本文關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖場信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

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【摘要】：隨著傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)逐步朝向現(xiàn)代化和信息化方向邁進(jìn),養(yǎng)殖場信息采集對于提高養(yǎng)殖場自動化水平具有重要意義。但傳統(tǒng)養(yǎng)殖場的生產(chǎn)信息仍然較多地依靠人工收集和評估,不僅占用人力資源,還不能及時準(zhǔn)確地采集、處理養(yǎng)殖過程中的多種信息,無法為禽畜提供最優(yōu)的生長環(huán)境,也因此制約了養(yǎng)殖場的綜合效益提升；同時,全面的信息監(jiān)測可以有效避免疫情的發(fā)生。因此,信息的實(shí)時采集與分析就顯得至關(guān)重要。本文在分析國內(nèi)外養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對養(yǎng)殖場信息監(jiān)測水平落后,信息監(jiān)測不全面以及舍內(nèi)不易布線等問題,設(shè)計(jì)一種養(yǎng)殖場信息采集系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)︷B(yǎng)殖場禽畜舍溫度、濕度、NH3濃度、風(fēng)速、用水量和用電量進(jìn)行采集,并通過無線網(wǎng)絡(luò)將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)養(yǎng)殖場信息監(jiān)測子系統(tǒng)進(jìn)行顯示、存儲、分析、查詢及報(bào)警；系統(tǒng)通過多傳感器信息融合,對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行舒適度評估,為最優(yōu)生長環(huán)境控制提供依據(jù)。本文主要工作如下：(1)養(yǎng)殖場信息采集系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。系統(tǒng)方案包括信息采集與傳輸子系統(tǒng)方案和信息監(jiān)測子系統(tǒng)方案兩部分。分析養(yǎng)殖場主要信息采集目標(biāo),結(jié)合使用環(huán)境選取傳感器；根據(jù)養(yǎng)殖場現(xiàn)場通信距離、穩(wěn)定性、組網(wǎng)方式,設(shè)計(jì)信息傳輸方案,傳感器數(shù)據(jù)通過有線方式采集,并通過ZigBee網(wǎng)狀組網(wǎng)方式進(jìn)行傳輸；根據(jù)禽畜舍位置結(jié)構(gòu),通過CFD軟件仿真分析,設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)布置方案；基于數(shù)據(jù)庫開發(fā)的信息監(jiān)測子系統(tǒng),通過接收ZigBee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后,圖形用戶界面對采集、處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。(2)信息采集與傳輸子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。ZigBee核心使用CC2530芯片,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了環(huán)境采集節(jié)點(diǎn)、用水量采集節(jié)點(diǎn)、用電量采集節(jié)點(diǎn)、用料量采集節(jié)點(diǎn)、路由器與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集與傳輸；結(jié)合Z-Stack任務(wù)處理機(jī)制,通過定時觸發(fā)傳感器數(shù)據(jù)采集事件,周期性采集傳感器數(shù)據(jù),并通過結(jié)構(gòu)化傳感器數(shù)據(jù)幀發(fā)送給協(xié)調(diào)器。(3)養(yǎng)殖場信息處理。使用多個紅外測距傳感器,結(jié)合料罐實(shí)際的幾何尺寸,通過體積計(jì)算獲得用料量體積,并通過三維擬合方式,計(jì)算用料量密度,進(jìn)而獲得用料量質(zhì)量；針對采集到禽畜舍溫度、濕度、風(fēng)速和NH3濃度,通過使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多傳感器信息融合,對環(huán)境舒適度進(jìn)行評判,通過樣本仿真和泛化驗(yàn)證,該模型能夠較準(zhǔn)確地評估禽畜舍環(huán)境舒適度。(4)信息監(jiān)測子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于Delphi和SQL Server 2005進(jìn)行軟件開發(fā),對傳感器數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警、歷史查詢、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲功能進(jìn)行設(shè)計(jì),通過圖形用戶界面顯示為工作人員提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。(5)系統(tǒng)功能測試與聯(lián)調(diào)。在養(yǎng)殖場實(shí)際環(huán)境下,進(jìn)行了傳感器數(shù)據(jù)采集測試,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能測試,紅外傳感器測量用料量和養(yǎng)殖環(huán)境舒適度評估測試。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地監(jiān)測養(yǎng)殖場禽畜舍溫度、濕度、風(fēng)速、NH3濃度、用水量、用電量和用料量信息,有效提高了工作人員對養(yǎng)殖場的監(jiān)測和管理效率；較靈活的養(yǎng)殖場信息傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)和ZigBee自組網(wǎng)特性,使得本系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)；養(yǎng)殖環(huán)境的舒適度評估,為最優(yōu)生長環(huán)境控制提供依據(jù),有助提高養(yǎng)殖自動化水平。本系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：養(yǎng)殖場 信息采集 ZigBee 多傳感器信息融合 Delphi
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-17
• 1.1 研究目的和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作和章節(jié)安排15-17
• 2 養(yǎng)殖場信息采集系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)17-32
• 2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)17-18
• 2.2 信息采集與傳輸子系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)18-29
• 2.2.1 養(yǎng)殖場采集信息選擇19-21
• 2.2.2 傳感器選擇21-25
• 2.2.3 養(yǎng)殖場信息傳輸方式選擇25-27
• 2.2.4 采集節(jié)點(diǎn)布置方案設(shè)計(jì)27-29
• 2.3 信息監(jiān)測子系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)29-30
• 2.3.1 監(jiān)測子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-30
• 2.3.2 監(jiān)測子系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 信息采集與傳輸子系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-68
• 3.1 ZigBee核心模塊接口介紹32-33
• 3.2 傳感器采集節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)33-45
• 3.2.1 禽畜舍環(huán)境采集節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)33-38
• 3.2.2 禽畜舍用電量采集節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)38-40
• 3.2.3 禽畜舍用水量采集節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)40-41
• 3.2.4 禽畜舍用料量采集節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)41-45
• 3.3 路由器節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)45
• 3.4 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)45
• 3.5 信息采集與傳輸子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)45-66
• 3.5.1 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)介紹46-47
• 3.5.2 Z-Stack運(yùn)行機(jī)制介紹47
• 3.5.3 信息采集與傳輸軟件方案設(shè)計(jì)47-52
• 3.5.4 ZigBee設(shè)備軟件設(shè)計(jì)52-54
• 3.5.5 傳感器信息采集軟件設(shè)計(jì)54-66
• 3.6 本章小結(jié)66-68
• 4 養(yǎng)殖場采集信息處理68-79
• 4.1 基于紅外測距傳感器的用料量檢測分析68-72
• 4.1.1 用料量體積分析68-71
• 4.1.2 用料量密度分析71-72
• 4.2 養(yǎng)殖場環(huán)境舒適度評估72-78
• 4.2.1 多傳感器信息融合技術(shù)概述73
• 4.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合算法概述73-74
• 4.2.3 環(huán)境舒適度網(wǎng)絡(luò)建立74-75
• 4.2.4 境舒適度網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練75-78
• 4.3 本章小結(jié)78-79
• 5 信息監(jiān)測子系統(tǒng)設(shè)計(jì)79-84
• 5.1 傳感器數(shù)據(jù)顯示79-81
• 5.2 報(bào)警檢測81
• 5.3 數(shù)據(jù)分析81-82
• 5.4 數(shù)據(jù)庫開發(fā)82-83
• 5.4.1 數(shù)據(jù)庫儲存設(shè)計(jì)82-83
• 5.4.2 歷史數(shù)據(jù)查詢設(shè)計(jì)83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 6 系統(tǒng)功能測試與聯(lián)調(diào)84-91
• 6.1 養(yǎng)殖場信息采集與傳輸功能測試84-88
• 6.2 養(yǎng)殖場禽畜舍環(huán)境舒適度測試88-89
• 6.3 養(yǎng)殖場用料量檢測測試89-90
• 6.4 本章小結(jié)90-91
• 7 總結(jié)與展望91-93
• 7.1 總結(jié)91
• 7.2 展望91-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 附錄A：紅外測距傳感器擬合數(shù)據(jù)98-99
• 附錄B：舒適度訓(xùn)練樣本和測試樣本99-102
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄102-103

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本文編號：954690