一种基于Arduino的鸡舍养殖环境监控系统及方法与流程

本发明属于现在农业工程技术领域，具体涉及一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统及方法。

背景技术：

鸡舍养殖在禽类养殖业中占据重要地位，棚内环境直接影响禽类生长。例如，在肉鸡养殖过程中，鸡舍接近为一个封闭的环境系统，该环境内的温度、湿度、气流、有害气体浓度等因素对于肉鸡的生长起到至关重要的作用。随着科技的进步和大规模养殖业的迅猛发展，依靠传统技法采用人工控制环境指数已经不能满足现代化生产生活对于养殖业的要求，传统的养殖业正伴随着科技的发展向现代化的物联网技术信息化养殖业方向转型，

近年来，已经有大量的专家学者对鸡舍养殖环境进行研究，虽然这些研究已经取得了显著进展，但都侧重于环境温度的监测与调节，无法系统的反应鸡舍环境中各因素的动态变化对禽类生长的影响，传统的鸡舍温度监测系统功能单一，测温周期长，需要大量的人力支持，且一旦发生故障需要对整个系统进行故障检修，效率低下，无法满足现代化生产力的发展要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统及监测方法，能够精确测量出鸡舍内的环境参数，既能够为人工调控鸡舍环境提供参照，也能够减少因人工懒惰而造成的经济损失。

本发明采用以下技术方案：

一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统，包括arduinouno微控制器、温湿度传感器、有害气体检测模块和远程监控系统，所述arduinouno微控制器分别与所述温湿度传感器和有害气体检测模块连接，用于采集鸡舍内的环境参数，并将所述环境参数通过wifi模块实时传输到远程监控系统，实现远程实时监控。

进一步的，所述温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个ntc测温元件。

进一步的，所述温湿度传感器的检测范围为0-50℃。

进一步的，所述arduinouno微控制器采用atmega328。

进一步的，所述有害气体检测模块包括co2传感器和nh3传感器，所述co2传感器的测量范围为300-50000ppm，所述nh3传感器的测量范围为0-50000ppm。

进一步的，所述wifi模块包括nrf24l01单片无线收发器芯片、arduino的接口板和天线，所述收发器芯片通过所述arduino接口板与所述arduinouno微控制器连接。

进一步的，所述远程监控系统采用yeelink网络平台。

进一步的，所述arduinouno微控制器连接有报警器用于环境报警。

一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统的监测方法，包括以下步骤：

s1、有害气体检测模块对鸡舍内的co2和nh3浓度进行检测；

s2、将检测到的模拟信号经过a/d转换转化为可显示的数字信号并在显示装置上显示；

s3、将检测到的数值与系统设定的阈值范围进行比较，若超出系统设定的气体浓度范围，则启动声光报警电路，反之不报警，返回步骤s1；

s4、温湿度传感器对鸡舍环境的温度、湿度进行采集，并将检测到的数值与系统设定值进行比较；

s5、当检测到的温度低于系统设定的温度下限时，启动风炉、关闭天窗，对鸡舍进行辅热升温；当检测到的温度高于系统设定的温度上限时，启动风扇、打开天窗，以加快空气流动的方式降低鸡舍温度；

s6、当检测到的湿度大于系统所设的湿度上限，启动风炉，对鸡舍进行辅热去湿；当检测到的湿度低于系统所设的湿度下限，启动喷雾，增加鸡舍环境湿度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本系统以arduino为主控板的鸡舍养殖环境监控系统，根据现代化养殖对环境指标需求的分析，将传统单一的环境温度测量模块改为温湿度测量模块，有效减少了因环境湿度造成的环境温度偏差，更准确的反应了鸡舍环境的真实参数，无线通信模块能够利用远程监控系统对鸡舍环境进行远程实时监控，弥补了以往鸡舍测温系统只能在鸡舍内监测环境温度的局限性，大大提升了工作效率，利用传感器和无线网络传输使整个系统简单、高效、低成本和低功耗。

进一步的，通过dth11温湿度传感器、tgs4160型二氧化碳传感器以及氨气传感器实时测量鸡舍内的环境指数，利用基于atmega328p单片机的arduinouno硬件平台进行数据采集和分析，使用无线网络传输模块将实时数据传送到yeelink平台，即可实现实时数据监测以及异地监控，也便于对鸡舍养殖环境实施长期监控和数据分析。

进一步的，增加了co2和nh3浓度测量传感器，为鸡舍内的空气净化提供了一定的参照，为禽类提供了更加舒适的生长环境。

进一步的，远程监控系统采用yeelink平台，该平台具有海量数据存储、管理功能也为技术人员掌控鸡舍环境创造了便利，极大的减少了技术人员的人力投入，具有较强的可靠性和实用性。

本发明还公开一种监测方法，将检测到的有害气体数值与系统设定的阈值范围进行比较，若超出系统设定的气体浓度范围，则启动声光报警电路，反之不报警，将鸡舍的温度和湿度与系统设定值进行比较，通过启动风扇和喷雾改变鸡舍环境，能够在完成传统测温过程的基础上增加有害气体检测，使得养殖户和技术人员对鸡舍内的环境的了解更加精确，有利于通过人工调控鸡舍环境提升禽类的出肉率(或产蛋率)，增加养殖效益。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明系统框图；

图2为本发明有害气体检测流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统，采用arduinouno微控制器控制，增加了温湿度传感器、co2传感器、nh3传感器，更精确的测量出鸡舍内的环境参数，既能够为人工调控鸡舍环境提供参照，也能够减少因人工懒惰而造成的经济损失。同时，在设计中创新性的加入了无线通信模块，将现场采集到的环境参数实时传输到远程监控系统，即可实现远程实时监控。

请参阅图1，arduinouno微控制器分别与所述温湿度测量模块和有害气体检测模块连接，用于分别采集鸡舍内的环境参数，并通过wifi模块实时传输给所述远程监控系统，所述远程监控系统采用yeelink网络平台。

arduino是一款开源硬件平台，核心设备是atmega328的微控制器，具有32kbflash、1kbeeprom、14路数据i/o口(其中6路可作为pwm输出)和6路模拟输入口，内部封装了多种常用开发库以及多种常用传感器测量的库函数，可供开发者直接调用，大大简化了传感器测量系统的设计。

所述温湿度传感器采用dth11温湿度测量传感器，所述dth11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个ntc测温元件，采用8位温度和8位湿度数字信号输出，即采用数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。

所述dth11温湿度传感器可以检测作业现场的实时环境温度、湿度指标，其温度检测范围为0-50℃，温度检测精度为1℃，其相对湿度检测范围为20-90％rh，检测精度为1％rh，且两次读取传感器数据的采样周期间隔不低于1s。同时，该传感器具有体积小、功耗低、响应快、抗干扰性强等特点，能够满足本次设计的技术指标要求。

鸡舍内的有害气体主要包括co2和nh3两种气体，因此，所述有害气体检测模块包括tgs4160型co2传感器和mic-nh3型nh3传感器。

所述co2传感器的测量范围为300-50000ppm，加热器电压为5v±0.2vdc，对环境湿度依赖性极低，灵敏度高，寿命长。

所述nh3传感器测量范围在0-50000ppm，分辨率为1ppm，电流输出为4-20ma，响应时间不高于30s，且采用2路无源节点信号输出报警，具有极高的稳定性和可靠性。

所述wifi模块由nrf24l01单片无线收发器芯片、arduino的接口板和天线三部分构成。其中，nrf24l01单片无线收发器芯片是世界通用的ism频段的单片机无线收发芯片，工作频率在2.4-2.5ghz，并内置频率发生器、功率放大器、增强型模式控制器、晶体振荡器、调制器解调器，功耗低，有多种频道选择和协议选择。通过arduino接口板完成主控制器对nrf24l01单片无线收发器的初始化，保证主控板与无线通信模块的通信，同时，无线通信模块也将采集到的鸡舍环境信息上传到yeelink网络平台，进行数据保存和分析。

无线传感器网络通过将大量的传感器节点以无线多跳的方式自组织成网络，将多个传感器节点安置到需要监控的区域，通过特定的算法，以无线的方式建构成一个网络系统，经过网关设备将无线传感器网络连接到因特网，从而将采集到的数据发送到管理平台。本系统采用了模块化的设计，一旦系统发生故障，可对单一模块进行检测，避免了对整个系统的大范围检测，提高了系统的工作效率。与其他同类鸡舍养殖环境监控系统相比，具有低功耗、低成本、设计简单、操作性强等特点，具有很好的实用性。

请参阅图2，本系统还公开一种基于arduino的鸡舍养殖环境监控系统的监测方法，利用有害气体检测模块对鸡舍内的co2和nh3的气体浓度进行检测，将检测到的模拟信号转化为可显示的数字信号并在显示装置上显示出来，再将检测到的数值与系统设定的阈值范围进行比较，若超出系统设定的气体浓度范围，则启动声光报警电路，反之不报警，电路跳转到气体浓度检测环节。

鸡舍温湿度调节步骤如下：

温湿度传感器对鸡舍环境的温度、湿度进行采集，并将检测到的数值与系统设定值进行比较；

当检测到的温度低于系统设定的温度下限时，启动风炉、关闭天窗，对鸡舍进行辅热升温；当检测到的温度高于系统设定的温度上限时，启动风扇、打开天窗，以加快空气流动的方式降低鸡舍温度。

当检测到的湿度大于系统所设的湿度上限，启动风炉，对鸡舍进行辅热去湿；当检测到的湿度低于系统所设的湿度下限，启动喷雾，增加鸡舍环境湿度。

本系统能够在完成传统测温过程的基础上增加有害气体检测，使得养殖户和技术人员对鸡舍内的环境的了解更加精确，有利于通过人工调控鸡舍环境提升禽类的出肉率(或产蛋率)，增加养殖效益。

优选的，采集的鸡舍参数数据也可利用yeelink的数据云存储功能进行数据长期保存和分析，为技术人员掌控鸡舍环境创造了便利，极大的减少了技术人员的人力投入，具有较强的可靠性和实用性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。