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智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)

智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)

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一、概述
動物智能化養(yǎng)殖管理系統(tǒng)利用RFID技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將動物養(yǎng)殖過程中相關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，使整個(gè)飼養(yǎng)過程可查，可追溯，為養(yǎng)殖方案的制定和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持和分析平臺；還可對養(yǎng)殖措施的執(zhí)行過程進(jìn)行跟蹤管理，防止漏實(shí)施情況的發(fā)生;在養(yǎng)殖特定環(huán)節(jié)給出相關(guān)的提示；在出現(xiàn)異常情況時(shí)給出報(bào)警；并通過自動化生產(chǎn)設(shè)備，代替人工完成生產(chǎn)動作，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大大降低了人力成本。

二、功能
2.1養(yǎng)殖過程可追溯
a.給每只進(jìn)入養(yǎng)殖場的動物打上兩個(gè)電子耳牌，作為每只動物的身份證，養(yǎng)殖過程中的飼養(yǎng)活動與各項(xiàng)數(shù)據(jù)與之關(guān)聯(lián)，讓動物從進(jìn)欄到出欄的飼養(yǎng)過程一切數(shù)據(jù)方便可查、可追溯。
b.為動物制品半成品、成品反追溯系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。動物制品加工生產(chǎn)企業(yè)，若能將動物的身份信息在生產(chǎn)加工過程中傳遞下去，在動物制品的半成品、成品包裝上加上二維碼，用戶便可掃碼關(guān)注企業(yè)微信公眾號，然后通過微信公眾號查詢到動物的產(chǎn)地、品種、喂食情況、防疫情況等用戶關(guān)心的信息，提升了產(chǎn)品檔次，提高了企業(yè)形象，企業(yè)還可通過微信公眾號發(fā)布企業(yè)和產(chǎn)品信息，起到極大的宣傳效果。
2.2養(yǎng)殖相關(guān)數(shù)據(jù)存儲
a.環(huán)境數(shù)據(jù)存儲：對動物生長造成影響的相關(guān)自然條件和環(huán)境因素，包括溫度、濕度、氣壓、PM2.5等。
b.基本數(shù)據(jù)存儲：產(chǎn)地、品種、年齡、血統(tǒng)，血樣。
c.養(yǎng)殖生產(chǎn)活動數(shù)據(jù)存儲：喂食量、喂食時(shí)間、飼料配方、喂食成分、防疫措施、藥物、防疫時(shí)間。
d.生長數(shù)據(jù)存儲：實(shí)時(shí)重量、排便量、病癥情況、死亡情況。
2.3集中化、多元化的綜合性分析功能
a.可自由選擇一個(gè)或多個(gè)查詢內(nèi)容，方便快捷的生成報(bào)表和曲線對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析，深入地把握各種信息，進(jìn)行科學(xué)的決策。以便找出其中規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，更快、更準(zhǔn)確的優(yōu)化飼養(yǎng)方案。
b.如想了解喂料情況與某一品某一成長階段種動物生長情況的規(guī)律，可選擇該品種該成長階段動物實(shí)時(shí)重量、喂料總量、飼料各成分喂料量，然后生成進(jìn)一個(gè)月喂料情況與動物生長情況的數(shù)據(jù)對比曲線，從中找到最利于生長的喂料量、飼料配比。
2.4存欄情況存儲分析
a.對進(jìn)欄量、出欄量、存欄量進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)。
b.定位動物存欄位置，方便查找；還可直觀的了解每個(gè)欄舍所養(yǎng)殖動物的品種和年齡情況，便于養(yǎng)殖場對不同品種、不同生長階段動物的入欄場所進(jìn)行更加合理的規(guī)劃
2.5養(yǎng)殖方案編制
a.各品種各階段喂食方案設(shè)定。
b.各品種防疫時(shí)間、防疫措施和方法設(shè)定。
2.6提示功能
a.根據(jù)喂食方案設(shè)定的喂食時(shí)間，系統(tǒng)給出喂食提示。
b.根據(jù)防疫方案設(shè)定的防疫時(shí)間，系統(tǒng)給出防疫提示。
c.根據(jù)設(shè)定的生長階段劃分時(shí)間，進(jìn)入下一成長階段時(shí)，系統(tǒng)給出的轉(zhuǎn)欄提醒。
d. 根據(jù)設(shè)定的動物飼養(yǎng)時(shí)間長度，在動物出欄前一個(gè)設(shè)定時(shí)間段，系統(tǒng)給出預(yù)出欄提示。
e.還能通過過程登記設(shè)備和檢測設(shè)備對執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤（如防疫措施執(zhí)行情況），為執(zhí)行過程提供監(jiān)管措施，對未實(shí)施、漏實(shí)施情況給出提示。
2.7報(bào)警功能
a.動物增長緩慢或負(fù)增長報(bào)警提示。
b.動物活動情況不正常報(bào)警提示。
c.飼料庫存量不足報(bào)警。
d.設(shè)備故障報(bào)警。
2.8自動投料功能
根據(jù)喂食方案和動物存欄位置及數(shù)量，聯(lián)動配料系統(tǒng)配料、自動控制投料機(jī)投料。
2.9遠(yuǎn)程監(jiān)測管理功能
管理者不在現(xiàn)場，也可通過網(wǎng)絡(luò)查看數(shù)據(jù)，制定、修改養(yǎng)殖方案，了解養(yǎng)殖情況，了解指令執(zhí)行情況。
 
具體實(shí)施方式
1、電子耳牌的使用和動物入欄基本信息存儲
每個(gè)電子耳牌上有手寫編號，方便人工肉眼識別。每個(gè)手寫編號配兩電子耳牌，防止因耳牌脫落而無法識別動物身份的情況發(fā)生。
動物進(jìn)入養(yǎng)殖場后，給每只動物打上2個(gè)相同手寫編號的電子耳牌。
打好電子耳牌的動物到達(dá)入欄信息自動錄入?yún)^(qū)，通過RFID讀卡器，讀取動物耳牌號，操作人員在系統(tǒng)PC界面上錄入耳牌手寫編號、產(chǎn)地、品種、年齡、血統(tǒng)等基本信息，點(diǎn)擊保存，系統(tǒng)將自動產(chǎn)生動物入欄編號，并把動物入欄編號、與之關(guān)聯(lián)的耳牌ID號、手寫編號和基本信息存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器
動物入欄編號采用入欄日期+4位數(shù)字的方式。入欄編號可關(guān)聯(lián)多個(gè)電子耳牌DI號，電子耳牌損壞或掉落時(shí)，可更換新耳牌與之關(guān)聯(lián)，保證身份唯一性。
2、動物入欄稱重
      入欄稱重裝置有一金屬臺面，臺面下面焊接U型梁，用于加強(qiáng)臺面承重強(qiáng)度，臺面四個(gè)角的下面安裝四只稱重傳感器，臺面兩側(cè)焊接欄桿，行車動物行走通道，在入欄稱重裝置入口和出口處各安裝一對紅外對射器，入欄稱重裝置入口處安裝有RFID讀卡器陣列，入欄稱重裝置出口方向安裝一攝像機(jī)。
稱重傳感器發(fā)出的重量信號，通過變送器采集。變送器A/D采樣芯片采用24bit高速高精度A/D芯片，Σ-Δ轉(zhuǎn)換方式，轉(zhuǎn)換速率：200次/秒，以保證重量數(shù)據(jù)采樣的精度和速率。
當(dāng)動物進(jìn)入入欄稱重裝置稱重臺面后，RFID讀卡器陣列讀取動物電子耳牌ID好，并傳輸給系統(tǒng)，待入口處紅外對射裝置無遮擋，及表明動物完全進(jìn)入稱重臺面后，系統(tǒng)控制變送器開始對動物重量進(jìn)行采樣，當(dāng)出口處紅外對射裝置被遮擋時(shí)，及動物即將離開稱重臺面，系統(tǒng)控制變送器停止對動物重量進(jìn)行采樣，變送器自動將采樣值做一個(gè)均值處理后，通過RS232/RS485通訊總線傳輸給系統(tǒng)。系統(tǒng)接收到重量信號后，自動將對應(yīng)編號的動物入欄重量數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)，同時(shí)攝像機(jī)會自動抓拍動物入欄稱重時(shí)的圖片，并將該圖片一并存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
      將大量重量數(shù)據(jù)進(jìn)行均值算法處理后，可有效減小因動物在稱重臺面上行走，導(dǎo)致稱重傳感器輸出的重量信號跳動所產(chǎn)生的動態(tài)誤差。均值算法處理后對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)情況：

兩個(gè)人在臺面上來回走動，兩個(gè)人靜態(tài)稱重重量128.6kg

實(shí)驗(yàn)次數(shù)

均值采樣值

1

128.6

2

128.8

3

128.6

4

128.8

5

128.4

      RFID讀卡器采用中低頻讀卡器，中低頻讀卡器檢測距離在0.5～1米，可避免高頻讀卡器因檢測距離過大，誤讀其他動物電子耳牌的情況發(fā)生。且該讀卡器在有金屬欄桿干擾情況下，檢測靈明度也不會受到太大影響。
      RFID讀卡器安裝在畜牧秤兩側(cè)和上方，形成一個(gè)讀卡器陣列，可有效防止動物進(jìn)入畜牧秤時(shí)，因頭位不正，動物生體遮擋耳牌所導(dǎo)致的漏讀現(xiàn)象發(fā)生。
紅外對射裝置安裝在一個(gè)柱狀箱體內(nèi)，箱體對射面有一個(gè)梯形槽，梯形槽中間開一透光孔，以便紅外對射裝置的紅外光束可從箱體內(nèi)發(fā)出，梯形槽可有效防止動物經(jīng)過柱狀箱體時(shí)，皮毛上攜帶的污垢接觸透光孔，造成堆積污垢，堵塞透光孔的情況發(fā)生。
　　動物入欄重量，一可用于給供貨商做結(jié)算，二在動物出欄稱重后可知曉動物在飼養(yǎng)過程的增重情況。
　　入欄稱重視頻抓拍，在查詢該動物相關(guān)信息的時(shí)候，抓拍的圖片和相關(guān)信息會同時(shí)顯示在界面上，給人一個(gè)視覺上直觀的展現(xiàn)。在動物制品半成品、成品反追溯的時(shí)候，除了可了解動物品種、喂食情況、防疫情況還能看到動物的照片。
3、血樣數(shù)據(jù)存儲
　　將采集到的血樣放入采樣器皿后，在手持終端上選擇血樣采集中的耳牌與采樣器皿關(guān)聯(lián)，然后通過手持終端上的RFID讀卡器讀取動物電子耳牌ID號，再在手持終端上輸入采樣器皿編號，點(diǎn)擊確認(rèn)關(guān)聯(lián)，即可將采樣器皿編號與器皿內(nèi)血樣對應(yīng)動物的編號關(guān)聯(lián)在一起。
　　檢驗(yàn)室對器皿內(nèi)血樣進(jìn)行檢驗(yàn)分析后，在檢驗(yàn)室PC終端上錄入器皿編號和檢驗(yàn)結(jié)果，保存之后，系統(tǒng)自動將該檢驗(yàn)結(jié)果存入對應(yīng)動物相應(yīng)的檔案信息中，同時(shí)取消該采集器皿與電子耳牌ID號間的關(guān)聯(lián)，方便采樣器皿重復(fù)使用。
　　手持終端上帶有RFID讀卡器，采用觸摸屏完成人機(jī)對話，使用電池供電，可通過wifi或GPRS與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。手持終端使用靈活方便，不受線路制約，少量的幾個(gè)手持終端就能滿足養(yǎng)殖場內(nèi)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)錄入、查找、跟蹤等功能，降低了企業(yè)設(shè)備投入，節(jié)約成本。
4、存欄位置存儲
　　驅(qū)趕動物進(jìn)欄后，在手持終端上選擇存欄信息中存欄位置儲存，然后選中動物存欄區(qū)域，如5號舍第12區(qū)，然后點(diǎn)擊添加動物，再通過手持終端上的RFID讀卡器，挨個(gè)讀取新進(jìn)欄動物耳牌ID號，及可將新進(jìn)欄動物的存欄位置存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器中。
　　在PC客戶端的存欄情況查詢功能中，可查詢到各舍區(qū)存欄動物數(shù)量和明細(xì)，便于養(yǎng)殖場對不同品種、不同生長階段動物的入欄場所進(jìn)行更加合理的規(guī)劃。
　　在PC客戶端和手持終端上的存欄情況查詢功能中，輸入動物編號，能準(zhǔn)確的找到動物的存欄位置。在養(yǎng)殖過程中，要對個(gè)體動物或某一批動物實(shí)施某種措施時(shí)，能方便快捷的找到動物存欄位置。
5、環(huán)境數(shù)據(jù)存儲
　　在養(yǎng)殖場內(nèi)安裝溫度、濕度、氣壓、PM2.5傳感器，通過變送器將溫度、濕度、氣壓、PM2.5數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)较到y(tǒng)，并實(shí)時(shí)顯示到系統(tǒng)環(huán)境情況界面上，且系統(tǒng)自動在每一個(gè)整點(diǎn)將以上數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。在查詢動物生長狀況曲線時(shí)，環(huán)境狀況曲線可同時(shí)顯示出來，從中可分析環(huán)境狀況對動物生長的影響，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針對不同環(huán)境狀況采取相應(yīng)措施。
　　每種傳感器在養(yǎng)殖場內(nèi)安裝3到4個(gè)，均勻分布，當(dāng)有傳感器或變送器出現(xiàn)故障造時(shí)，還有其它傳感器在正常工作，可解決因設(shè)備損壞未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成記錄數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、嚴(yán)重失真或數(shù)據(jù)缺失情況的發(fā)生。當(dāng)某一個(gè)傳感器檢測值與其余傳感器檢測值的差異達(dá)到一設(shè)定百分比后，系統(tǒng)會給出設(shè)備故障報(bào)警提示，維修人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，排除故障。
6、基于重量監(jiān)測床的動物實(shí)時(shí)重量、排便量、喂食量的存儲
    在傳統(tǒng)圈養(yǎng)中，要獲取動物實(shí)時(shí)重量非常困難，需將動物趕出欄，再利用畜牧秤對動物進(jìn)行稱重，才能獲取動物實(shí)時(shí)重量?，F(xiàn)在我們將單只或多只動物飼養(yǎng)在一個(gè)具有重量監(jiān)測功能的監(jiān)測床上，動物智能化養(yǎng)殖管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集動物重量顯示在系統(tǒng)界面上，并自動在每一個(gè)整點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)重量數(shù)據(jù)存儲。
　　將各品種各生長階段的動物，選取少量放在監(jiān)測床上用不同的養(yǎng)殖方案進(jìn)行養(yǎng)殖，經(jīng)過一個(gè)養(yǎng)殖時(shí)間段后，對比同品種同生長階段的動物在不同養(yǎng)殖方案下的增重情況，找出生長最快速的養(yǎng)殖方案，將該養(yǎng)殖方案運(yùn)投用到欄舍內(nèi)同品種同生長階段動物的大規(guī)模養(yǎng)殖中。養(yǎng)殖方案的優(yōu)化，可如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)對比，不斷改進(jìn)，從而找出一套最優(yōu)養(yǎng)殖方案。