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牛业智能养殖管理系统

来源:核心论文发表 所属分类:农业论文 点击:次 时间:2020-07-31 08:29

  摘要:本系统实时在线监测野外牧场中每头牛的位置和健康情况,通过云平台对采集到的数据进行智能分析,及时发现牛的身体健康隐患,及早寻找并治疗,降低病死率,同时及时发现牛的越界现象,以及防止偷盗事件,减小野外放养牛的损失,提高生产力和管理效率。

牛业智能养殖管理系统

  关键词:野外牧场、牛群、健康检测、智能管理

  引言

  进十年以来,我国畜牧业发展良好,畜牧业已经成为我国农业农村经济的支柱产业,成为农民重要的收人来源。野外生态放养牛群就是非常好的项目,但会有很多不确定性,如牛群是否走出设定的范围导致丢失,是否被偷走,是否跌倒受伤,生病等,因此要有先进的技术手段来进行养殖管理。但是有的山地或草原没有公共信号,很难建立定位和健康监测数据传输通道。本系统就很好地解决了这一难题,例如在一些大山里,山谷里没有4G等公共信号,或者只有山顶某些局部区域有4G信号,牛群就是常年在山谷里放养,要监测这些牛的状况,首先要搭建本区域通信基站并延伸到有4G信号的地方,再通过4G数据传输到云端。因此本系统包括云端服务软件、通信系统、牛项圈上的体温检测及定位、体重预测等的设计与实现。

  系统功能

  每一头牛都佩戴一个牛项圈,有唯一ID身份标识,包含有温度测量、GPS定位和太阳能电池等。

  被监测牛群列表显示在线/离线状态、体温、出生日期、预测体重、位置(地理经纬度)等属性信息、详细显示所采集的各种参数及分析结果等。

  (1)牛体温实时数据和历史数据处理保存和显示。

  (2)牛群健康状况实时数据分析,并生成告警记录,发送给相关人员。

  (3)显示预测达到出栏体重的牛ID列表,并根据定位指导寻找。

  (4)牛定位管理,每头牛所在的地理位置电子地图上显示。

  (5)电池监测,牛项圈装有小太阳能电池,一旦检测电量严重不足时,告警更换。

  3.系统设计

  3.1 系统组成和结构

  本系统由传感器、牛项圈智能网关、LoRa和4G通信、云平台、终端软件几部分组成。

  体温传感器

  牛项圈智能网关含有非接触式红外传感器,自动周期性采集体温,将温度数据通过LoRa和4G传送至云端服务器进行处理保存和分析。

  GPS定位传感器

  牛项圈上包含GPS定位芯片,方便用户通过手机或电脑实时跟踪牛的位置状态。设置电子围栏,当牛越界、生病或摔倒不动时,系统发生报警;

  电量检测传感器

  由于是野外散养,牛项圈需防水防腐防嗮,结实耐用,电池确保使用三年以上不更换,要实时检测电量提醒用户。电池、太阳能充电面板和牛项圈智能网关及传感器是一体化设计,体积很小。

  (2)牛项圈智能网关

  周期性地采集各种传感器的信息,经处理,形成内部标准的通信协议格式,采用LoRa和4G传输技术发送到云平台处理。接收云平台发来的控制信息。

  通信

  由于本系统应用在一些大山牧场里,山谷里没有4G等公共信号,或者只有山顶某些局部区域有4G信号,因此在山谷,山顶等关键位置建设几个LoRa基站,每个覆盖半径5公里,并延伸到有4G信号的地方,基站电源由太阳能发电直供方式。数据通过LoRaWAN和4G向云端实时传送,同时也传送云端发向牛项圈的控制指令。

  (4)称重

  在牛驿站的通道上设有小型地磅,牛群会不定期去到驿站休息,因此就可以称重,结果发送到云端,并将称过重的牛作为样本来预测相同批次的牛的生长状况,目的是预测出栏的时间。

  (5)云平台软件系统

  系统采用智能移动终端webapp的解决方案,主要利用phonegap、html5的web2.0技术。整个系统结合hybird app和webapp的特性,利用phonegap和ssh框架以及html5、jquery-moblile、jquery、ajax等web2.0技术。

  牛信息系统包括基本数据采集和数据分析应用等子系统。

  基本数据:

  牛的基本信息;牛放养信息;补充饲料喂养信息;牛病理信息;防疫信息;检疫信息;牧场天气信息;牛身体状况信息;牛销售信息。

  动态采集数据:处理并保存牛体温数据、定位数据、电池电量、称量体重(或预测体重),同时也是作为历史数据。

  数据统计分析子系统

  实时监测牧场内每头牛是否越界,一旦越界要及时处理,因为本基站覆盖半径5公里。是否长时间不动,若是,则说明这头牛有可能受伤或死亡;通过统计分析体温发现异常的牛及时找到治疗;其它处理有:

  每头牛在一段时间体温变化趋势;

  每头牛在一段时间体重变化趋势,分析出栏时间;

  每头牛在一段时间活动轨迹变化趋势;

  牛项圈电池电量变化;

  数据查询子系统

  用户可以查询每头牛实时动态数据;也可以查询每头牛不同时期的历史数据和告警数据,并生成报表打印。

  预警处理

  越界报警;

  牛体温异常报警;

  牛项圈失效离线报警;

  牛项圈电池电量过低报警;

  用户追踪寻找牛时,在手机终端触发按钮后,该牛项圈会声光告警。

  (6)终端软件

  基于B/S结构的界面设计,手机和PC端自动适配,可以显示基于电子地图的界面,电子围栏,牛的基本信息、每头牛的地理位置、体温等实时数据、历史数据、数据对比曲线图、各种数据预测趋势图、告警信息、各种列表等。在牧区手机没有4G信号,手机通过蓝牙和LoRa转换网关连接到云端,也可以作为导航仪寻找要找的牛,例如当云端分析到某一头牛体温异常时,或者长时间不动时,或者需要出栏时,用户都需要找到该头牛,于是用户通过该软件的导航功能不断接近该牛,并在界面上按该牛位置图标告警按钮,牛项圈上的LED会闪烁蜂鸣器会响,帮助用户快速找到该牛。

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  4.结束语

  本系统很好地解决了在牧区没有公共通信的状况下,建立了牧区通信基站并延伸到有4G信号的地方,使得牛项圈和云端可以互传数据,并通过采集的数据分析牛的身体健康状况和生长状况,为用户科学养殖提供决策依据,降低了养殖成本,提供生产效益。——论文作者:张红星

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