鸡舍环境智能监控系统设计.doc

鸡舍环境智能监控系统设计 专业: 农业电气化与自动化 学号:XXX 姓名: XXX 指导老师:XXX 摘 要:针对目前中国雏鸡饲养自动化水平低、管理技术落后的现状，本文设计了一套基于传 感器网络的雏鸡鸡舍环境智能监控系统，该系统由参数采集模块、数据处理、控制模块 3个部分组成，不仅能实现了对雏鸡鸡舍内温湿度、有害气体浓度的实时监控，还能根据 检测的有害气体浓度自行启动清粪装置。经模型测试结果表明，本系统温度控制的最大 误差为2 ，湿度控制的最大误差为4%，有害气体浓度能控制在允许的范围内。本文研究 结果可为育雏养殖户提供操作简便、控制效果较好的智能养殖模式。 关键词：传感器网络；鸡舍；单片机；自动控制；清粪装置 1 绪论 中国是农业生产大国，鸡禽养殖业是中国农业中的重要产业之一。中国鸡禽养殖业经 历了稳定快速发展，总产量大幅提高[1]。育雏是鸡禽生产中非常关键的养殖环节，鸡舍 环境控制直接影响着雏鸡的生长发育，因此，创造良好的生长环境才能保证育成鸡的生 长发育、免疫力和成活率等，最终获得较好的经济效益[2- 6]。中国现行育雏方式主要有两大类，即：立体笼养育雏和平面育雏[7- 12]。中国鸡禽养殖业的育雏管理整体体现如下特点：养殖基础设施落后，机械化程度低 ，人力劳动成本高；自动、智能化程度低，环境控制波动大，养殖安全隐患高[13- 14]。中国的"立体笼养"育雏设施已较为普及，生产实际中以其高密度饲养、提高鸡舍空 间利用率而被养殖户广泛采用，但多数设施只有加热、增湿和通风设备等基本设施，且 对环境的污染也严重[15- 18]。与平面育雏相比，笼养育雏管理技术水平的要求更高些。目前，中国部分大、中型 鸡禽养殖企业开始引入自动监控技术[19- 24]，在一定程度上提升了鸡舍环境的控制质量，对养殖户科学养殖具有重要的意义，但 其布线复杂成本较高，智能化程度和科学化管理都有待提高。 对此，本文设计了一套基于单片机控制的鸡舍环境智能监控系统。与现有的鸡舍环境 监控系统相比，本系统对温湿度和有害气体浓度均实施了智能监控，设计了清粪装置以 便根据有害气体的浓度及时清除舍内鸡粪[25]。本系统采用有线传感器网络技术，数据 传输稳定，速度快，检修方便。本系统主要适合于大中型雏鸡育雏养殖规模的养殖户。 1.1 选题来源 养鸡业是国民经济的主要组成部分之一，根据国际家禽协会发表的数据显示，随着近 几年国内市场对鸡肉的需求量增加，中国的养鸡业在市场需求的牵引下正在以很快的速 度发展。同时，由于欧洲国家日益增长的对禽肉类的需求与环境保护问题之间的矛盾， 使得国内的鸡肉市场走向了国际市场。所以，中国的养鸡业有先天条件：丰富的原材料 、广阔的土地、庞大的消费市场等等。但是，现今中国的养鸡业却面临着两大问题：（ 1）中国的养殖业大部分还是依靠人工，而在全部生产成本中，人工费也会大幅度上涨， 这将成为扩大规模化养殖的最大障碍因素。 （2）在规模化、密集化养殖过程中，最令人担心的是畜禽疫病。现代畜产业也可以说是 对疾病的战争。 由于管理者和饲养人员的频繁出入（人很可能是最大的疾病传染体），即使防疫再好， 也会有批纰漏，预防疾病的发生将成为养鸡业中主要的课题。所以, 在鸡禽生产中必须要人为地为其创造良性的生态环境, 满足生长发育的需要。 1.2 应用及存在的问题 养鸡业在大势发展过程中，由于各种条件的限制，使得对鸡的生长环境造成改变，从 而影响了鸡的正常生长，造成总体收益不佳有如下原因：（1）人工对鸡舍的环境调节不 精确，不能及时的对鸡舍环境进行改善，易造成鸡群生活在不利于生长的环境中；（2） 在整个饲养，人工依据经验对环境改善的过程中，容易带入疾病传染体。 1.3 意义及影响 本设计通过控制鸡舍各项装置，对鸡舍的环境如温度、湿度、有害气体、除粪等进行调 节。首先通过传感器的实时监测，然后采取相应的措施进行自动控制、管理和优化操作 ,设置各个环节最佳操作时机的装置。这样，不但能解决存在的问题,而且可以提高鸡舍 环境质量,减轻操作人员的劳动强度,提高劳动效率和经济效益。 1.4 本设计研究的内容及设计指标 本设计主要是设计出一套可使用的鸡舍环境智能监控系统，对鸡舍环境进行实时检测和 控制，主要做如下4个方面的工作:（1）确定系统的总体功能设计方案；（2）进行传感 器的硬件电路和软件系统的设计；（3）单片机及与其相连的各个模块硬件电路及软件系 统设计;（4）进行补偿装置驱动电路的设计。 2 硬件系统设计方案 1 2.1系统功能设计 2 本系统主要实现以下几个功能：温度监控、湿度监控、清粪功能。温度监控：对温室温 度进行测量，并通过升温或降温达到鸡群生长的最适温度； 湿度监控：对温室湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到鸡群生长最佳湿度；清粪装置 ：对鸡舍里的粪便及时清除 随着全球肉类消费的增长，尤其是鸡肉需求量的增加，养鸡业的发展速度不断加快。然而，伴随着规模化和密集化养殖的推进，环境控制与疫病防控问题逐渐凸显，成为养鸡业亟待解决的重要挑战。中国的鸡禽养殖业作为农业的重要组成部分，尽管经历了快速的发展，但在环境监控与自动化管理方面仍存在不少问题。尤其是在雏鸡饲养环节，低下的自动化水平和落后的管理技术严重制约了养殖效率的提升和疾病风险的控制。 本文的研究成果之一，即鸡舍环境智能监控系统的研发与设计，旨在通过技术创新应对上述挑战。该系统集成传感器网络、单片机技术和自动控制技术，实现了对鸡舍内关键环境参数的实时监控与精确控制。系统主要由三个模块构成：参数采集模块负责获取环境数据；数据处理模块对采集的数据进行分析处理；控制模块则根据处理结果执行相应的控制指令。 在温湿度监控方面，系统能够实时测量鸡舍内的温度与湿度，并通过相应的调控措施，例如增湿或去湿、升温或降温，将环境维持在适宜雏鸡生长的最佳范围内。在有害气体浓度监控方面，系统能够及时检测并控制氨气等有害气体的浓度，当浓度超过安全阈值时，系统会自动启动清粪装置，有效降低舍内有害气体浓度，从而保障雏鸡的健康生长。 系统的创新之处在于其智能化程度高，自动化控制水平领先。与传统养鸡业相比，该系统极大地减少了人工干预的需求，有效降低了人力成本，同时降低了由于人为因素引起的疾病传播风险。此外，系统的稳定性和检修便利性得益于有线传感器网络技术的应用，确保了数据传输的快速和准确。系统设计指标明确，误差控制在可接受范围内，对温度、湿度的控制精度分别达到了2℃和4%的误差标准，有害气体浓度亦被严格控制在允许范围内。 本系统的研发对于国内养鸡业的发展具有积极的推动作用。它有助于提升养殖环境的质量，从而提高雏鸡的成活率和免疫力，最终实现经济效益的增长。系统能够减轻操作人员的劳动强度，提高劳动效率，这对于缓解我国养鸡业中人力成本上升的问题具有现实意义。通过自动化环境控制，有效预防了疾病的传播，这对整个养鸡业的健康稳定发展至关重要。 在实际应用中，该系统特别适合于大中型雏鸡育雏养殖规模的养殖户使用。它不仅能够为养殖户提供一个操作简便、控制效果好的智能养殖模式，而且对于促进我国养鸡业向科技化、智能化和环保化方向发展具有重要的示范作用和推广价值。随着系统技术的不断优化和升级，未来有望在更广泛的养殖领域得到应用，为中国养鸡业的可持续发展作出更大的贡献。