一种基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统及方法与流程

本发明涉及物联网智能养殖技术领域，具体涉及一种基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统及方法。

背景技术

随着笼养鸭技术的发展和成熟，肉食鸭等商品鸭可以实现在棚舍内进行养殖。但是，鸭子相对于鸡更容易受到环境因素的影响，在养殖期间，需要对鸭子棚舍内环境进行检测和控制，达到最适养殖环境，避免因环境造成的鸭子死亡。然而常规的养殖棚舍环境控制柜采用的是有线传感探头进行环境监测，探头布线复杂，只能监测棚舍的局部信息，而且无法实现用户的远程监测、历史数据查询、环境变化趋势等功能。对现在使用环境控制柜的养殖户，无法做到远程监控，还是要时刻安排人员在养殖棚舍内查看、记录环境数据，无法做到无人值守、食物溯源的程度。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对目前存在的问题，提供一种基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统及方法，该系统包括环境监控采集单元、无线传感器网络终端节点、传感器网络汇聚节点、网关设备、云服务器、用户终端；

所述环境监控采集单元和所述无线传感器网络终端节点设置于鸭养殖棚舍内，所述环境监控采集单元的输出端连接所述无线传感器网络终端节点，所述无线传感器网络终端节点通过无线网络连接所述传感器网络汇聚节点，所述传感器网络汇聚节点通过串口连接所述网关设备，所述网关设备通过无线网络连接所述云服务器，所述用户终端通过无线网络访问云服务器。

所述环境监控采集单元，用于在设定的采集周期内采集鸭养殖棚舍内不同位置处的温湿度、通风负压值、二氧化碳浓度和光照强度的数据，并将数据传输至所述无线传感器网络终端节点；

所述网络设备，用于将环境监控采集单元采集的数据信息通过http协议上传给云服务器，同时在线显示。

所述环境监控采集单元，包括：多台温湿度传感器、负压传感器、二氧化碳传感器和光照传感器；

所述温湿度传感器的输出端、负压传感器的输出端、二氧化碳传感器的输出端和光照传感器的输出端连接所述无线传感器网络终端节点。

所述无线传感器网络终端节点内置电源，并采用无线通信。

该系统还包括蓄电池，所述蓄电池连接所述无线传感器网络终端节点和传感器网络汇聚节点，用于为所述无线传感器网络终端节点和传感器网络汇聚节点进行供电。

所述无线传感器网络终端节点通过zigbee无线传输技术与所述传感器网络汇聚节点实现无线网络传输。

所述网关设备为zigbee网关设备。

所述网关设备具有液晶显示屏和按键。

所述无线传感器网络终端节点通过zigbee无线传输技术与所述传感器网络汇聚节点实现无线网络传输的过程采用无线加密传输数据。

所述无线加密方法为128位的ase密钥无线加密方法。

本发明还提出一种采用基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统进行远程信息采集的方法，包括以下步骤：

采用所述环境监控采集单元采集鸭养殖棚舍内的环境监控数据，并传输至无线传感器网络终端节点；

所述传感器网络汇聚节点组建无线局域网；

所述无线传感器网络终端节点读取所述环境监控采集单元采集的环境监控数据，并对其进行初步处理，传输至所述传感器网络汇聚节点；

所述传感器网络汇聚节点通过无线网络将处理后环境监控数据传输至网关设备；

所述网关设备将环境监控数据进行显示，并上传至云服务器；

用户通过所述用户终端访问云服务器，所述云服务器获取鸭养殖棚舍内的环境监控数据，同时设置鸭养殖棚舍内的信息采集周期以及报警范围。

本发明的有益效果：

本发明提出一种基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统及方法，实现了鸭养殖棚舍环境变化的云存储，除了本地查询当前棚舍信息外，养殖户可以远程查看养殖棚舍内当前环境信息和历史变化情况；

无线传感器网络终端节点部署简单灵活，无需额外布设电源线和信号线。鸭子养殖棚舍湿度较大，电线容易发生漏电，本信息系统无需布置电源线，能够提高棚舍的安全性；

商品鸭养殖棚舍的不同位置环境不相同，系统运行在不同位置部署同时同一种类的传感器节点，全面监测棚舍环境信息。使用无线传感器网络进行养殖棚舍环境监测，能够减少人工走动查验活动，降低了养殖管理人员带进去传染病毒的几率；

使用该系统对实现无人值守养殖和产品溯源系统有重要作用，同时可以实现优秀养殖经验的可复制。

附图说明

图1为本发明一种优选实施例中基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统的结构框图；

图2为本发明一种优选实施例中基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集方法的流程图；

图3为本发明一种优选实施例中通过用户终端访问云服务器获得的温湿度数据曲线示意图；

图4为本发明一种优选实施例中通过用户终端访问云服务器获得的通风负压数据曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。以下所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

本发明提出一种基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统，使用物联网无线传感器网络对鸭养殖棚舍多种环境因素进行数据采集；采用无线通信和蓄电池供电，无需布设电源线和信号线；操作简单，传感器节点具有自组网功能，同时具有网络记忆功能，断电重启无需重新组网，同时无线网络使用加密信号传输数据；网关就有现场数据展示和上传云服务器功能；云服务器能够为用户提供实时和历史数据，用户可以通过网页或手机app进行访问；用户可以通过app设置传感器节点采集周期，降低传感器网络节点的功耗，同时app具有设置报警功能，对超出正常范围的环境因素进行报警。

本发明一种优选实施例中，如图1所示，包括环境监控采集单元、无线传感器网络终端节点、传感器网络汇聚节点、网关设备、云服务器、用户终端；

所述环境监控采集单元和所述无线传感器网络终端节点设置于鸭养殖棚舍内，所述环境监控采集单元的输出端连接所述无线传感器网络终端节点，所述无线传感器网络终端节点通过无线网络连接所述传感器网络汇聚节点，所述传感器网络汇聚节点通过串口连接所述网关设备，所述网关设备通过无线网络采用http协议连接所述云服务器，所述用户终端通过无线网络访问云服务器。

所述环境监控采集单元，用于在设定的采集周期内采集鸭养殖棚舍内不同位置处的温湿度、通风负压值、二氧化碳浓度和光照强度的数据，并将数据传输至所述无线传感器网络终端节点；

所述网络设备，用于将环境监控采集单元采集的数据信息通过http协议上传给云服务器，同时在线显示。

所述环境监控采集单元，包括：多台温湿度传感器、负压传感器、二氧化碳传感器和光照传感器；

本发明一种优选实施例中，环境监控采集单元能够对商品鸭养殖棚舍的多种环境信息进行检测，包括棚舍温湿度、光照强度、通风负压值、co2浓度等信息。这些是会对商品鸭生长产生决定作用的环境因素。由于棚舍较大，鸭子分布等原因，棚舍内的温度湿度光照等环境并不相同，利用物联网技术，在养殖棚舍内多处进行检测，能够让用户检测棚舍真实的环境。

所述温湿度传感器的输出端、负压传感器的输出端、二氧化碳传感器的输出端和光照传感器的输出端连接所述无线传感器网络终端节点。

所述无线传感器网络终端节点内置电源，并采用无线通信，无需布设电源线和数据线，安装方便，同时可以多点部署。

本发明系统还包括蓄电池，所述蓄电池连接所述无线传感器网络终端节点和传感器网络汇聚节点，用于为所述无线传感器网络终端节点和传感器网络汇聚节点进行供电。蓄电池能够超过提供2个月的节点用电，在一批鸭子养殖期间无需更换电池。同时无线传感器网络终端节点可以布设在养殖棚舍的任意位置，而且可以实现多个传感器的同时布置，能够真实采集养殖棚舍环境信息。由于电子传感器会出现异常值，本实施例中设计每个无线传感器网络终端节点每个上传周期内采集5次传感器数据，选取中值数据上传到无线传感器网络终端节点。

所述无线传感器网络终端节点通过zigbee无线传输技术与所述传感器网络汇聚节点实现无线网络传输，并采用128位的ase秘钥加密传输数据。

本发明一种优选实施例中，无线传感器网络终端节点具有数据粗查等数据处理功能，同时每个上传周期内采集5次传感器数据，选取中值数据上传到所述传感器网络汇聚节点。

本发明一种优选实施例中，无线传感器网络终端节点与传感器网络汇聚节点和网关设备的通信采用无线加密传输，有别于其他采集系统，本系统设计的无线传感器网络终端节点具有数据处理功能，能够减轻中央数据处理器的计算压力。

所述网关设备为zigbee网关设备。

本发明一种优选实施例中，无线传感器网络终端节点具有自组网和断网重连的功能，网关设备自动组建zigbee网络，只要无线传感器网络终端节点和网关设备都按下组网按钮，无线传感器网络终端节点能够自动加入zigbee网络。数据传输采用128位ase秘钥加密，保证了数据的安全性。无线传感器网络终端节点都具有记忆功能，当断电重启后，自动回复之前的网络状态，无线重新手动组网。此外，无线传感器网络终端节点mcu能够对数据进行初步处理，减轻了中央处理器的数据处理压力。

无线传感器网络终端节点采集的数据首先经过节点微处理器进行初步处理，然后通过zigbee无线传输技术发送给传感器网络汇聚节点，并且传输数据使用128位的ase秘钥进行加密。由于棚舍内的鸭笼等遮挡物会是zigbee信号衰减较快，所以使用rfx2401芯片对zigbee信号进行增强。

无线传感器网络的zigbee传感器网络汇聚节点可以最多挂载65535个无线传感器网络终端节点，所以可以实现在一个养殖棚舍内使用多个多种传感器同时采集环境信息，对于多传感器节点数据根据无线传感器网络终端节点设别号和功能码辨别采集的何种数据。

所述网关设备具有液晶显示屏和按键。

本发明一种优选实施例中，zigbee网关使用液晶屏进行现场数值展示，通过按键可以查看连接到网关的设备在线情况，并且可以查询某个无线传感器网络终端节点的数值。同时该网关能够通过http协议将数据发送到阿里云服务器上。设计通过串口发到网关设备，以此实现数据透传。

本发明一种优选实施例中，网关设备主要有两个功能：其一是数据直观展现，网关带有显示屏和按键，通过控制可以实时查看在线设备和数据；其二是起到数据转变传输的功能，它将传感器网络采集到的环境信息通过http协议上传给云服务器端，实现数据云存储。

本发明一种优选实施例中，云服务器能够保存鸭养殖棚舍采集到的数据，能够为用户提供当前鸭养殖棚舍环境信息和历史数据服务器。用户可以通过用户终端app或网页访问服务器，获取鸭养殖棚舍信息和历史数据曲线图等信息。采集众多养殖棚舍内的信息和养殖结果，通过大数据能够分析养殖过程中存在的问题，新的养殖用户可以参考优秀养殖棚舍内的环境设置，实现优秀养殖案例的可复制性。

本申请的数据储存为云端存储，同时能够提供数据处理功能，实现对大量养殖棚舍进行大数据分析，实现优秀养殖经验的可复制性。

本发明一种优选实施例中，用户终端app除了能查看鸭养殖棚舍的环境信息，还能对无线传感器网络终端节点数据采集周期进行设置，根据需求调整数据采集间隔，降低传感器节点的功耗。同时网页和手机app能够为用户提供现场报警外的远程报警功能，当环境某因素变化超出用户设定的阈值，网页和手机app会弹出警报窗口。

用户可以通过网页或手机app进行访问，同时可以为新的养殖用户提供参考素材。本发明还提出一种采用所述的基于物联网的鸭养殖棚舍远程信息采集系统进行远程信息采集的方法，如图2所示，包括以下步骤：

s10、采用所述环境监控采集单元采集鸭养殖棚舍内的环境监控数据，并传输至无线传感器网络终端节点；

s20、所述传感器网络汇聚节点组建无线局域网；

s30、所述无线传感器网络终端节点读取所述环境监控采集单元采集的环境监控数据，并对其进行初步处理，传输至所述传感器网络汇聚节点；

s40、所述传感器网络汇聚节点通过无线网络将处理后环境监控数据传输至网关设备；

s50、所述网关设备将环境监控数据进行显示，并上传至云服务器；

s60、用户通过所述用户终端访问云服务器，所述云服务器获取鸭养殖棚舍内的环境监控数据，同时设置鸭养殖棚舍内的信息采集周期以及报警范围，如图3～图4所示，通过用户终端访问云服务器获得的温湿度数据曲线和通风负压数据曲线。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。