本發(fā)明屬于現(xiàn)在農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

雞舍養(yǎng)殖在禽類養(yǎng)殖業(yè)中占據(jù)重要地位，棚內(nèi)環(huán)境直接影響禽類生長。例如，在肉雞養(yǎng)殖過程中，雞舍接近為一個封閉的環(huán)境系統(tǒng)，該環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度、氣流、有害氣體濃度等因素對于肉雞的生長起到至關(guān)重要的作用。隨著科技的進(jìn)步和大規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，依靠傳統(tǒng)技法采用人工控制環(huán)境指數(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)生活對于養(yǎng)殖業(yè)的要求，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖業(yè)正伴隨著科技的發(fā)展向現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息化養(yǎng)殖業(yè)方向轉(zhuǎn)型，

近年來，已經(jīng)有大量的專家學(xué)者對雞舍養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行研究，雖然這些研究已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但都側(cè)重于環(huán)境溫度的監(jiān)測與調(diào)節(jié)，無法系統(tǒng)的反應(yīng)雞舍環(huán)境中各因素的動態(tài)變化對禽類生長的影響，傳統(tǒng)的雞舍溫度監(jiān)測系統(tǒng)功能單一，測溫周期長，需要大量的人力支持，且一旦發(fā)生故障需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行故障檢修，效率低下，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)力的發(fā)展要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)測方法，能夠精確測量出雞舍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，既能夠?yàn)槿斯ふ{(diào)控雞舍環(huán)境提供參照，也能夠減少因人工懶惰而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括arduinouno微控制器、溫濕度傳感器、有害氣體檢測模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述arduinouno微控制器分別與所述溫濕度傳感器和有害氣體檢測模塊連接，用于采集雞舍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并將所述環(huán)境參數(shù)通過wifi模塊實(shí)時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

進(jìn)一步的，所述溫濕度傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件。

進(jìn)一步的，所述溫濕度傳感器的檢測范圍為0-50℃。

進(jìn)一步的，所述arduinouno微控制器采用atmega328。

進(jìn)一步的，所述有害氣體檢測模塊包括co2傳感器和nh3傳感器，所述co2傳感器的測量范圍為300-50000ppm，所述nh3傳感器的測量范圍為0-50000ppm。

進(jìn)一步的，所述wifi模塊包括nrf24l01單片無線收發(fā)器芯片、arduino的接口板和天線，所述收發(fā)器芯片通過所述arduino接口板與所述arduinouno微控制器連接。

進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用yeelink網(wǎng)絡(luò)平臺。

進(jìn)一步的，所述arduinouno微控制器連接有報警器用于環(huán)境報警。

一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

s1、有害氣體檢測模塊對雞舍內(nèi)的co2和nh3濃度進(jìn)行檢測；

s2、將檢測到的模擬信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為可顯示的數(shù)字信號并在顯示裝置上顯示；

s3、將檢測到的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定的閾值范圍進(jìn)行比較，若超出系統(tǒng)設(shè)定的氣體濃度范圍，則啟動聲光報警電路，反之不報警，返回步驟s1；

s4、溫濕度傳感器對雞舍環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行采集，并將檢測到的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較；

s5、當(dāng)檢測到的溫度低于系統(tǒng)設(shè)定的溫度下限時，啟動風(fēng)爐、關(guān)閉天窗，對雞舍進(jìn)行輔熱升溫；當(dāng)檢測到的溫度高于系統(tǒng)設(shè)定的溫度上限時，啟動風(fēng)扇、打開天窗，以加快空氣流動的方式降低雞舍溫度；

s6、當(dāng)檢測到的濕度大于系統(tǒng)所設(shè)的濕度上限，啟動風(fēng)爐，對雞舍進(jìn)行輔熱去濕；當(dāng)檢測到的濕度低于系統(tǒng)所設(shè)的濕度下限，啟動噴霧，增加雞舍環(huán)境濕度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本系統(tǒng)以arduino為主控板的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)代化養(yǎng)殖對環(huán)境指標(biāo)需求的分析，將傳統(tǒng)單一的環(huán)境溫度測量模塊改為溫濕度測量模塊，有效減少了因環(huán)境濕度造成的環(huán)境溫度偏差，更準(zhǔn)確的反應(yīng)了雞舍環(huán)境的真實(shí)參數(shù)，無線通信模塊能夠利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對雞舍環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控，彌補(bǔ)了以往雞舍測溫系統(tǒng)只能在雞舍內(nèi)監(jiān)測環(huán)境溫度的局限性，大大提升了工作效率，利用傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸使整個系統(tǒng)簡單、高效、低成本和低功耗。

進(jìn)一步的，通過dth11溫濕度傳感器、tgs4160型二氧化碳傳感器以及氨氣傳感器實(shí)時測量雞舍內(nèi)的環(huán)境指數(shù)，利用基于atmega328p單片機(jī)的arduinouno硬件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊將實(shí)時數(shù)據(jù)傳送到y(tǒng)eelink平臺，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測以及異地監(jiān)控，也便于對雞舍養(yǎng)殖環(huán)境實(shí)施長期監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。

進(jìn)一步的，增加了co2和nh3濃度測量傳感器，為雞舍內(nèi)的空氣凈化提供了一定的參照，為禽類提供了更加舒適的生長環(huán)境。

進(jìn)一步的，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用yeelink平臺，該平臺具有海量數(shù)據(jù)存儲、管理功能也為技術(shù)人員掌控雞舍環(huán)境創(chuàng)造了便利，極大的減少了技術(shù)人員的人力投入，具有較強(qiáng)的可靠性和實(shí)用性。

本發(fā)明還公開一種監(jiān)測方法，將檢測到的有害氣體數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定的閾值范圍進(jìn)行比較，若超出系統(tǒng)設(shè)定的氣體濃度范圍，則啟動聲光報警電路，反之不報警，將雞舍的溫度和濕度與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，通過啟動風(fēng)扇和噴霧改變雞舍環(huán)境，能夠在完成傳統(tǒng)測溫過程的基礎(chǔ)上增加有害氣體檢測，使得養(yǎng)殖戶和技術(shù)人員對雞舍內(nèi)的環(huán)境的了解更加精確，有利于通過人工調(diào)控雞舍環(huán)境提升禽類的出肉率(或產(chǎn)蛋率)，增加養(yǎng)殖效益。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明有害氣體檢測流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，采用arduinouno微控制器控制，增加了溫濕度傳感器、co2傳感器、nh3傳感器，更精確的測量出雞舍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，既能夠?yàn)槿斯ふ{(diào)控雞舍環(huán)境提供參照，也能夠減少因人工懶惰而造成的經(jīng)濟(jì)損失。同時，在設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性的加入了無線通信模塊，將現(xiàn)場采集到的環(huán)境參數(shù)實(shí)時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

請參閱圖1，arduinouno微控制器分別與所述溫濕度測量模塊和有害氣體檢測模塊連接，用于分別采集雞舍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并通過wifi模塊實(shí)時傳輸給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用yeelink網(wǎng)絡(luò)平臺。

arduino是一款開源硬件平臺，核心設(shè)備是atmega328的微控制器，具有32kbflash、1kbeeprom、14路數(shù)據(jù)i/o口(其中6路可作為pwm輸出)和6路模擬輸入口，內(nèi)部封裝了多種常用開發(fā)庫以及多種常用傳感器測量的庫函數(shù)，可供開發(fā)者直接調(diào)用，大大簡化了傳感器測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

所述溫濕度傳感器采用dth11溫濕度測量傳感器，所述dth11溫濕度傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件，采用8位溫度和8位濕度數(shù)字信號輸出，即采用數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。

所述dth11溫濕度傳感器可以檢測作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時環(huán)境溫度、濕度指標(biāo)，其溫度檢測范圍為0-50℃，溫度檢測精度為1℃，其相對濕度檢測范圍為20-90％rh，檢測精度為1％rh，且兩次讀取傳感器數(shù)據(jù)的采樣周期間隔不低于1s。同時，該傳感器具有體積小、功耗低、響應(yīng)快、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠滿足本次設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)要求。

雞舍內(nèi)的有害氣體主要包括co2和nh3兩種氣體，因此，所述有害氣體檢測模塊包括tgs4160型co2傳感器和mic-nh3型nh3傳感器。

所述co2傳感器的測量范圍為300-50000ppm，加熱器電壓為5v±0.2vdc，對環(huán)境濕度依賴性極低，靈敏度高，壽命長。

所述nh3傳感器測量范圍在0-50000ppm，分辨率為1ppm，電流輸出為4-20ma，響應(yīng)時間不高于30s，且采用2路無源節(jié)點(diǎn)信號輸出報警，具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。

所述wifi模塊由nrf24l01單片無線收發(fā)器芯片、arduino的接口板和天線三部分構(gòu)成。其中，nrf24l01單片無線收發(fā)器芯片是世界通用的ism頻段的單片機(jī)無線收發(fā)芯片，工作頻率在2.4-2.5ghz，并內(nèi)置頻率發(fā)生器、功率放大器、增強(qiáng)型模式控制器、晶體振蕩器、調(diào)制器解調(diào)器，功耗低，有多種頻道選擇和協(xié)議選擇。通過arduino接口板完成主控制器對nrf24l01單片無線收發(fā)器的初始化，保證主控板與無線通信模塊的通信，同時，無線通信模塊也將采集到的雞舍環(huán)境信息上傳到y(tǒng)eelink網(wǎng)絡(luò)平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和分析。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)以無線多跳的方式自組織成網(wǎng)絡(luò)，將多個傳感器節(jié)點(diǎn)安置到需要監(jiān)控的區(qū)域，通過特定的算法，以無線的方式建構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，經(jīng)過網(wǎng)關(guān)設(shè)備將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到因特網(wǎng)，從而將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到管理平臺。本系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可對單一模塊進(jìn)行檢測，避免了對整個系統(tǒng)的大范圍檢測，提高了系統(tǒng)的工作效率。與其他同類雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有低功耗、低成本、設(shè)計(jì)簡單、操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有很好的實(shí)用性。

請參閱圖2，本系統(tǒng)還公開一種基于arduino的雞舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，利用有害氣體檢測模塊對雞舍內(nèi)的co2和nh3的氣體濃度進(jìn)行檢測，將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)化為可顯示的數(shù)字信號并在顯示裝置上顯示出來，再將檢測到的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定的閾值范圍進(jìn)行比較，若超出系統(tǒng)設(shè)定的氣體濃度范圍，則啟動聲光報警電路，反之不報警，電路跳轉(zhuǎn)到氣體濃度檢測環(huán)節(jié)。

雞舍溫濕度調(diào)節(jié)步驟如下：

溫濕度傳感器對雞舍環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行采集，并將檢測到的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較；

當(dāng)檢測到的溫度低于系統(tǒng)設(shè)定的溫度下限時，啟動風(fēng)爐、關(guān)閉天窗，對雞舍進(jìn)行輔熱升溫；當(dāng)檢測到的溫度高于系統(tǒng)設(shè)定的溫度上限時，啟動風(fēng)扇、打開天窗，以加快空氣流動的方式降低雞舍溫度。

當(dāng)檢測到的濕度大于系統(tǒng)所設(shè)的濕度上限，啟動風(fēng)爐，對雞舍進(jìn)行輔熱去濕；當(dāng)檢測到的濕度低于系統(tǒng)所設(shè)的濕度下限，啟動噴霧，增加雞舍環(huán)境濕度。

本系統(tǒng)能夠在完成傳統(tǒng)測溫過程的基礎(chǔ)上增加有害氣體檢測，使得養(yǎng)殖戶和技術(shù)人員對雞舍內(nèi)的環(huán)境的了解更加精確，有利于通過人工調(diào)控雞舍環(huán)境提升禽類的出肉率(或產(chǎn)蛋率)，增加養(yǎng)殖效益。

優(yōu)選的，采集的雞舍參數(shù)數(shù)據(jù)也可利用yeelink的數(shù)據(jù)云存儲功能進(jìn)行數(shù)據(jù)長期保存和分析，為技術(shù)人員掌控雞舍環(huán)境創(chuàng)造了便利，極大的減少了技術(shù)人員的人力投入，具有較強(qiáng)的可靠性和實(shí)用性。

以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。