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-基于物联网技术的禽类智慧养殖及全程溯源系统解决案设计单位:*物联智慧科技*设计日期:2013年11月目录第一章概述31.1禽类养殖及溯源的现状31.2禽类智慧养殖及全程溯源系统的总体目标41.3设计原则4第二章禽类智慧养殖及全程溯源系统62.1禽类智慧养殖系统建立容62.2全程溯源系统建立容72.3体系构造7第三章禽类智慧养殖及全程溯源系统解决案82.1 禽类智慧养殖系统8 禽舍环境信息的采集与自动控制系统9通信组网设计13禽类智慧养殖应用系统132.14禽类智慧养殖信息管理平台152.15禽类智慧养殖系统与全程溯源系统接口182.2 全程溯源系统192.2.1 业务系统概要流程192.2.2 主要模块建立192.2.3 系统体系构造202.2.4 系统设计21第一章 概述1.1禽类养殖及溯源的现状我国现代禽类养殖是一种高投入、高产出、高效益的集约化产业。资本密集型和劳动集约化是其根本特征。这种集约化的产业消耗了大量的人力和自然资源,并在*种程度上对环境造成负面影响。使用物联网可以有效降低资源消耗,并减少对环境的影响,使禽类养殖成为管理科学、资源节约、环境友好、效益显著的产业。加快物联网技术在当下禽类养殖建立中的应用已成为我国禽类养殖业开展的必然选择。目前,我国针对新时期不断出现的食品平安新问题,已提出了构建平安战略框架的设想,其中一个重要的构建原则就是可追溯性原则。建立禽产品平安性全程可追溯系统是确保食品平安的关键。以物联网RFID技术为载体,以现在信息化技术为手段,实现禽产品从养殖场到屠宰场,从屠宰场到超市,从超市到市民餐桌的全程、有效监管。食品平安关系到国民最根本的生存需求,利用先进的物联网技术来提升禽产品平安的管理意义重大。1.2禽类智慧养殖及全程溯源系统的总体目标本工程由禽类智慧养殖系统和全程溯源系统构成。禽类智慧养殖建立目标是:禽类饲养场环境的智能化监测是当今禽类养殖业开展的重要向,它推动着粗放式、低效的养殖业向知识型、技术型、现代化的高效禽类养殖业转变。与此同时也必然对养殖环境特别是禽舍环境面提出了更高的要求。采用物联网技术通过智能感知、识别与普适计算、泛在网络的融合,来大幅提升禽类饲养效率、能源节约、防疫检疫水平,在实现自动化、智能及平安管理的同时创造最大的经济和社会效益。禽产品全程溯源体系建立的总体目标是:以新型的禽类电子标签为载体,利用先进的物联网技术、成熟的计算机与数据库技术,在科学合理的管理规与完备通用的技术规下,建立食品平安数据库,通过标识编码、标识佩戴、身份识别、信息录入与传输、数据分析和查询,给禽类食品配一个唯一的电子*,使禽类养殖场中的养殖、防疫检疫、监视与后期加工、销售有机结合,完成禽类食品从养殖场到餐桌各环节的一体化全程追踪和追溯,从而实现对禽类疫情和产品平安事件的快速处理。1.3设计原则禽类智慧养殖及全程溯源系统的建立须坚持先进性、实用性、开放性、标准化、可靠性、稳定性、平安性、易维护性、可管理性的设计原则。 (1) 先进性:采用先进的思想、成熟的技术与设计法,符合当前潮流与未来开展趋势,以便跟上信息技术的开展,具有较强的生命力,具有长期使用价值。 (2) 实用性:建立的核心目的就是应用,须坚持实用的设计原则,紧紧围绕市场食品平安的实际需求。在能够满足禽类智慧养殖及全程溯源系统建立要求的前提下,以尽可能以少的投入,取得尽可能大的效益。 (3) 开放性:具有良好的开放性和兼容性。通过信息门户、唯一身份标识和公共数据交换,整合、集成各环节应用系统和各种信息资源,建立完善多级互联互通的可追溯网络。 (4) 标准化:应符合业界主流标准与规,包括根底架构与各个应用系统的系统集成与标识数据整合,均遵循标准化原则,不依赖特定的网络、系统软件与硬件,能够部署并运行在各种主流的软硬件环境中,解决目前该领域系统软件不兼容的问题。 (5) 可靠性:禽类智慧养殖及全程溯源系统支撑着整个食品生产销售链的管理与监视,必须具有高可靠性、高容错性和强大的数据处理能力,以确保不连续运行、确保局部出错不影响整体、确保快速响应。 (6) 稳定性:必须具有良好的稳定性,保证持续运行时间长、故障间隔大、无故障时间长。 (7) 平安性:禽类智慧养殖及全程溯源系统涉及到从养殖到餐桌的大量敏感数据,平安运行至关重要。必须构建全位、多层次、完善的平安保障体系,在保证物理平安和网络平安的根底上,保证数据平安。 (8) 易维护性:禽类智慧养殖及全程溯源系统涉及从养殖、防检疫、加工、销售到餐桌食用众多环节,数据量、信息量巨大,对系统的稳定性和可靠性有重大考验,因此必须坚持易维护的设计原则,确保构造清晰、操作简单、维护便。 (9) 可管理性:应具有高可管理性,使得系统管理员和运行维护人员的管理简便快捷,降低运行维护费用。 综上,禽类智慧养殖与全程追溯涵盖食品平安的诸多面,应进展统一规划、承前启后、分步实施。第二章 禽类智慧养殖及全程溯源系统禽类智慧养殖及全程溯源系统是一项系统工程,涉及物联网及信息技术的各个层面。建立应遵从顶层设计,分步实施,边建边用边完善的原则。首先提出总体解决案,确定禽类智慧养殖的体系构造,制定全程溯源的信息标准,以及各系统之间的接口规。2.1禽类智慧养殖系统建立容基于物联网技术的禽类智慧养殖系统建立容包括:(1) 禽舍环境信息采集和自动控制建立传感层:实时监测禽舍温度、湿度、光照强度、氨气浓度、硫化氢浓度和二氧化碳浓度。布置监测节点、构建无线传感网络、安装禽舍自动控制执行机构;(2) 通讯组网连接传输层:搭建有线通信和无线通信相结合的综合组网式,实现数据的短距离传输和长距离中继功能;(3) 禽类智慧养殖应用系统建立应用层:由精细饲养子系统、能耗控制子系统、疾病防检子系统和粪便清理子系统组成;(4) 禽类智慧养殖信息管理平台建立:进展数据的采集、存储、处理、分析、接口、运维。具备海量数据存储和大规模计算性能。支撑远程及智能终端的查询、管理和控制;(5) 设立禽类智慧养殖系统与全程溯源系统接口:基于物联网RFID技术构建覆盖禽类从生产、养殖、屠宰或生产加工、流通到消费各个环节的,统一且唯一的电子身份,作为禽类智慧养殖系统与全程溯源系统的硬件接口。禽类智慧养殖信息管理平台为禽类智慧养殖系统与全程溯源系统提供软件接口。2.2全程溯源系统建立容(1) 建立统一的信息标准,规禽产品全程溯源的管理标识规则,为确保数据的完整性、准确性与一致性提供依据;(2) 建立一个从养殖到最终消费品,覆盖食品生产各个阶段资料的中心数据信息库,集息资源管理、应用效劳管理和容整合;(3) 构建统一的电子身份认证系统,集中养殖场禽类及其产品的生产、防检疫、加工、销售过程中电子信息的管理,产品电子身份的唯一性、真实性,实现全程可追溯;(4) 构建平安可靠的公共数据交换系统,实现、省、市、县、企业、消费者等各个环节的应用系统之间的数据交换与数据共享;(5) 利用3G网络和RFID技术,开发基于手机的可追溯终端。2.3体系构造通过以上分析,结合*物联智慧产品线及专业的工程实施经历,本案给出先进,完善的禽类智慧养殖及全程溯源系统体系构造和应用解决案,如以下列图:第三章 禽类智慧养殖及全程溯源系统解决案2.1禽类智慧养殖系统禽类智慧养殖系统主要实现:禽舍环境信息的采集与自动控制;禽舍的信息及数据经无线传感网、有线传输式、无线传输式进展聚集、存储;再由禽类智慧养殖信息管理平台进展统一地分析、处理,支持远程查询、管理和控制;从而实现禽舍环境监测、精细饲养、节能减排、疾病检防和粪便清理等功能;建立统一且唯一的电子身份,奠定覆盖从养殖到消费的全程质量平安追溯的根底。具体如下:禽类智慧养殖及全程溯源系统水、电、饲料节能、粪便再利用溯源管理系统RFID电子标识系统综合管理中心数据信息中心无线网络布置有线网络布置内部环境自动监图1.系统主要构成禽舍环境信息的采集与自动控制系统根据禽舍环境的特点,本案主要对以下几个对鸡生长影响较大的环境参数进展重点的自动化监控:温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、硫化氢浓度、氨气浓度、粉尘控制和视频图像。ZigBee传感器节点采集前七项环境参数,在禽舍构建无线传感网,由禽舍环境信息控制器根据禽舍具体设备情况由*物联智慧科技*基于嵌入式技术进展专项开发进展各传感器数据的汇总与分析,并根据预先设定参数阈值对禽舍风机等设备进展自动控制,调节禽舍环境。图2.禽舍环境信息的采集与自动控制子系统一、温度监测温度在鸡的生长过程中起着至关重要的作用。如果温度过低,鸡容易受凉而引起拉稀或产生呼吸道疾病等;小鸡为了取暖容易造成扎堆,影响采食和活动,造成伤残,重时会造成大量死亡。雏鸡生长的最适温度,随日龄的增加而下降,1日龄为34.435,此后有规律的下降,到十八日龄为 26.7,32 日龄为18.9。因此,适宜的温度控制是养鸡场成败的关键。考虑到禽类养殖场特殊的现场环境,传感器应该满足以下条件:传感器的特性参数与被检测量的线性相关程度好,易于测量,精度高;误差小,老化慢,对检测信号以外的物理量不敏感;耐机械、化学和热作用;构造简单,造价低,体积小。拟定测量围:-55+l25摄氏度,测量精度:士0.5%摄氏度。二、湿度监测养鸡场不仅要保持适宜的温度,适宜的湿度也同样重要,湿度太高,有利于病原性真菌、细菌和寄生虫的生长繁殖。在高湿的环境下,鸡的机体抵抗力下降,发病率增加,容易传染病得蔓延,死亡率升高。高温高湿的环境还容易使饲料霉败,可使雏鸡群爆发曲霉菌病。湿度过低,容易造成鸡的羽毛生长不良。本案在畜舍现场环境采用瓷湿度传感器。它利用微细分布的金属氧化物瓷主体吸附水分后,导电性质发生变化的原理制成的,具有性能稳定、体积小、灵敏度高和测量围宽等优点,特别适合在畜舍恶劣的环境下使用。拟定测量围:O100%RH,测量精度:2%RH(01OO%RH,25摄氏度),非线性误差士0.5%RH,响应时间:155(25摄氏度及空气缓慢流动环境下)。三、光照度监测光照的强度和畜禽的安康息息相关,自然光中含有紫外线,适量的光照能够杀死细菌病毒等,而且还能促进畜禽对钙、磷的吸收,保证骨骼的正常发育等等。然而,如果过强的光照会使动物身体温度过高,影响动物正常的新代等活动,可见光照度的监测是必要的。选用具有较高灵敏度、测量精度高、安装便、价格低廉的感光探测器。四、二氧化碳浓度监测鸡舍中二氧化碳浓度过高,会导致鸡舍中氧浓度过低,鸡舍缺氧,引起慢性毒害作用,使鸡食欲下降,体质减弱。因此,实时准确地监测鸡舍二氧化碳,构建鸡舍二氧化碳信息采集网系统,对于提高蛋鸡的生产能力、降低发病率和死亡率具有重要的意义。考虑到禽舍中二氧化碳气体的浓度比拟大,根据系统气体采样的要求,采用根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收原理设计的二氧化碳分析仪进展二氧化碳监测。五、硫化氢浓度监测禽舍空气中的硫化氢主要来自含硫有机物垫草、粪尿和饲料等的分解。较高的硫化氢对禽类和人都有危害。因此对畜舍养殖环境进展硫化氢浓度的监测显得尤为必要。根据本案的整体要求,本案选择电化学气体传感器。要求具有良好的灵敏度、简单的驱动电路、长使用寿命、易于标定、安装和调试。六、氨气浓度监测氨气属于碱性物质,其溶解度很高。它常被吸附或溶解在畜禽的黏膜、潮湿的墙壁和地面上,对皮肤组织有强烈的刺激和腐蚀性,它会破坏细胞膜的构造。鸡在短期吸入少量的氨气,可以被体液所吸收,
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