寒区标准化奶牛舍环境多参数采集系统设计.PDFVIP

江苏农业科学　２０１３年第４１卷第６期 — ３７１— 田芳明，韦春波．寒区标准化奶牛舍环境多参数采集系统设计［Ｊ］．江苏农业科学，２０１３，４１（６）：３７１－３７３． 寒区标准化奶牛舍环境多参数采集系统设计 １ ２ 田芳明 ，韦春波 （１．黑龙江八一农垦大学信息技术学院，黑龙江大庆 １６３３１９；２．黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 １６３３１９） 　　摘要：针对目前寒区标准化奶牛舍普遍存在的有害气体排放造成的环境污染、疾病频繁发生、管理水平落后等问 题，设计了一套低功耗、全自动的奶牛舍环境参数采集系统。系统采用ＭＳＰ４３０Ｆ１４９超低功耗ＭＣＵ，以尽可能降低系 统能耗。监控中心与牛舍间利用无线收发设备传输数据和控制指令，无需专门架线，节省了人力物力，通过监控中心 可实现对奶牛舍内多点空气温湿度、二氧化碳含量、氨气浓度、硫化氢浓度、光照强度等信息的查看，在奶牛舍控制箱 的液晶显示屏上也可以随时观察采集的数据，同时利用彩信技术可实现远程查看牛舍内环境数据，具有低功耗、低成 本和可靠性高等特点。 　　关键词：寒区；奶牛舍；环境参数；远程监控 　　中图分类号：ＴＰ２７４　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１３）０６－０３７１－０３ 　　北方是我国主要奶牛业和乳品工业基地，奶牛业已成为 产决策提供了数据支持。这种方法不仅提高了作业效率，减 高效发展畜牧业的典范。若想实现奶牛的高效高质饲养，必 轻了操作人员的劳动强度，而且使得奶牛的生产性能、繁殖性 须重视奶牛的生活环境，而奶牛舍作为奶牛重要的生活场所， 能更好。 其环境质量包括２个方面的内容：一方面是舍内生态环境质 １　采集系统整体结构 量，即舍内的温度、湿度、光照强度等环境因子；另一方面是舍 内空气环境质量，即舍内各种有害气体的状况，主要包括二氧 采集系统整体结构如图１所示。每个奶牛舍内放置多参 化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度等。有研究表明，奶牛的最 数采集模块，由单片机作为控制器进行数据实时采集，采集的 佳生长环境为１０～１６℃，而北方冬季气温低，可达－３０℃以 数据经单片机处理后经由远程无线通信模块传给监控中心的 下，夏季气温可达３０℃以上，该气温条件将严重影响奶牛的 ＰＣ机，ＰＣ机实时显示采集的数据并进行存储等操作，ＰＣ机 ［１－２］ 生产性能和繁殖性能 。为了降低寒区奶牛受外界环境因 经由彩信通信模块，可将数据通过彩信方式传送给用户查看， 素影响的程度，目前搭建了很多标准化的奶牛舍，可进行通风 用户也可通过向固定号码发送短信方式进行主动查询。 和喷淋，达到控温的目的，但奶牛舍环境系统是一个多变量、 ２　系统硬件设计 非线性、时变、滞后的系统，若想建立精确的数学模型进行精 准控制，必须实现牛舍内多种环境参数的实时、精确采集。因 ２．１　下位机系统硬件总体设计 此，本研究设计了基于ＭＳＰ４３０微控制器的奶牛舍环境参数 下位机系统硬件设计如图２所示。系统由微控制器、模 采集系统，该系统可实时采集奶牛舍内多点空气温湿度、二氧 拟类传感器采集模块、数字类传感器采集模块、模拟信号调理 化碳含量、氨气浓度、硫化氢浓度、光照强度等信息，并能按照 电路、数字信号调理电路、电源供电电路、时钟模块、液晶显示 奶牛不同生育阶段的需求进行参数设置，具有声光报警、数据 模块、存储模块、声光报警模块及无线通信模块组成。微控制 上传、远程提醒等功能，便于各级人员监测牛舍内当前的状 器采用ＴＩ公司的低功耗器件ＭＳＰ４３０Ｆ１４９，该器件内置了１２ 态；同时，舍内大量的数据可通过 ＰＣ机进行存储，为奶牛生 位的Ａ／Ｄ转换接口，便于连接模拟信号类传感器，同时该单