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物联网猪舍氨气浓度与环境数据的关系研究

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资料介绍

由于猪舍温湿度及氨气浓度是影响猪生长的主要环境因素,建立了1个多种物联网传感器的猪舍环境参数监控系统,通过对环境数据持续检测采集与回溯分析,得出物联网猪舍温、湿度与氨气浓度的昼夜变化关系,依托这些数据分析更加科学地调控猪舍的温湿度与空气,为猪创造一个更好的生长环境,实现更加科学化养猪.

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江苏农业科学2015年第43卷第12期

一462一

朱科峰，曹静，梁万杰，等．物联网猪舍氨气浓度与环境数据的关系研究[J]．江苏农业科学，2015，43(12)：462—464

doi：lO．15889／j．i∞n．1002—1302．2015．12．14l

物联网猪舍氨气浓度与环境数据的关系研究

朱科峰，曹静，粱万杰，凡燕，戴起伟

(江苏省农业科学院农业经济与信息研究所，江苏南京210014)

摘要：由于猪舍温湿度及氨气浓度是影响猪生长的主要环境因素，建立了1个多种物联网传感器的猪舍环境参数

监控系统，通过对环境数据持续检测采集与回溯分析，得出物联网猪舍温、湿度与氨气浓度的昼夜变化关系，依托这些

数据分析更加科学地调控猪舍的温湿度与空气，为猪创造一个更好的生长环境，实现更加科学化养猪。

关键词：物联网；温度；湿度；氨气；关系

文献标志码：A

文章编号：1002—1302(2015)12一0462—03

中图分类号：S126

屋顶为轻钢结构。采用机械通风和水暖采暖方式。

1．2影响猪生长的几个环境因素

近年来我国养猪业规模化程度逐步提高，但是我国养猪

场基本处于半自动化，完全依靠工作人员对猪舍内环境的主

观判断人工控制调整环境的各种机械设备，远远不能满足当

前养猪数字化、信息化的需求¨ 。2-。针对此问题，本研究建立

了1个基于物联网技术的多种传感器对猪舍环境信息进行实

时监测的系统，并将其应用在江苏省农业科学院六合动物科

学基地的猪舍内。通过对猪舍环境参数物联网大数据的分

析，得出猪舍每日温湿度与氨气浓度昼夜变化的关系，通过该

结果，可建立对应的模型来智能控制猪舍内环境调控设备的

运行，以更好地实现数字化、信息化、科学化养猪。

1．2．1

猪舍的温度温度适宜的环境，是保证猪正常生长发

育的前提条件。在生产实际中，猪舍的温度控制范围一般以

不对猪的生活和生产产生明显影响为宜H】。生产中育肥猪

适宜温度为12—18℃，最高温度27℃，最低温度为10℃”。。

1．2．2猪舍的湿度空气湿度对育肥猪影响总是与气温共

同作用的。当温度适宜时，相对湿度从45％升到75％或

95％时，对猪的采食量和增质量均无不良影响。当猪舍内低

温高湿时，猪体内热量散发加剧，猪耗料量增加，增质量减少，

增质量耗料增加10％以上∞1。

l猪舍基本情况与监控系统构成

适宜猪生活的相对湿度为60％～70％。湿度对猪体感

温度、体热散发和增质量影响很大，一般来说，潮湿空气的导

热性为干燥空气的10倍M1。所以，猪舍内的湿度越大，猪体

散失的热量越多，猪也就越感到寒冷。

1．1猪舍基本情况

江苏省农业科学院六合动物基地猪场占地面积约

13．5

hm2，建筑面积2．3耐，总投资约3 000万元。现代化的

猪舍设有自动加温和通风降温系统。试验猪舍各项环境指标

基本符合国家标准，属于规模化、标准化设计的猪舍，其结构隔

热设计较好，具有良好的保温隔热性能，猪舍的布局合理，有利

于合理通风，从而改善舍内的温热环境。试验猪舍建筑面积为

1．2．3猪舍氨气浓度氨气是一种有毒、无色、易溶于水、有

强烈刺激性的气体。猪舍中的氨气主要是由猪的粪便、尿液

和地面上撒落的饲料发酵分解形成。氨气的水溶解度高，所

以常被吸附在猪的皮肤黏膜和眼结膜上，从而对其产生刺激

并引起各种炎症，降低生产性能和抵抗力。氨气排出舍外会

引起大气环境污染，氨气沉降后还可引起土壤和水体酸化。

氨气是应激源，是猪舍内的主要有害的气体。氨的水溶

液呈碱性，对黏膜有刺激性，严重时可发生碱灼伤，引起眼睛

流泪、灼痛，角膜和结膜发炎，视觉障碍。氨气进入呼吸道可

引起咳嗽、气管炎和支气管炎、肺水肿、出血、呼吸困难、窒息

等症状，甚至导致器官坏死，造成呼吸机能紊乱，增加空气传

290．83

m2，长29．7 m宽9 m，舍内高2．4 m，墙体为砖混结构，

收稿日期：2015一10一09’

基金项目：江苏省科技支撑计划(编号：BE2014388)。

作者简介：朱科峰(1982一)男，江苏宜兴人，硕士，助理研究员，主要

从事农业信息服务与信息分析研究。Tel：(025)84391702；

E—mail：y肋gd也00l@163．com。

制效果。实际调试中，手动操作对某个驱动发出控制命令后，

驱动终端并不返回PLc的响应情况，而是通过6 s一个循环

的驱动状态查询来实现，操作员能感觉出监控界面的数据更

新稍有延迟(最迟6 s)；由于正常情况下极少采用手动控制，

这种延迟感受可以忽略。

[2]倪天龙．单总线传感器DHTll在温湿度测控中的应用[J]．单片

机与嵌入式系统应用，2010(6)：60—62．

[3]温湿度模块DHTll产品手册[EB／0L]．(2014一ll一30)

[2015—0l—14]．http／／’vww．a030ng．com．

[4]王建，毛腾飞，滕英革．基于B小750芯片的测光系统设计与实

现[J]．常熟理工学院学报，201l(2)：17一119．

[5]姜荣昌．畜舍养殖环境监测系统的设计与实现[D]．哈尔滨：东

北农业大学，2013：19—21．

参考文献：

[1]青岛东合技术信息技术有限公司．zigBee开发技术及实践[M]

西安：西安电子科技大学出版社，2014：45．

[6]陶杰．一种适用于多个不同品牌小型PLc的链接系统设计

[J]，苏州大学学报：工科版，2009(6)：58—62，

万方数据

江苏农业科学2015年第43卷第12期

一463一

播疾病的易感性。同时还可诱发其他疾病，降低机体对疾病

的抵抗力。氨气还影响疫苗的免疫效果，影响猪生长。

氨气影响猪的生产、健康和福利，临床表现为咳嗽、打喷嚏、流

泪、流口水、食欲不振、精神萎靡等，另外也引起了氮的流失，

使动物粪便的利用价值降低。

在数据中心服务器上解析出猪舍中的实时参数存入数据库，

且同时判断实时参数是否达到预设的报警值，符合报警条件

时通过手机网络向猪舍管理人发出短信报警。

本系统工作原理为：每套传感器将采集的实时数据以一

定的周期采集到数据采集器RTu，R1'U将模拟电信号量转化

成数字量，再接人CDMA数据通讯模块DTu，使信号通过

CDMA网络传输到电信基站并进入互联网，并将数据发送至

智能农业平台，客户端可以登录智能农业平台取得数据。系

统主要设备结构连接示意图见图1。

2监控系统设计与应用

监控系统采用光温湿三合一传感器与氨气传感器采集信

号，以R485总线通讯，通过有线或无线传输方式将数据传输

到DTU．DTu通过手机网络和因特网将信号传向数据中心：

■

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DTU

智能亦业系统

短信报警

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CDMA

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手机

图1 猪舍物联网设备连接示意

为了更能反映出猪感受到的环境条件，将传感器安装在

高度与猪背部平行的位置，测点成梅花式分布，且至少需离开

}t一{施IWl}；蘑i∞lWl，

‘强鬻蜀鬣鬻眷锚r

交湮溅豳醚墩

m。图2、图3为通过物联网设

窗门、墙角和采暖设备1—1．5

备监测到的猪舍内温度、湿度、光照变化曲线和氨气浓度变化

曲线。

雌陌蒲

_∞m∥V嗣

图3

猪舍内氨气浓度变化曲线

3监控数据处理与数据分析

3．1数据的预处理

本研究对猪舍初夏6月中下旬的温湿度、氨气数据进行

采集分析。由于氨气易溶于水，当空气湿度大于90％时会影

图2

猪舍内温湿度、光照变化曲线

万方数据

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