養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于無線傳感網(wǎng)的養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖系統(tǒng)，特別是一種養(yǎng)豬場(chǎng)種豬 養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)，屬于無線傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，傳統(tǒng)養(yǎng)豬系統(tǒng)只能是根據(jù)養(yǎng)殖人員的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)豬只的養(yǎng)殖，但是這樣無法 提高人員的工作效率，一個(gè)養(yǎng)殖人員最多只能看護(hù)100頭豬，這已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)資深養(yǎng)殖 人員的極限了。農(nóng)牧業(yè)信息化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，大力發(fā)展信息化農(nóng)業(yè)有利于推 進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的步伐，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有種豬養(yǎng)殖 平臺(tái)現(xiàn)狀，遵從種豬對(duì)飼料的需求和環(huán)境指標(biāo)的要求，利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù) 以及其他高新技術(shù)構(gòu)建一個(gè)種豬生物安全感知、種豬健康狀態(tài)測(cè)控和種豬豬只信息跟蹤系 統(tǒng)于一體的現(xiàn)代化養(yǎng)殖平臺(tái)。
[0003] 養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)及其三個(gè)子系統(tǒng)(生物安全感知 子系統(tǒng)、種豬健康狀態(tài)測(cè)控子系統(tǒng)、種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)）都是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息高技術(shù)大 規(guī)模應(yīng)用中最急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)養(yǎng)豬需要的人員投入和效率低下的問題，遵從種豬對(duì)飼 料的需求和環(huán)境指標(biāo)的要求，利用信息技術(shù)構(gòu)建一個(gè)種豬生物安全感知、種豬健康狀態(tài)測(cè) 控和種豬豬只信息跟蹤系統(tǒng)于一體的現(xiàn)代化養(yǎng)殖平臺(tái)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)，其包 括生物安全感知子系統(tǒng)、種豬健康狀態(tài)測(cè)控子系統(tǒng)、種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)， 其中，所述的種豬生物安全感知子系統(tǒng)，以生物安全為核心，采用大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元融合適配 與交互技術(shù)，通過對(duì)種豬生長(zhǎng)環(huán)境及配備飼料監(jiān)控，探測(cè)種豬生長(zhǎng)環(huán)境與飼養(yǎng)食物的相關(guān) 參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)值和生豬生長(zhǎng)規(guī)律，調(diào)節(jié)種豬生長(zhǎng)環(huán)境及其調(diào)節(jié)設(shè)備，優(yōu)化配備飼養(yǎng)食 物。
[0006]所述的種豬健康狀態(tài)測(cè)控子系統(tǒng)，采用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的服務(wù)柔性提供與質(zhì)量保障 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)種豬身體狀態(tài)指標(biāo)的智能監(jiān)測(cè)。
[0007] 所述的種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)，采用面向過程感知的資源調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)種豬 對(duì)種豬生長(zhǎng)全過程的信息進(jìn)行跟蹤存儲(chǔ)。
[0008] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明由種豬信息化養(yǎng)殖品質(zhì)的層次性出發(fā)，設(shè)計(jì)養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)的全程感知、 測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，提高種豬養(yǎng)殖品質(zhì)，是符合"智慧中國(guó)"發(fā)展方向的。因此，本發(fā) 明對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)兩化深度融合、發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有一定 意義。本發(fā)明所提出的豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤的理念，以及為此服務(wù)的系 列技術(shù)和產(chǎn)品，影響著和帶動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有助于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。
【附圖說明】
[0009] 圖1是豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)。
[0010] 圖2是豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)的物理部署。
[0011] 圖3是養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊。
[0012] 圖4是精細(xì)飼喂智能控制原理。
[0013]圖5是射頻識(shí)別系統(tǒng)組成。
[0014]圖6是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖。
[0015] 圖7是MC模型。
[0016]圖8是種豬生長(zhǎng)管理流程。
[0017] 圖9是種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]本發(fā)明的養(yǎng)豬場(chǎng)種豬養(yǎng)殖品質(zhì)全程感知、測(cè)控與跟蹤系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：安 全感知子系統(tǒng)、種豬健康狀態(tài)測(cè)控子系統(tǒng)和種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
[0020] 本結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)技術(shù)層次。第一層是生物安全感知子系統(tǒng)，該層實(shí)現(xiàn)探測(cè)種豬 生長(zhǎng)環(huán)境與飼養(yǎng)食物的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)值和生豬生長(zhǎng)規(guī)律，調(diào)節(jié)種豬生長(zhǎng)環(huán)境及 其調(diào)節(jié)設(shè)備，優(yōu)化配備飼養(yǎng)食物，信息化監(jiān)控和規(guī)范員工作業(yè)，構(gòu)成一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)管理 體系，增加生豬養(yǎng)殖品質(zhì)，該子系統(tǒng)系統(tǒng)將模糊控制和神經(jīng)控制結(jié)合，建立種豬場(chǎng)環(huán)境的模 糊神經(jīng)控制模型，解決豬舍環(huán)境的多變量調(diào)控問題；引入智能控制中的模糊控制算法，將 飼養(yǎng)人員的飼喂經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有專家經(jīng)驗(yàn)結(jié)合在一起形成飼喂規(guī)則庫，建立精細(xì)飼喂的控制模 型；第二層是種豬生長(zhǎng)狀態(tài)測(cè)控子系統(tǒng)，通過動(dòng)態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的服務(wù)柔性提供與質(zhì)量保障技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)種豬存欄、各類豬存欄、公母豬配種等身體狀態(tài)指標(biāo)的智能監(jiān)測(cè)，以及實(shí)施對(duì)種豬 常見疾病預(yù)防；第三層是種豬豬只信息跟蹤子系統(tǒng)，采用面向過程感知的資源調(diào)度技術(shù)，實(shí) 現(xiàn)種豬入種群日期、在群狀況生長(zhǎng)全過程跟蹤及其父、母和近交系數(shù)譜系跟蹤，實(shí)現(xiàn)種豬對(duì) 種豬生長(zhǎng)全過程的信息進(jìn)行跟蹤存儲(chǔ)，確保種豬養(yǎng)殖品質(zhì)，提高種豬養(yǎng)殖效率，為食品安全 和種豬品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。
[0021] 本發(fā)明從實(shí)現(xiàn)種豬的精細(xì)飼養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)工廠化養(yǎng)豬場(chǎng)生產(chǎn)管理全面信息 化為目標(biāo)，就種豬場(chǎng)生產(chǎn)所涉及的對(duì)象和全過程進(jìn)行信息化和可視化的表達(dá)、設(shè)計(jì)、監(jiān)控和 管理，以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，通過信息技術(shù)集成豬場(chǎng)信息采集、信息處理和信息應(yīng)用，使 現(xiàn)代信息技術(shù)與種豬場(chǎng)豬的繁殖、育種、飼料與營(yíng)養(yǎng)、疾病監(jiān)控等有效融合，服務(wù)于種豬健 康養(yǎng)殖的綜合信息技術(shù)平臺(tái)的構(gòu)建。從物理部署上，如圖2所示，根據(jù)實(shí)際種豬養(yǎng)殖分布狀 況，種豬生物安全感知子系統(tǒng)安裝在豬舍中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)及飼喂參數(shù)，可以通過后臺(tái) 聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)器對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控；種豬健康狀態(tài)測(cè)控安裝在用戶可信的第三方工控 機(jī)上，定期檢測(cè)種豬健康狀態(tài)，并和后臺(tái)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交互和更新；種豬豬只信息跟蹤系統(tǒng) 安裝種豬豬耳上，通過傳感裝置將數(shù)據(jù)信息傳到后臺(tái)服務(wù)器。
[0022] 生物安全感知子系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上劃分為三個(gè)模塊：養(yǎng)豬場(chǎng)生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、 養(yǎng)豬場(chǎng)精細(xì)飼喂管理模塊和進(jìn)出養(yǎng)豬場(chǎng)人員跟蹤模塊。其中，養(yǎng)豬場(chǎng)生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊對(duì) 豬舍內(nèi)影響環(huán)境質(zhì)量的因素進(jìn)行探測(cè)，并根據(jù)這些因素對(duì)豬舍內(nèi)各指標(biāo)的集中信息化調(diào) 控，進(jìn)一步改善豬舍的環(huán)境質(zhì)量，使其既能實(shí)現(xiàn)畜禽舍環(huán)境的全面自動(dòng)化控制，又能達(dá)到節(jié) 約能源的目標(biāo)。種豬舍內(nèi)環(huán)境的信息化調(diào)控方式，主要利用各種傳感器，包括溫度、濕度、 氣體傳感器或智能傳感器等作為信息的拾取裝置，通過I/O接口及總線將信號(hào)傳輸?shù)缴衔?機(jī)，有上位機(jī)中的智能控制器通過模糊計(jì)算推理將各信號(hào)進(jìn)行解耦處理，即將主要含有溫 度、濕度、氨氣和通風(fēng)等變量有耦合影響的豬舍環(huán)境系統(tǒng)，化解成各個(gè)無耦合的單變量系 統(tǒng)，使得豬舍內(nèi)的環(huán)境狀況達(dá)到種豬自身所需現(xiàn)狀，并在LED顯示屏上進(jìn)行顯示，進(jìn)而做出 相應(yīng)的調(diào)控措施，獲得最佳舍內(nèi)環(huán)境。通過熱風(fēng)爐和天窗、通風(fēng)口、濕簾風(fēng)機(jī)等等來調(diào)節(jié)豬 舍的溫度和氨氣濃度、濕度等。養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊如圖3所示。
[0023] 養(yǎng)豬場(chǎng)精細(xì)飼喂管理模塊可以滿足整棟豬舍的飼料供應(yīng)，通過送料自動(dòng)控制器， 把料箱中的飼料自動(dòng)傳送到每個(gè)豬欄，避免飼喂人員從外界引入病菌，從而降低豬只發(fā)生 瘟疫和疾病的幾率。該模塊根據(jù)每頭種豬的體質(zhì)量、年齡、妊娠、繁育等具體情況，投放相應(yīng) 的飼料量，從而做到按照個(gè)體進(jìn)行精細(xì)飼喂的目標(biāo)。首先，計(jì)算機(jī)根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，對(duì)每一 只豬進(jìn)行智能判斷，根據(jù)模糊理論，得出今天該豬只需要吃多少的飼料，然后向步進(jìn)電機(jī)發(fā) 出信號(hào)，卸料器根據(jù)之前得出的信號(hào)，自動(dòng)投放飼料，通過重量感應(yīng)裝置，返回其實(shí)際重量 值。其智能控制原理如圖4所示。
[0024] 為確保人員進(jìn)出種豬豬舍時(shí)不將攜帶病菌傳染給種豬，在豬舍中需對(duì)人員進(jìn)行跟 蹤管理。進(jìn)出養(yǎng)豬場(chǎng)人員跟蹤模塊采用RFID射頻識(shí)別定位技術(shù)，探測(cè)人員位置。計(jì)算機(jī)依 據(jù)相應(yīng)的人員位置，做出是否是其進(jìn)入豬舍的判斷。
[0025] RFID的原理是利用頻率為50kHz~5. 8GHz的電磁波以無限射頻方式進(jìn)行非接觸 雙方向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。射頻識(shí)別的距離可達(dá)幾十厘米至幾米，且根據(jù)讀 寫的方式，可以船速數(shù)千字節(jié)的信息，同時(shí)具有極高的保密性。RFID技術(shù)可工作于各種惡劣 環(huán)境，能識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并能同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽。與條形碼技術(shù)相比RFID技術(shù)有著更為 突出的優(yōu)點(diǎn)：可以識(shí)別單個(gè)和具體的物體，而不像條形碼一樣只能識(shí)別一類物體；由于采 用無線射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)的讀；另外RFID電子標(biāo) 簽出儲(chǔ)存的信息量也比條形碼的信息量大的多，可載有關(guān)目標(biāo)物的各類相關(guān)信息。最基本 的RFID系統(tǒng)主要由兩大部分組成，如圖5所示： 電子標(biāo)簽（Transponder,亦可稱為Tag):裝置于被識(shí)別的物體上。一般是由線圈、天 線、存儲(chǔ)器和控制元件及芯片組成的集成電路。每個(gè)標(biāo)簽具有唯一識(shí)別的電子編碼，以及存 儲(chǔ)需要識(shí)別傳輸?shù)男畔?。?biāo)簽附著在物體上，能夠在自動(dòng)或外力的作用下，把存儲(chǔ)的信息發(fā) 送出去。
[0026] 讀寫器（Reader):根據(jù)設(shè)計(jì)方法以及使用技術(shù)的不同，主要可分為只讀（read)， 可擦寫（read/write)兩種。其主要由傳送器、接收器、控制芯片和感應(yīng)裝置等組成。除此 之外，很多讀寫器會(huì)配備有額外的接口，如RS232, RS485等，讓其將接收到的資料傳送到另 外一個(gè)系統(tǒng)，如PC、控制系統(tǒng)等。
[0027]另外，系統(tǒng)還應(yīng)包括天線、主機(jī)等一些輔助硬件設(shè)施。
[0028]當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到讀寫器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電所 獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（即Passive tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽或者 主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（即Active tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），讀寫器讀取信并解碼 后，再送至信息處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。
[0029] 進(jìn)出養(yǎng)豬場(chǎng)人員跟蹤模塊的運(yùn)行方案設(shè)計(jì)如下： 首先，在人員到達(dá)豬舍后帶上標(biāo)簽，將產(chǎn)品最基本的標(biāo)識(shí)信息寫入標(biāo)簽，一般可以是唯 一的序列號(hào)，也可以是表示產(chǎn)品相關(guān)信息字段的代碼。在相關(guān)的產(chǎn)品和標(biāo)簽生成后，將對(duì)應(yīng) 的記錄存入基于網(wǎng)絡(luò)的共享數(shù)據(jù)庫。
[0030] 然后，通過產(chǎn)品中嵌有的標(biāo)簽，對(duì)在豬舍活動(dòng)的人員的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行采集，然后經(jīng) 過抽取和轉(zhuǎn)換，通過通信設(shè)備保存入數(shù)據(jù)庫。
[0031]