监测”界面6.2

畜禽养殖APP监控摄像设备实时获取畜禽养殖场监控画面，可以在APP界面进行显示，如图6-6所示，通过“选择畜舍”可以筛选需要显示的畜舍监控画面，点击相应监控画面进入下一级页面可以选择具体的监控设备，查看该设备采集的监控信息。图6-6“摄像监控”界面通过“智能控制”模块控制畜禽养殖环境调节设备和饲喂设备，也可以设定相关阈值，如图6-7所示。6.2

畜禽养殖APP图6-7“设备控制”界面畜禽的生长状态和产品品质受多种因素影响，其中环境因素如空气温湿度、气体浓度、光照强度、通风率和噪声等对其影响最为显著。传统畜禽养殖管理依赖人工参与，数据采集和记录主要由养殖人员完成，缺乏系统化的数据存储和管理设备，养殖环境调节也依赖人力。由于智能化水平低，养殖业的规模化进程较慢，对经营和产品质量的全面管控有限。物联网是推动畜禽养殖信息化的关键技术，通过综合应用物联网监测环境和生长状态，以及利用云服务平台进行远程调节养殖环境，可以显著提升养殖效益。1.环境及生长状态监测在畜禽生长过程中，适宜的环境对其健康至关重要。畜舍的通风状况、光照强度、温湿度以及噪音水平都会影响畜禽的生长状态。例如，通风不良和气体浓度过高可能引发疾病，而极端的温湿度和过量噪音也会增加患病风险。因此，提高畜舍环境监测水平是科学环境调节的前提，也是保障畜禽健康的关键。通过在畜舍内安装环境监测传感器，监测温度、湿度、CO2、H2S、NH3、光照等指标。采集的数据通过无线网络传输至云服务平台，在后端管理平台进行可视化展示，通过平台或APP查询，养殖人员可以实时了解畜舍环境数据，方便管理。同时，在畜舍内安装视频监控设备监控设备运行状态，一旦发生故障，及时通知管理人员。视频监控还可观察畜禽状态，为判断环境状况、生长情况和诊断疾病提供依据。所有数据存储在云服务平台，结合养殖经验总结科学养殖方法，有利于提高养殖水平。这些数据也可用于溯源环节，推动畜禽溯源体系建设。6.3物联网畜禽养殖环境监测与调节2.畜舍环境调节畜舍环境调节设备自动控制结构图如图6-8所示，环境调节设备（如加热器、湿帘、风机、开窗机等）通过云服务平台的智能控制系统与畜舍环境监控系统相连，实现设备联动控制。结合养殖标准和实际养殖情况，养殖人员可以设定环境参数阈值，当环境参数数值超出阈值范围时系统自动报警，同时启动相应的环境调节设备，合理调节畜舍环境，当环境恢复理想状态时，系统控制设备停止运行。养殖人员可以从PC端或手机APP了解环境信息和设备运行的状态，接收报警信息，也可以对系统连接的环境调节设备进行远程控制。6.3物联网畜禽养殖环境监测与调节图6-8畜舍环境调节设备自动控制结构图畜禽发情监测是畜禽养殖中的重要环节，对畜禽繁育性能、企业经济效益有直接影响。监测、确定畜禽的发情行为，及时配种，能够有效发挥畜禽的繁殖能力，提高生产经营效益。与人工观察相比，物联网在畜禽发情监测的效率、准确性方面具有明显优势。以下以母猪发情监测为例，说明物联网在畜禽发情监测方面的具体应用。物联网母猪发情监测系统主要由智能耳标、传感器模块、智能网关、通信模块、智能控制设备组成。主要监测指标包括母猪的体温、运动量及其与公猪的接触频率。（1）体温监测：使用RFID电子耳标对母猪进行个体标识，通过接触式体温检测传感器或红外热像仪测量体温。数据实时传输至服务器，系统设定的阈值超过时，自动发出警报。养殖人员可通过手机、电脑随时获取母猪的体温信息，结合其他生理信息判断是否发情。（2）运动量监测：利用加速度传感器或红外探测器实时测定母猪的行为变化，数据发送至服务器。当运动量达到发情状态标准时，服务器提醒养殖人员查看，因为发情期母猪采食量降低，活动更为活跃。（3）接触频率监测：分离饲养公猪与母猪，设置接触窗并在周围布置监测装置。每头母猪佩戴RFID电子耳标，当靠近接触窗时，系统记录接触时间和频率。服务器在信息超过阈值时自动标记母猪，并通知养殖人员，提示进行发情鉴定。物联网系统可综合监测母猪的体温、运动量、对公猪的敏感程度等指标，判断母猪是否处于发情期，并通过远程报警方式提醒养殖人员启动母猪配种流程。监测数据由管理终端集中管理，可形成母猪发情期生理指标趋势图，建立生理参数数据库，为辨别母猪发情提供参考数据。6.4物联网畜禽发情监测智能称重分栏系统采用物联网感知技术，结合数据传输、数据处理和机械控制技术，实现畜禽的自动称重和分栏。系统设备包括RFID电子耳标、RFID读写器、称重传感器、红外光电传感器、可编程逻辑控制器（PLC）、称重栏和管理终端，通过无线网络传输信息。其中，RFID读写器、称重传感器、红外光电传感器安装在称重栏内，管理终端具备信息输入、数据存储、显示、远程控制和报警功能。该系统广泛应用于猪、牛、羊等畜禽养殖管理，满足规模化养殖场对精细化管理的需求。以肉牛称重分栏为例，每头猪、牛佩戴RFID电子耳标，将肉牛身份信息写入耳标。养殖人员在管理终端输入分栏体重标准。肉牛进入称重栏时，红外光电传感器采集位置信息，传输至管理终端后发布指令关闭栏门。称重传感器采集体重信息，受系统误差、振动、踩动等影响，需通过数据处理算法减小误差。RFID读写器在称重时读取耳标信息，通过无线网络传输至管理终端。管理终端结合体重标准确定肉牛分区，向控制器发布指令实现智能分栏。数据传输至管理终端后，系统自动进行体重数据分析，便于养殖人员精细化饲喂管理。管理终端发布指令控制整个系统，校正故障。6.5物联网畜禽称重分栏图6-9肉牛自动称重分栏流程6.5物联网畜禽称重分栏随着优质畜产品市场需求量不断增加，畜禽饲养模式逐渐向精细化方向转变，依据畜禽成长阶段和身体状况的不同，通过数据采集传输计算技术、精准饲喂控制技术开展科学精准饲养，对于满足畜禽营养需求、提高养殖效益具有明显作用。1.精准饲料配方设计在畜禽养殖中，为了避免营养不良或过剩，提高饲料使用效率，应采用大数据和云计算技术进行精准饲料配方设计。通过采集畜禽品种、生长周期、日常采食量、体重等信息，制作品种和生长周期对应的采食量变化趋势图和体重变化趋势图。利用云计算分析数据，得出每畜禽正常生长所需的营养成分。基于初步试验数据，运用大数据技术进行分析处理，总结出营养成分与饲料种类及用量的对应关系，通过红外饲料分析仪检测饲料中的营养成分含量，实现精准饲料供给。同时，建立饲料调配的数学模型，使养殖人员能够迅速、准确地进行科学饲养，即使不具备专业知识也能完成饲料配制工作。2.精准饲喂系统精准饲喂系统包括供电系统、可编程逻辑控制器、信息采集模块、通信模块和饲喂设备，并连接数据处理平台。该系统通过控