养殖业物联网硬件配置方案.doc

养殖业综合环境监控技术方案xxx科技有限公司201x年x月第一章 前言养殖环境智能监控系统综合利用了物联网传感技术、智能处理技术及智能控制技术，集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能于一体，实现现场及远程系统数据获取、报警控制和设备控制。首先，基于互联网、物联网技术，建立起实时视频监控系统，将生产环境、过程公开化、透明化。不仅能够使企业自身能够有效地进行生产监管，也为各级主管、质检部门、相关企业高效、便捷地实现查询访问与管理，从而产生良好的社会效益和经济效益。其次，利用物联网技术及视频编码压缩技术将各地养殖场的重要实时监控视频（如农舍、仓库、质检等位置）、重要的传感器检测数据（如温度、空气质量、湿度、水质等）自动收集，能够更及时更准确的得到养殖情况和环境参数，并能够及时的响应处理一般问题。主管领导通过网站登录，点击鼠标就可获得相应养殖场的各项实时或历史的数据、统计报表及视频等信息，方便提炼出与当前关注问题相关的、重要的信息，并基于此进行可视化的日常管理、巡查或应急指挥。针对安徽农委及下属企业的具体情况，畜禽养殖全方位智能监控系统主要实现以下几项功能：1、在养殖场日常运行中需要进行视频监控的监控点布设监控摄像头，并将视频图像按照一定的要求进行存储。2、在禽舍或畜舍布设传感器，实时获取环境参数，实现对畜禽养殖环境的实时监控。传感器节点既符合工业生产标准、又要经济实用，同时方便操作。3、在种畜身体上安装耳标或项圈，无线获取其生理特征数据，并建立数据智能分析系统，对种畜的发情、生产期进行准确预测管理。第二章 视频监控系统一、 系统概述为实时监控种猪的生长情况，在12个猪舍每间分别设置一个网络快球摄像机，网络摄像机图像采用无线微波传送到管理中心机房，集中接入硬盘录像机。免去了厂区布线的麻烦。在厂区大门设置2台枪式摄像机，监控物品、人员出入大门的情况。硬盘录像机采用混合数字硬盘录像机，兼顾了数字和模拟2种视频信号源，可以在满足需求的情况下有效的节省投资。管理中心的硬盘录像机可接入所有视频信号，采用2M专线宽带接入INTERNET。猪舍与办公楼之间可以采用无线微波传输视频信号，在相应的位置架设高频微波天线，避免室外管道施工的繁琐。二、 系统功能 1、视频显示设备配置 办公楼设置机房，是整个系统的控制中心，所有视频信号全部接入到硬盘录像机，采用1台17寸液晶显示器，作为硬盘录像机的视频显示设备，每台硬盘录像机视频输出为16画面，可以显示全部前端摄像机采集的图像。2、视频记录设备配置 我们采用数字硬盘录像机对视频信号进行记录，根据用户需求，对前端所有摄像头的视频信号进行24小时不间断的全实施录像。每台硬盘录像机配置1T硬盘8块，完全可以满足30天不间断录像的要求。所有录像部分显示画面和录像资料都可以通过网络，凭用户权限和密码，在INTERNET或局域网终端访问录像和监控主机、进行录像等操作（根据主控设备权限来完成）。系统中录像资料可进行光盘刻录、网络备份等多种方式进行备份，所有资料以数字方式进行保存，图像质量好、保存时间长，资料查找方便。由于在系统中提供报警联动信号，故可以对报警联动信号进行录像，充份利用系统资源，使系统达到最佳的工作状态。第三章 环境监控系统一、 系统概述：环境因子对猪的生产力有着比较大的影响。常规的室内环境有光照、温度、湿度、通风等。良好的环境会给猪带来较好的福利，提高猪只的生产力。 1、环境分析： 温度：养殖场内良好的温度控制，可以提高仔猪和断奶猪的冬季保温，减少大猪体热的流失，保持较快的生长； 夏季温度较高时，降低大猪的热应激，防止因温度过高造成猪只的不进食，少进食，或特殊情况下的热死。湿度：猪舍内的湿度来源于大气水蒸气、猪只呼吸出的水汽、和地表蒸发的水汽。高湿会滋生病菌，危害猪只健康。所以应将场内湿度控制在良好的范围内。2流程描述： 在本系统中，采用无线传感技术，将温度、湿度、氨气传感器数据通过无线电磁波，远距离传送到读写器，读写器将接收到的数据上传给电脑，电脑根据实际采集过来的数据，分散的控制各执行单元。进而达到良好的饲养环境。 3.4.3控制流程： 在养殖场内散放多个传感器，（根据养殖场的大小选择具体数量），传感器分别有温湿度传感器、传感器、氨气传感器。 该传感器可直接挂到墙壁上，或栓到较高的栅栏上，传感器内置温湿度或氨气传感器感应头，可时时的感知外界的参数，并通过内置的单片机处理，再无线收发模块传出； 当安装在场内的读写器读取到传感器标签过来的信息后，通过解调和A/D转换，处理成数字信号，并通过485总线，将数据上传给电脑。 电脑将接收到的信息，与预设的参数作比较，若某项参数超出标准值，电脑会报警，告知管理人员；同时控制执行单元自动调整。传感器类别现场值系统标准值误差温度 C322730+2+5湿度 % RH907080+10+20光照度 lux2050100-30-80通过以上对比，现场值均超出系统设定值，系统会报警告知管理人员；必要时可与外围设备联动，自动控制外围设备。打开场内机械通风设备，往外排风，用以降温降湿；打开舍内的喷淋阀或滴水阀，向猪只身上洒水，以用水分蒸发给猪只降温；猪场如有湿帘降温，则由系统控制打开湿帘降温；打开顶棚风扇，向猪只身上吹风降温；打开遮阳棚，让室内阳光充分；或打开室内日光灯，用以采光；在此同时，系统会时时采集传感器数据，直到达到标准值后，系统即关闭外围的控制设备，以达到自动温控的控制。 同样若场内温度较低时，系统会自动控制像：箱式或辐射加热器、自动恒温电热板、或吊式的取暖灯给予供暖，保证仔猪和大猪的良好供暖。3.4.4组成模块：温湿度传感器：氨气传感器：读写器： 三、系统功能系统能实现以下功能：1、 动态记录功能：连续如实的采集和记录监测监测空间内温度、湿度等参数的情况，以数字和图形、表格方式进行实时显示和记录监测信息；2、 超限报警功能：在出现异常数据的时候，如温度、湿度超过上下限时，可以按照使用人员指定的方式输出多种报警。如：声音报警、电话振铃报警、发送电子邮件报警、短消息报警，可设置短消息群发，并且系统可在不同的时刻通知不同的值班人员； 3、 数据统计分析功能：实时显示或者历史显示房间的各参数曲线变化，可以同时显示多个不同房间的环境参数曲线，更方便比较分析。可显示参数列表、实时曲线图（对应具体数值并任意调整坐标）、实时数据、折算数据、累计数据、历史、报警画面、报表等多种显示、统计功能更加贴近用户需求；4、 数据存储功能：所有的数据采集和记录到主机计算机上，按要求记录各个冷库温、温度变化曲线或表格及工作情况报告；可以定时自动保存、备份、归档等；5、 打印/报表功能：按要求打印各个点温、温度变化曲线或表格及工作情况报告； 自动定时打印（可选择逐行或逐页）和手动人工打印（包括画面、曲线、参数及报表）；并可以按照使用人员的特定要求，输出不同格式的报表；6、 用户分级管理：系统有严格的密码授权制度和用户分级制度，不同的人员具有不同的权限。为用户提供了一个管理平台，以保证只有授权的工作人员才可进行相应的管理和操作。而且可按照管理人员的要求，对相应的日志事件强制要求输入注释；7、 远程监控功能：系统可通过调制解调器或宽带接入方式与远端联网，方便操作人员在远端进行相应的监测、诊断和维护；采用专用的程序来开发实现，确保系统的安全稳定性。这种方式简单可靠效果好，成本很低，仅是中心服务器需要一个公网静态IP地址；8、 系统设计时预留有接口，扩展性强； 在系统设计时预留有相应的接口，可根据政策和法规的改变随时增加新的内容。如可以随时增加监测项目，比如：增加部分温度测试端口、湿度测试端口等。第四章 电子耳标系统一、 系统概述电子耳标是基于RFID技术的无线识别标签。射频识别技术简称RFID(RadioFrequencyIdentification，无线射频识别，或俗称电子标签)，是一种非接触式的自动识别技术。RFID系统由标签、读写器组成。当标签进人磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，读写器读取信息并解码后，送至电脑系统进行有关数据处理。 、RFID电子标签，比一维条码和二维条码有着不可比拟的优势，传统的一位和二位码，读取距离短、必须有线读取、读取精度不高、当条码表面污染-涂污-水洗-腐蚀后，均不能读取，就失去了其唯一ID号的意义。而电子耳标则不会存在以上的各种问题。 该标签由固定端和标签端组成，固定端加大了底面面积，解决了易脱落的问题；同时对固定端针头部分做细，减少了猪打耳标时的痛苦；同时该电子耳标的设计采用特殊的橡胶材质，重量较轻，佩戴到猪耳上时，猪不会感觉到异样。2、读写器采用145M的无线频段，读取距离在010CM可调，可以根据猪场的不同使用要求进行调制，以达到既能准确读取，又不错读其他的猪只。3、PLC控制器（可选）即为可编程控制器，是根据用户的具体实现工艺流程，用PLC语言自编程，进而达到逻辑的控制。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。4、上位机即为电脑控制系统，由计算机硬件+计算机软件（组态软件）组成。5、执行单元气动元件+电动元件6、软件该组态软件是基于现有的养猪管理软件，加自动数据采集接口，加I/O逻辑扩展口。二、系统流程 统一由养猪场给每头猪在耳朵上打电子耳标，每个电子耳标具有全球唯一的号码，即“猪号码”，建立起每头猪的“电子身份证”。并将相关的信息写入电子耳标内，像（养猪场名称、编号、批次、圈舍、号、仔猪来源、猪父编号、猪母编号、品种，血系、进场日期、出场日期、出场原因），等等的信息统一写入电子耳标。此电子耳标即跟随猪的一生，直到出栏环节。 当猪戴好耳标后，他可以与猪场内的读写器进行数据交换，当猪走进读写器的识别区域后，读写器即可识别到该猪的ID号，而该ID具有16位有效数字，即有1000兆亿以上的不重复数据，因此不会出现重复。 读写器又将读到的信息通过串口上传给电脑，电脑调出数据库中的信息，即能详细的看到该猪的 所有信息。并根据该猪现在所处的状态，给予单独的处理。第三章 推荐方案设备清单1（无线系统方案）序号设备名称规格型号品牌单位数量监 控1枪式摄像机DS-2CC172P-IR3海康 台 22网络红外智能球DS-2DM1-714海康 台 123支架DS-1622ZJ124摄像机电源DC12V10A国产 台 15液晶显示器17寸三星 台 16混合数字硬盘录像机DS-8004HF-ST海康威视 台 17硬盘1T西捷 个 88无线网桥GC-2400G国产 台 159不锈钢立杆3.5M国产 个 1510SYV75-5视频线SYV75-5视频国产 米 80011控制信号线RVVP 2*1.0国产 米 80012电源线RVV 2*1.0远东 米 80013配管DN25 米 80014吊架50 只 8015开墙洞直径25 个 12电 子 耳 标1耳标低频国产个30002手持机PK-210A披克台13控制机PK-388披克台1环境监控（无线）1固定式NH3 变送器GRI8109W（无线）只122固定式CO2 变送器GRI8122W（无线）只123温湿度变送器GRI6101W（无线）只124八路电流采集卡GRI-4001只12（有线系统方案）监控1枪式摄像机DS-2CC172P-IR3海康台22红外智能球DS-2AM1-714海康台123支架DS-1622ZJ124立杆3.5M国产个25摄像机电源DC12V10A国产台16液晶显示器17寸三星台2716路数字硬盘录像机DS-8016HS海康威视台28硬盘1T西数个169SYV75-5视频线SYV75-5视频国产米200010控制信号线RVV2*1.5国产米150011电源线RVV2*1.5远东米100012视频光端机台213光缆米5001416路音视频光端机ADT 8V 1DADT台215室外挖沟200*500（W*H）米50016钢管敷设DN1