CN107182838A - 一种家禽养殖智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种家禽养殖智能监测系统，包括禽舍环境监测模块、用户智能终端和远程分析处理模块，所述的用户智能终端与远程分析处理模块远程通信连接，禽舍环境监测模块用于通过无线传感器网络采集禽舍环境信息，并将禽舍环境信息发送至远程分析处理模块；所述的远程分析处理模块用于存储禽舍环境信息，并对禽舍环境信息与正常阈值进行比较，在禽舍环境信息发生异常时发送报警信号至用户智能终端。本发明实现了对禽舍环境信息的实时监测、禽舍环境信息的远程无线传输和自动报警。
Description
技术领域
本发明涉及家禽养殖领域，具体涉及一种家禽养殖智能监测系统。
背景技术
相关技术中的禽舍环境监测多采用人工检测方法，如畜禽舍内氨气浓度的测定，常采用负压空气机采集定量空气，然后将空气压入水中，用盐酸中和，依据盐酸消耗量推导空气中氨气浓度，该过程繁琐费力、误差大、时效性差，且监测范围有限，难以及时掌握禽舍环境信息，因此，及时掌握禽舍环境信息，构建一个无线禽舍环境监测系统显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种家禽养殖智能监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种家禽养殖智能监测系统，包括禽舍环境监测模块、用户智能终端和远程分析处理模块，所述的用户智能终端与远程分析处理模块远程通信连接，禽舍环境监测模块用于通过无线传感器网络采集禽舍环境信息，并将禽舍环境信息发送至远程分析处理模块；所述的远程分析处理模块用于存储禽舍环境信息，并对禽舍环境信息与正常阈值进行比较，在禽舍环境信息发生异常时发送报警信号至用户智能终端。
优选地，所述禽舍环境信息包括禽舍内的空气温度、湿度、氮气浓度。
优选地，所述的远程分析处理模块包括信息存储模块、信息比较模块、信息显示模块和报警模块，所述的信息存储模块、报警模块与信息比较模块连接，所述的信息显示模块与信息存储模块、信息比较模块连接。
本发明的有益效果为：可实现对空气温、湿度以及氨气浓度等多种禽舍环境指标参数进行实时自动监测、禽舍环境信息的远程无线传输和自动报警，提高了家禽养殖的工作效率，有利于有效控制家禽产品的质量安全。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的框图示意图；
图2是本发明远程分析处理模块的框图示意图。
附图标记：
禽舍环境监测模块1、用户智能终端2、远程分析处理模块3、信息存储模块10、信息比较模块20、信息显示模块30、报警模块40。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种家禽养殖智能监测系统，包括禽舍环境监测模块1、用户智能终端2和远程分析处理模块3，所述的用户智能终端2与远程分析处理模块3远程通信连接，禽舍环境监测模块1用于通过无线传感器网络采集禽舍环境信息，并将禽舍环境信息发送至远程分析处理模块3；所述的远程分析处理模块3用于存储禽舍环境信息，并对禽舍环境信息与正常阈值进行比较，在禽舍环境信息发生异常时发送报警信号至用户智能终端2。
其中，所述禽舍环境信息包括禽舍内的空气温度、湿度、氮气浓度。
优选地，所述的远程分析处理模块3包括信息存储模块10、信息比较模块20、信息显示模块30、报警模块40，所述的信息存储模块10、报警模块40与信息比较模块20连接，所述的信息显示模块30与信息存储模块10、信息比较模块20连接。
本发明上述实施例可实现对空气温、湿度以及氨气浓度等多种禽舍环境指标参数进行实时自动监测、禽舍环境信息的远程无线传输和自动报警，提高了家禽养殖的工作效率，有利于有效控制家禽产品的质量安全。
优选地，所述禽舍环境监测模块1包括基站和部署在设定的禽舍环境监测区域内的多个禽舍环境监测节点，禽舍环境监测节点分为源节点、汇聚节点和中继转发节点，其中源节点为采集禽舍环境信息的禽舍环境监测节点，源节点采集禽舍环境信息后，通过中继转发节点将禽舍环境信息转发至对应的汇聚节点；汇聚节点从多个禽舍环境监测节点中选择并定期更新，汇聚节点用于收集禽舍环境监测节点的禽舍环境信息，并将禽舍环境信息融合后发送至基站；所述基站与远程分析处理模块3通信，其收集禽舍环境信息并将禽舍环境信息传送至远程分析处理模块3。
优选地，所述汇聚节点从多个禽舍环境监测节点中选择并定期更新，具体为：
(1)进行初始汇聚节点的选择，对每个禽舍环境监测节点分配一个由0到1的随机数，设禽舍环境监测节点Qi被分配的随机数为S(Qi)，若S(Qi)小于设定的阈值，则该禽舍环境监测节点Qi成为汇聚节点；
(2)每到达一个设定的周期，按照下列公式计算各汇聚节点的更新概率：
式中，K(Qj)表示汇聚节点Qj的更新概率，n(Qj)表示汇聚节点Qj具有的邻居节点的数目，分别为Qj的剩余能量值、初始能量值，分别为Qj的剩余内存、初始内存，表示Qj连续作为汇聚节点的周期数目，λT为设定的周期数目阈值，f(·)为取值函数，当时，当时，
(3)设定概率阈值KT，若K(Qj)>KT，则在汇聚节点Qj的邻居节点集合中选择距离基站最近的邻居节点作为新的汇聚节点，从而更新汇聚节点Qj。
本优选实施例按照上述方式进行汇聚节点的选取和更新，有利于节省禽舍环境监测模块1的网络传输能耗，且在汇聚节点的更新过程中，考虑了禽舍环境监测节点的能量、内存和邻居节点数目等因素，在汇聚节点不满足数据传输需要时进行及时更新，相对于在每一周期都重新建立汇聚节点的现有方式，节省了汇聚节点的建立开销。
优选地，所述源节点通过中继转发节点将禽舍环境信息转发至对应的汇聚节点时，具体执行：
(1)源节点选择距离最近的汇聚节点作为发送禽舍环境信息的目标节点，设源节点到目标节点之间的最短跳数为h，获取源节点到目标节点的跳数为h的所有路径，选取获取的路径上的所有禽舍环境监测节点作为中继转发节点，确定每跳上中继转发节点的优选值，优选值计算公式为：
式中，Ei,j表示源节点到目标节点的第i跳上的第j个中继转发节点，表示Ei,j的优选值，d(Ei,j,Ei-1)表示Ei,j与上一跳中继转发节点的最小欧式距离，Ni表示源节点到目标节点的第i跳上具有的中继转发节点数目，Gi,j表示Ei,j与同路径上的前一跳中继转发节点之间的链路失包率；
(2)按照优选值由大到小的顺序对每跳上的中继转发节点进行排序，在每一跳禽舍环境信息传输的过程中，同一跳内的中继转发节点按照排列的顺序轮回地转发禽舍环境信息。
本优选实施例设定了中继转发节点的选择策略和转发次序，能够约束数据传输的路径宽度的同时实现编织多路径的数据传输，减缓禽舍环境信息碰撞的现象，平衡同跳上中继转发节点的能量，从而有利于提高禽舍环境信息传输的可靠度。
优选地，中继转发节点在收到上一跳的禽舍环境信息后，延迟一定时间后转发该禽舍环境信息至下一跳，其中按照下列公式计算延迟时间：
式中，Qαβ表示源节点至汇聚节点中第α跳上的第β个中继转发节点，BT(Qαβ)表示Qαβ在收到上一跳的禽舍环境信息后再转发该禽舍环境信息的延迟时间，T＝为设定的时间窗口，Nαβ表示Qαβ当前收到的禽舍环境信息数目，表示第α跳与α-1跳之间的最小链路失包率，φ为从0到中随机选择的整数。
本优选实施例中，中继转发节点按照上述公式计算出的延迟时间延迟转发禽舍环境信息，能够节省禽舍环境信息转发的通信开销，避免两跳通信范围内的信道干扰或碰撞，保障禽舍环境信息稳定可靠传输。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，包括禽舍环境监测模块、用户智能终端和远程分析处理模块，所述的用户智能终端与远程分析处理模块远程通信连接，禽舍环境监测模块用于通过无线传感器网络采集禽舍环境信息，并将禽舍环境信息发送至远程分析处理模块；所述的远程分析处理模块用于存储禽舍环境信息，并对禽舍环境信息与正常阈值进行比较，在禽舍环境信息发生异常时发送报警信号至用户智能终端。
2.根据权利要求1所述的一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，所述禽舍环境信息包括禽舍内的空气温度、湿度、氮气浓度。
3.根据权利要求2所述的一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，所述的远程分析处理模块包括信息存储模块、信息比较模块、信息显示模块和报警模块，所述的信息存储模块、报警模块与信息比较模块连接，所述的信息显示模块与信息存储模块、信息比较模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，所述禽舍环境监测模块包括基站和部署在设定的禽舍环境监测区域内的多个禽舍环境监测节点，禽舍环境监测节点分为源节点、汇聚节点和中继转发节点，其中源节点为采集禽舍环境信息的禽舍环境监测节点，源节点采集禽舍环境信息后，通过中继转发节点将禽舍环境信息转发至对应的汇聚节点；汇聚节点从多个禽舍环境监测节点中选择并定期更新，汇聚节点用于收集禽舍环境监测节点的禽舍环境信息，并将禽舍环境信息融合后发送至基站；所述基站与远程分析处理模块通信，其收集禽舍环境信息并将禽舍环境信息传送至远程分析处理模块。
5.根据权利要求4所述的一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，所述汇聚节点从多个禽舍环境监测节点中选择并定期更新，具体为：
(1)进行初始汇聚节点的选择，对每个禽舍环境监测节点分配一个由0到1的随机数，设禽舍环境监测节点Qi被分配的随机数为S(Qi)，若S(Qi)小于设定的阈值，则该禽舍环境监测节点Qi成为汇聚节点；
(2)每到达一个设定的周期，按照下列公式计算各汇聚节点的更新概率：
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式中，K(Qj)表示汇聚节点Qj的更新概率，n(Qj)表示汇聚节点Qj具有的邻居节点的数目，分别为Qj的剩余能量值、初始能量值，分别为Qj的剩余内存、初始内存，表示Qj连续作为汇聚节点的周期数目，λT为设定的周期数目阈值，f(·)为取值函数，当时，当时，
(3)设定概率阈值KT，若K(Qj)>KT，则在汇聚节点Qj的邻居节点集合中选择距离基站最近的邻居节点作为新的汇聚节点，从而更新汇聚节点Qj。
6.根据权利要求5所述的一种家禽养殖智能监测系统，其特征是，所述源节点通过中继转发节点将禽舍环境信息转发至对应的汇聚节点时，具体执行：
(1)源节点选择距离最近的汇聚节点作为发送禽舍环境信息的目标节点，设源节点到目标节点之间的最短跳数为h，获取源节点到目标节点的跳数为h的所有路径，选取获取的路径上的所有禽舍环境监测节点作为中继转发节点，确定每跳上中继转发节点的优选值，优选值计算公式为：
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式中，Ei,j表示源节点到目标节点的第i跳上的第j个中继转发节点，表示Ei,j的优选值，d(Ei,j,Ei-1)表示Ei,j与上一跳中继转发节点的最小欧式距离，Ni表示源节点到目标节点的第i跳上具有的中继转发节点数目，Gi,j表示Ei,j与同路径上的前一跳中继转发节点之间的链路失包率；
(2)按照优选值由大到小的顺序对每跳上的中继转发节点进行排序，在每一跳禽舍环境信息传输的过程中，同一跳内的中继转发节点按照排列的顺序轮回地转发禽舍环境信息。
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