养猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于无线传感网的养猪场种猪养殖系统，特别是一种养猪场种猪 养殖品质全程感知、测控与跟踪系统，属于无线传感网技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，传统养猪系统只能是根据养殖人员的经验，实现猪只的养殖，但是这样无法 提高人员的工作效率，一个养殖人员最多只能看护100头猪，这已经达到了一个资深养殖 人员的极限了。农牧业信息化是现代农业发展的必然趋势，大力发展信息化农业有利于推 进我国农业信息化建设的步伐，提高我国农业生产的现代化水平。根据中国现有种猪养殖 平台现状，遵从种猪对饲料的需求和环境指标的要求，利用现代化的计算机技术、信息技术 以及其他高新技术构建一个种猪生物安全感知、种猪健康状态测控和种猪猪只信息跟踪系 统于一体的现代化养殖平台。
[0003] 养猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统及其三个子系统(生物安全感知 子系统、种猪健康状态测控子系统、种猪猪只信息跟踪子系统）都是现代农业信息高技术大 规模应用中最急需解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决传统养猪需要的人员投入和效率低下的问题，遵从种猪对饲 料的需求和环境指标的要求，利用信息技术构建一个种猪生物安全感知、种猪健康状态测 控和种猪猪只信息跟踪系统于一体的现代化养殖平台。
[0005] 本发明的技术方案是：一种养猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统，其包 括生物安全感知子系统、种猪健康状态测控子系统、种猪猪只信息跟踪子系统三个子系统， 其中，所述的种猪生物安全感知子系统，以生物安全为核心，采用大规模异质网元融合适配 与交互技术，通过对种猪生长环境及配备饲料监控，探测种猪生长环境与饲养食物的相关 参数，根据这些参数值和生猪生长规律，调节种猪生长环境及其调节设备，优化配备饲养食 物。
[0006]所述的种猪健康状态测控子系统，采用动态系统环境的服务柔性提供与质量保障 技术，实现种猪身体状态指标的智能监测。
[0007] 所述的种猪猪只信息跟踪子系统，采用面向过程感知的资源调度技术，实现种猪 对种猪生长全过程的信息进行跟踪存储。
[0008] 本发明的有益效果： 本发明由种猪信息化养殖品质的层次性出发，设计养猪场种猪养殖品质的全程感知、 测控与跟踪系统体系结构，提高种猪养殖品质，是符合"智慧中国"发展方向的。因此，本发 明对促进产业结构调整，推进两化深度融合、发展战略性新兴产业，带动经济增长具有一定 意义。本发明所提出的猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪的理念，以及为此服务的系 列技术和产品，影响着和带动关联技术产业快速发展，有助于促进产业结构调整。
【附图说明】
[0009] 图1是猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统逻辑结构。
[0010] 图2是猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统的物理部署。
[0011] 图3是养猪场环境监测模块。
[0012] 图4是精细饲喂智能控制原理。
[0013]图5是射频识别系统组成。
[0014]图6是系统总体设计图。
[0015] 图7是MC模型。
[0016]图8是种猪生长管理流程。
[0017] 图9是种猪猪只信息跟踪子系统的平台架构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]本发明的养猪场种猪养殖品质全程感知、测控与跟踪系统由三个子系统组成：安 全感知子系统、种猪健康状态测控子系统和种猪猪只信息跟踪子系统，其逻辑结构如图1 所示。
[0020] 本结构主要有三个技术层次。第一层是生物安全感知子系统，该层实现探测种猪 生长环境与饲养食物的相关参数，根据这些参数值和生猪生长规律，调节种猪生长环境及 其调节设备，优化配备饲养食物，信息化监控和规范员工作业，构成一个完整的物联网管理 体系，增加生猪养殖品质，该子系统系统将模糊控制和神经控制结合，建立种猪场环境的模 糊神经控制模型，解决猪舍环境的多变量调控问题；引入智能控制中的模糊控制算法，将 饲养人员的饲喂经验和现有专家经验结合在一起形成饲喂规则库，建立精细饲喂的控制模 型；第二层是种猪生长状态测控子系统，通过动态系统环境的服务柔性提供与质量保障技 术，实现种猪存栏、各类猪存栏、公母猪配种等身体状态指标的智能监测，以及实施对种猪 常见疾病预防；第三层是种猪猪只信息跟踪子系统，采用面向过程感知的资源调度技术，实 现种猪入种群日期、在群状况生长全过程跟踪及其父、母和近交系数谱系跟踪，实现种猪对 种猪生长全过程的信息进行跟踪存储，确保种猪养殖品质，提高种猪养殖效率，为食品安全 和种猪品质奠定基础。
[0021] 本发明从实现种猪的精细饲养为出发点，以实现工厂化养猪场生产管理全面信息 化为目标，就种猪场生产所涉及的对象和全过程进行信息化和可视化的表达、设计、监控和 管理，以现代信息技术为手段，通过信息技术集成猪场信息采集、信息处理和信息应用，使 现代信息技术与种猪场猪的繁殖、育种、饲料与营养、疾病监控等有效融合，服务于种猪健 康养殖的综合信息技术平台的构建。从物理部署上，如图2所示，根据实际种猪养殖分布状 况，种猪生物安全感知子系统安装在猪舍中，实时监测环境参数及饲喂参数，可以通过后台 联网的应用服务器对相应设备进行调控；种猪健康状态测控安装在用户可信的第三方工控 机上，定期检测种猪健康状态，并和后台联网进行信息交互和更新；种猪猪只信息跟踪系统 安装种猪猪耳上，通过传感装置将数据信息传到后台服务器。
[0022] 生物安全感知子系统在体系结构上划分为三个模块：养猪场生长环境监测模块、 养猪场精细饲喂管理模块和进出养猪场人员跟踪模块。其中，养猪场生长环境监测模块对 猪舍内影响环境质量的因素进行探测，并根据这些因素对猪舍内各指标的集中信息化调 控，进一步改善猪舍的环境质量，使其既能实现畜禽舍环境的全面自动化控制，又能达到节 约能源的目标。种猪舍内环境的信息化调控方式，主要利用各种传感器，包括温度、湿度、 气体传感器或智能传感器等作为信息的拾取装置，通过I/O接口及总线将信号传输到上位 机，有上位机中的智能控制器通过模糊计算推理将各信号进行解耦处理，即将主要含有温 度、湿度、氨气和通风等变量有耦合影响的猪舍环境系统，化解成各个无耦合的单变量系 统，使得猪舍内的环境状况达到种猪自身所需现状，并在LED显示屏上进行显示，进而做出 相应的调控措施，获得最佳舍内环境。通过热风炉和天窗、通风口、湿帘风机等等来调节猪 舍的温度和氨气浓度、湿度等。养猪场环境监测模块如图3所示。
[0023] 养猪场精细饲喂管理模块可以满足整栋猪舍的饲料供应，通过送料自动控制器， 把料箱中的饲料自动传送到每个猪栏，避免饲喂人员从外界引入病菌，从而降低猪只发生 瘟疫和疾病的几率。该模块根据每头种猪的体质量、年龄、妊娠、繁育等具体情况，投放相应 的饲料量，从而做到按照个体进行精细饲喂的目标。首先，计算机根据现有的数据，对每一 只猪进行智能判断，根据模糊理论，得出今天该猪只需要吃多少的饲料，然后向步进电机发 出信号，卸料器根据之前得出的信号，自动投放饲料，通过重量感应装置，返回其实际重量 值。其智能控制原理如图4所示。
[0024] 为确保人员进出种猪猪舍时不将携带病菌传染给种猪，在猪舍中需对人员进行跟 踪管理。进出养猪场人员跟踪模块采用RFID射频识别定位技术，探测人员位置。计算机依 据相应的人员位置，做出是否是其进入猪舍的判断。
[0025] RFID的原理是利用频率为50kHz~5. 8GHz的电磁波以无限射频方式进行非接触 双方向通信，以达到识别目的并交换数据。射频识别的距离可达几十厘米至几米，且根据读 写的方式，可以船速数千字节的信息，同时具有极高的保密性。RFID技术可工作于各种恶劣 环境，能识别高速运动物体并能同时识别多个标签。与条形码技术相比RFID技术有着更为 突出的优点：可以识别单个和具体的物体，而不像条形码一样只能识别一类物体；由于采 用无线射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码只能一个一个的读；另外RFID电子标 签出储存的信息量也比条形码的信息量大的多，可载有关目标物的各类相关信息。最基本 的RFID系统主要由两大部分组成，如图5所示： 电子标签（Transponder,亦可称为Tag):装置于被识别的物体上。一般是由线圈、天 线、存储器和控制元件及芯片组成的集成电路。每个标签具有唯一识别的电子编码，以及存 储需要识别传输的信息。标签附着在物体上，能够在自动或外力的作用下，把存储的信息发 送出去。
[0026] 读写器（Reader):根据设计方法以及使用技术的不同，主要可分为只读（read)， 可擦写（read/write)两种。其主要由传送器、接收器、控制芯片和感应装置等组成。除此 之外，很多读写器会配备有额外的接口，如RS232, RS485等，让其将接收到的资料传送到另 外一个系统，如PC、控制系统等。
[0027]另外，系统还应包括天线、主机等一些辅助硬件设施。
[0028]当标签进入磁场后，如果接收到读写器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电所 获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即Passive tag，无源标签或被动标签或者 主动发送某一频率的信号（即Active tag，有源标签或主动标签），读写器读取信并解码 后，再送至信息处理系统进行相关数据的处理。
[0029] 进出养猪场人员跟踪模块的运行方案设计如下： 首先，在人员到达猪舍后带上标签，将产品最基本的标识信息写入标签，一般可以是唯 一的序列号，也可以是表示产品相关信息字段的代码。在相关的产品和标签生成后，将对应 的记录存入基于网络的共享数据库。
[0030] 然后，通过产品中嵌有的标签，对在猪舍活动的人员的实时信息进行采集，然后经 过抽取和转换，通过通信设备保存入数据库。
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