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畜禽養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

2022-03-15 09:15:34| | 0

  一、需求說明


  畜牧業(yè)是關系國計民生的重要產業(yè),肉蛋奶是百姓“菜籃子”的重要品種。近年來,我國畜牧業(yè)綜合生產能力不斷增強,在保障國家食物安全、繁榮農村經濟、促進農牧民增收等方面發(fā)揮了重要作用,但也存在產業(yè)發(fā)展質量效益不高、支持保障體系不健全、抵御各種風險能力偏弱等突出問題。

  2020年國務院辦公廳印發(fā)《關于促進畜牧業(yè)高質量發(fā)展的意見》,要求到2025年畜禽養(yǎng)殖規(guī)?;屎托笄菁S污綜合利用率分別達到70%以上和80%以上,到2030年分別達到75%以上和85%以上,提出加快構建現代養(yǎng)殖體系,加強大數據、人工智能、云計算、物聯網、移動互聯網等技術在畜牧業(yè)的應用,提高圈舍環(huán)境調控、精準飼喂、動物疫病監(jiān)測、畜禽產品追溯等智能化水平,建立健全動物防疫體系,提高動物防疫監(jiān)管服務能力。

生豬養(yǎng)殖收益變化趨勢

  二、通訊架構


  基于物聯網的畜禽智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統利用物聯網技術,圍繞設施化畜禽養(yǎng)殖場生產和管理環(huán)節(jié),通過智能傳感器在線采集養(yǎng)殖場環(huán)境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等),同時集成改造現有的養(yǎng)殖場環(huán)境控制設備,實現畜禽養(yǎng)殖的智能生產與科學管理。養(yǎng)殖戶可以通過手機、計算機、監(jiān)控中心顯示大屏等信息終端,實時掌握養(yǎng)殖廠環(huán)境信息,及時獲取異常報警信息,并可以根據監(jiān)測結果,遠程控制相應設備,保證畜禽健康生長,提高畜禽質量,降低疫病發(fā)生。

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

  三、系統組成及功能


  1、智能環(huán)境監(jiān)控

  通過傳感器、音頻、視頻和遠程傳輸技術在線采集養(yǎng)殖場環(huán)境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度、噪聲、粉塵等)和畜禽的生長行為(進食、引水、排泄等),實時監(jiān)測設施內的養(yǎng)殖環(huán)境信息,及時預警異常情況,減少損失。

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統溫濕度監(jiān)測

  (溫濕度監(jiān)測場景)

  溫濕度

  通過室內室外的溫度感器進行室風外對比,在炎熱夏季,當舍內溫度高于外界溫度時,可啟動風機進行空氣交換,降低舍內溫度,同樣當舍內濕度高開外界濕度且濕度較大時,也可通風排濕;在寒冬尤其是北方,需要對畜禽養(yǎng)殖進行保溫處理,適當時進行送暖(如太陽能、電熱爐、鍋爐供暖)等。



  氣體監(jiān)測

  畜禽養(yǎng)殖場中的空氣含有氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體,如果這些濃度過大、作用時間長,會使畜禽體質變差,抵抗力降低,發(fā)病率升高等。所以應安裝通風換氣設備如風機等,及時排出污濁空氣,不斷進入新鮮空氣,安裝除臭設備定期刮糞除臭。通過畜禽養(yǎng)殖內的氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體傳感器實時監(jiān)測室內的相關氣體濃度,當濃度達到一定程度時,就要進行通風換氣除臭,保護舍內空氣流通與清新。通風換氣也要考慮對舍內溫濕度的影響,冬天選擇溫度較高時通風換氣,夏天選擇涼爽的夜晚或早晨通風換氣。

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禽畜養(yǎng)殖智能場


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統氣體檢測

 

 光照

  充足的光照時間是保證牛健康、快速成長,高效產奶的一個重要因素,對于陰天畜禽養(yǎng)殖內光線陰暗或冬季日照時間不足的情況,適當增加輔助照明,彌補天氣、季節(jié)因素光照度的不足。通過自動控制系統中的照度自動調節(jié)功能可以實現對畜禽養(yǎng)殖內照度的自由調節(jié)。


智慧養(yǎng)雞場


  壓力

  由于某些時候通風性差等原因,有可能造成畜禽養(yǎng)殖內壓力與外界存在差異,不利于內外氣體流通,這也是舍內有害氣體濃度過高的一個因素。當出現內外壓差時,應啟動相關設備進行通風換氣等以保證空氣流通。

智慧養(yǎng)豬場


  2、智能供水


  場區(qū)水泵監(jiān)控

  工作人員通過監(jiān)控平臺實時監(jiān)控水泵的工作狀態(tài),工作電壓、電流數據,遠程手動控制水泵啟泵和停泵;


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統供水


  液位遠程監(jiān)測

  監(jiān)控平臺顯示液位的實時數據,當液位處于低水位時自動開泵供水,處于高水位時自動停泵,超低水位時遠程報警通知工作人員;


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統數據曲線圖

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

  水位數據監(jiān)測

  水泵自動啟泵/停泵


  雙泵交替工作

  供水機房具有工作泵和備用泵雙泵或多泵工作時,定時自動切換水泵工作,保護水泵機組,延長水泵壽命;


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統水泵切換

  用水監(jiān)測

  遠程實時監(jiān)測用水管道的壓力、用水量數據,對數據進行自動存儲,生成曲線及數據報表供工作人員進行分析。


  水泵保護

  通過監(jiān)測水泵的啟停狀態(tài),設置工作電壓電流等保護,當出現缺相、超壓、過流等異常情況時自動停止啟泵,同時遠程報警,通知工作人員及時處理。


  水質監(jiān)測

  使用水質PH、余氯、濁度等工業(yè)級傳感器對水源水質進行實時數據檢測,當水質參數異常是自動啟動消毒設備進行消毒,水質數據自動傳輸至云端進行數據記錄,1分鐘一次,數據自動發(fā)送至工作人員郵箱進行備份。

65.png

  3、能耗監(jiān)測


  耗水監(jiān)測

  通過流量計及4G/網絡等遠程傳輸終端實現對養(yǎng)殖場的單棟豬舍/牛舍/雞舍、整體養(yǎng)殖場的用水量進行統計,形成數據曲線和報表。

流量計

  耗電監(jiān)測

  通過智能電量采集終端/智能電量表等設備實現對大型耗電設備、供電機房等進行遠程電量采集,實現電壓、電流、功率因數、累積電量數據采集監(jiān)測,高低溫報警、過流過壓報警,老式電表不具備通訊遠傳功能需要更改替換為智能電表。

電量采集模塊

禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統

禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統



  4、統一調控


  實現養(yǎng)殖舍內環(huán)境(包括照度、溫度、濕度等)的集中、遠程、聯動控制??刂茖又饕囟瓤刂?,濕度控制,通風控制,光照控制以及定時喂食,喂水。


禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統

  智能監(jiān)控箱

禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統結構圖

  (智能聯動控制場景)


  6、單體監(jiān)測


  采用電子測溫耳標、自動稱重系統和4G/5G/LORA等無線通訊技術,對豬牛等單體進行管理,集成測溫、計步、定位、稱重、分群等功能,精確判斷牲畜健康、重量狀態(tài),做到疾病精確預警,實現自動化、信息化管理。

禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統效果圖

禽畜單體監(jiān)測

  7、視頻監(jiān)控

  在養(yǎng)殖區(qū)域內設置可移動監(jiān)控設備,可實現:現場環(huán)境實時查看、遠程實時監(jiān)控、視頻信息可回看、傳輸和存儲,及時發(fā)現養(yǎng)殖過程中碰到的問題,查找分析原因,確保安全生產。


智慧禽畜養(yǎng)殖系統云平臺



  四、相關硬件設備


  1、環(huán)境監(jiān)控柜

禽畜智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統環(huán)境監(jiān)測水泵

  1.1功能描述

  實時采集場區(qū)環(huán)境溫度、濕度數據

  實時采集場區(qū)氨氣、硫化氫、空氣質量數據

  實時采集場區(qū)粉塵、噪聲數據

  支持本地風機、卷簾、刮糞板、除塵機、飼喂機、供熱系統控制

  支持多路控制設備工作電流檢測反饋

  支持本地傳感器數據顯示

  支持本地設備工作狀態(tài)顯示

  支持本地策略配置

  支持本地參數調整

  支持遠程遙控遙測


  1.2接口描述

  一路RS232

  一路RS485

  以太網、2G或4G全網通、WiFi接口

  4-16通道的4-20mA采集

  5-32路開關量信號采集

  4-32路繼電器控制輸出

  支持485通訊傳感器/儀表數據接入等。

  觸摸顯示屏操作控制


  1.3技術參數

  控制箱電源:交流220V

  主控電源:DC12-24V

  主控功耗:<6W

  模擬量輸入:4-20mA ,12Bit精度

  開關量輸入:光耦隔離輸入

  開關量輸出:繼電器干節(jié)點輸出

  Modbus RTU、Modbus TCP

  工作溫度:-30~80℃

  濕度范圍:相對濕度95%(無凝結)


  1.4主控選型


4通道

DO控制輸出

4路繼電器(干接點)觸點容量最大250VAC 10A/DC30V 10A

AI采集輸入

5路輸入,可接5個4-20ma或0-10V輸出的傳感器

DI采集輸入

5路輸入,可接5個干接點或NPN型開關量

8通道

DO控制輸出

8路繼電器(干接點)觸點容量最大250VAC 10A/DC30V 10A

AI采集輸入

8路輸入,可接8個4-20ma或0-10V輸出的傳感器

DI采集輸入

8路輸入,可接8個干接點或NPN型開關量

16通道

DO控制輸出

16路繼電器(干接點)觸點容量最大250VAC 10A/DC30V 10A

AI采集輸入

12路輸入,可接12個4-20ma或0-10V輸出的傳感器

DI采集輸入

12路輸入,可接12個干接點或NPN型開關量



  1.5觸摸控制

  控制箱集成了觸摸屏一體顯示控制,可現場顯示實際傳感器數據,如溫濕度、光照度、CO2等。并可現場觸摸控制實際輸出設備,如風機,卷簾、刮糞機等。


觸屏控制器

  1.6傳感器選型

傳感器類型

圖片

參數

說明

空氣溫濕度

空氣溫濕度傳感器 

溫度范圍

-40-120

溫度精度

±0.3

濕度范圍

0-100%

溫度精度

±3.0%

氨氣

氨氣傳感器 

測量范圍

0-100ppm

測量精度

±1ppm

硫化氫

硫化氫傳感器 

測量范圍

0-200ppm

測量精度

±1ppm

空氣質量

空氣質量傳感器 

測量范圍

0-1000ppm

測量精度

±1ppm

噪聲

噪聲傳感器 

測量范圍

30-130db

測量精度

±0.5db

 

 2、水泵控制柜


  2.1控制柜

環(huán)境監(jiān)控柜



通訊方式

4G全網通/網口/WIFI

控制輸出

工作泵

備用泵

電磁閥

工作數據采集

水箱水位

水箱溫度

水泵工作電壓

水泵工作電流

水泵工作頻率

水泵用電量

管道壓力

管道瞬時流量

管道累積流量

水質數據采集

水質PH數據

水質濁度數據

水質余氯數據


  2.2傳感器



傳感器類型

用途

參數

說明

液位傳感器

儲水箱水位測量

測溫范圍:

輸出信號:

材質:

-50-150℃;

4-20ma;

不銹鋼

電量采集

測量水泵的電壓/電流/功率/電量等參數

電壓范圍:

電流范圍:

AC0-500V(單相/三相)

AC0-100A

RS485接口;

Modbus協議

壓力傳感器

測量管道壓力

測量范圍:

0-1Mpa;

4-20ma輸出;

流量傳感器

測量出水流量

測量范圍:

0-9999m3/h(需確認管徑);

RS485接口;

Modbus協議

水質PH傳感器

測量水質的PH

測量范圍:

0-14ph;

RS485接口;

Modbus協議。

水質余氯傳感器

測量水質的余氯值

測量范圍:

0-20mg/L

RS485接口;

Modbus協議。

水質濁度傳感器

測量水質的濁度數據

測量范圍:

0-4000NTU;

RS485接口;

Modbus協議。




  3、能耗檢測

  采用LORA無線方式對分散各個房間/舍區(qū)的水表/電表數據進行采集,然后傳輸至智能監(jiān)控主機,由主機通過2G/3G/4G或以太網WIFI方式上傳至畜禽監(jiān)控平臺進行數據監(jiān)控和記錄。

  LORA傳輸終端采用擴頻通訊技術,多信道傳輸,通訊鏈路穩(wěn)定,穿透性強,最遠通訊距離可達3km。

禽畜智能監(jiān)控系統運行圖

 

75.png

 3.1監(jiān)控柜

監(jiān)控柜


類別

通訊方式

功能說明

能耗監(jiān)控主機

上行:4G/網口/WIFI;

下行:無線LORA通訊

作為LORA采集主機

接收LORA智能水表數據;

接收LORA智能電表數據;

供電220VAC;

470-510Mhz頻段;

最遠3km無線傳輸;



  3.2無線采集終端

無線采集終端

類別

通訊方式

功能說明

LORA智能水表

無線LORA通訊;

工業(yè)級LORA水表子機

470-510Mhz頻段;

最遠3km無線傳輸;

供電DC24V;

閥門控制;

水表數據采集;

IP68防水高強度壓鑄鋁外殼

76.png



類別

通訊方式

功能說明

智能電表

RS485通訊;

標準Modbus協議;

電壓/電流/功率/電量/頻率等電參數采集

LORA無線傳輸終端

無線LORA通訊

工業(yè)級LORA傳輸子機;

470-510Mhz頻段;

最遠3km無線傳輸;

供電DC24V;

電表數據采集;

35mm導軌安裝;




  五、綜合智能養(yǎng)殖監(jiān)控平臺



  1、組態(tài)場景監(jiān)控


  畜禽監(jiān)控平臺可以根據畜禽養(yǎng)殖分布提供軟件界面,在界面上區(qū)分畜禽養(yǎng)殖位置、布局、每個監(jiān)測點位置等按照實際布局安排,實現監(jiān)測界面的生動形象,同時也為實際監(jiān)測提供方便。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統組態(tài)監(jiān)控平臺展示

  (組態(tài)監(jiān)控平臺展示)


  2、單舍實時監(jiān)控

  ?1、提供實時供每個監(jiān)測點的溫濕度、氨氣、二氧化碳濃度、光照度、大氣壓力;

  ?2、提供歷史數據查詢,支持過去任一時段的數據查詢,對一些突發(fā)事件提供數據依據。

  ?3、提供歷史曲查看,通過對過去某一時段的變化趨勢觀察,可以總結出相應的變化規(guī)律,從中可以總結出一些寶貴經驗。

  ?4、提供實時報警功能,當監(jiān)測到的任一個參數達到報警條件時,監(jiān)測軟件會提供聲音和相應數值閃爍報警,為相關管理人員提供報警提示。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統單只監(jiān)測


  3、智能邏輯控制

  通過監(jiān)控柜主機的PLC智能自控功能實現對養(yǎng)殖場中環(huán)境調控系統、智能供水系統、節(jié)能降耗系統、整場統一調節(jié)系統實現智能化、自動化調控,所有調控參數均可通過手機APP/電腦監(jiān)控平臺進行遠程設置調節(jié),實時生效。

  以下為供水調控參數的部分設置界面:


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統監(jiān)測界面

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統


  4、設備集中監(jiān)控

  工作人員在管理中心通過大屏監(jiān)控平臺可同時查看養(yǎng)殖場內所有子系統設備的監(jiān)控運行數據,統一展示。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統集中管理

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統集中管理


  5、監(jiān)控數據報警

  當環(huán)境監(jiān)控、供水監(jiān)控、能耗監(jiān)測系統的環(huán)境溫濕度、水位、電壓、電流、電量、水量、畜禽體溫等數據出現異常時,可通過監(jiān)控平臺聲音報警提示,手機APP消息推送,微信消息通知,工作人員手機電話、短信報警等方式實現多重報警通知,方便工作人員及時處理,防止漏報造成的事故隱患。

  報警方式包含APP消息推送、微信公眾號消息通知、主動撥打電話、短信內容報警等四種方式,保證數據異常時,多渠道通知用戶。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統報警機制

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統報警機制

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統短信報警

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統電話報警



  6、用戶權限管理

  針對不同的用戶,對指定的設備擁有不同的權限:

  管理權限:設備信息管理權限、刪除設備權限、控制權限、分享權限、設備內部參數配置權限、云策略控制配置權限。

  編輯權限:設備信息管理權限。

  操作權限:對設備進行遠程控制的操作權限。

  只讀權限:查看設備的實時狀態(tài)、查看設備的歷史數據、曲線、統計報告。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統用戶權限管理


  7、數據曲線監(jiān)控

  平臺對設備監(jiān)測的傳感器數據及控制數據自動進行記錄,1分鐘一次,可通過曲線查詢方式展示,或通過下載導出EXCEL表格數據進行查看,也支持每日將備份數據自動發(fā)送接收郵箱。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統

禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統數據表格


  8、視頻監(jiān)控

  平臺支持接入??低?螢石云等網絡攝像頭,支持視頻監(jiān)控和數據界面通步展示,當遠程控制飼喂、風機等設備時,通過視頻監(jiān)控獲取實時動作反饋。


禽畜養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統泵站監(jiān)測

  泵房視頻監(jiān)控


  六、系統應用


  畜禽智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統應用范圍:

  畜牧局、動物衛(wèi)生監(jiān)督局、動物疫病防控中心等政府監(jiān)管部門;

  畜牧技術服務(推廣)中心;

  農業(yè)科技示范區(qū)、農場等大型農業(yè)生產加工企業(yè)。

  畜禽養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統,適用于牛棚,養(yǎng)豬場,鴨舍,雞舍,養(yǎng)羊場等場所,可以實現對環(huán)境的各項數據實時無線采集監(jiān)測,有利于技術人員進行科學的管理。



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