牛業(yè)智能養(yǎng)殖管理系統(tǒng)

牛業(yè)智能養(yǎng)殖管理系統(tǒng)摘要：本系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)野外牧場(chǎng)中每頭牛的位置和健康情況，通過(guò)云平臺(tái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)牛的身體健康隱患，及早尋找并治療降低病死率，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)牛的越界現(xiàn)象，以及防止偷盜事件，減小野外放養(yǎng)牛的損失，提高生產(chǎn)力和管理效率。關(guān)鍵詞：野外牧場(chǎng)、牛群、健康檢測(cè)、智能管理1.引言進(jìn)十年以來(lái)，我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展良好，畜牧業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，成為農(nóng)民重要的收人來(lái)源。野外生態(tài)放養(yǎng)牛群就是非常好的項(xiàng)目，但會(huì)有很多不確定性，如牛群是否走出設(shè)定的范圍導(dǎo)致丟失，是否被偷走，是否跌倒受傷，生病等，因此要有先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行養(yǎng)殖管理。但是有的山地或草原沒(méi)有公共信號(hào)，很難建立定位和健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸通道。本系統(tǒng)就很好地解決了這一難題，例如在一些大山里，山谷里沒(méi)有4G等公共信號(hào)，或者只有山頂某些局部區(qū)域有4G信號(hào)，牛群就是常年在山谷里放養(yǎng)，要監(jiān)測(cè)這些牛的狀況，首先要搭建本區(qū)域通信基站并延伸到有4G信號(hào)的地方，再通過(guò)4G數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?。因此本系統(tǒng)包括云端服務(wù)軟件、通信系統(tǒng)、牛項(xiàng)圈上的體溫檢測(cè)及定位、體重預(yù)測(cè)等的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1.系統(tǒng)功能每一頭牛都佩戴一個(gè)牛項(xiàng)圈，有唯一ID身份標(biāo)識(shí)，包含有溫度測(cè)量、GPS定位和太陽(yáng)能電池等。被監(jiān)測(cè)牛群列表顯示在線/離線狀態(tài)、體溫、出生日期、預(yù)測(cè)體重、位置地理經(jīng)緯度）等屬性信息、詳細(xì)顯示所采集的各種參數(shù)及分析結(jié)果等。

牛體溫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)處理保存和顯示。牛群健康狀況實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，并生成告警記錄，發(fā)送給相關(guān)人員。顯示預(yù)測(cè)達(dá)到出欄體重的牛ID列表，并根據(jù)定位指導(dǎo)尋找。牛定位管理，每頭牛所在的地理位置電子地圖上顯示。電池監(jiān)測(cè)，牛項(xiàng)圈裝有小太陽(yáng)能電池，一旦檢測(cè)電量嚴(yán)重不足時(shí)，告警更換。系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由傳感器、牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)、LoRa和4G通信、云平臺(tái)、終端軟件幾部分組成。云平臺(tái)云平臺(tái)終端LoRa牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)GPS傳感器/4G網(wǎng)關(guān)電量傳感器網(wǎng)絡(luò)牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)LoRa圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(1)前端傳感器1.體溫傳感器牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)含有非接觸式紅外傳感器，自動(dòng)周期性采集體溫，將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)LoRa和4G傳送至云端服務(wù)器進(jìn)行處理保存和分析。1.GPS定位傳感器牛項(xiàng)圈上包含GPS定位芯片，方便用戶通過(guò)手機(jī)或電腦實(shí)時(shí)跟蹤牛的位置狀態(tài)。設(shè)置電子圍欄，當(dāng)牛越界、生病或摔倒不動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警；1.電量檢測(cè)傳感器由于是野外散養(yǎng)，牛項(xiàng)圈需防水防腐防嗮，結(jié)實(shí)耐用，電池確保使用三年以上不更換，要實(shí)時(shí)檢測(cè)電量提醒用戶。電池、太陽(yáng)能充電面板和牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)及傳感器是一體化設(shè)計(jì)，體積很小。（2）牛項(xiàng)圈智能網(wǎng)關(guān)周期性地采集各種傳感器的信息，經(jīng)處理，形成內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議格式，采用LoRa和4G傳輸技術(shù)發(fā)送到云平臺(tái)處理。接收云平臺(tái)發(fā)來(lái)的控制信息。1.通信由于本系統(tǒng)應(yīng)用在一些大山牧場(chǎng)里，山谷里沒(méi)有4G等公共信號(hào)，或者只有山頂某些局部區(qū)域有4G信號(hào)，因此在山谷，山頂?shù)汝P(guān)鍵位置建設(shè)幾個(gè)LoRa基站,每個(gè)覆蓋半徑5公里，并延伸到有4G信號(hào)的地方，基站電源由太陽(yáng)能發(fā)電直供方式。數(shù)據(jù)通過(guò)LoRaWAN和4G向云端實(shí)時(shí)傳送，同時(shí)也傳送云端發(fā)向牛項(xiàng)圈的控制指令。4）稱重在牛驛站的通道上設(shè)有小型地磅，牛群會(huì)不定期去到驛站休息，因此就可以稱重，結(jié)果發(fā)送到云端，并將稱過(guò)重的牛作為樣本來(lái)預(yù)測(cè)相同批次的牛的生長(zhǎng)狀況，目的是預(yù)測(cè)出欄的時(shí)間。（5）云平臺(tái)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)采用智能移動(dòng)終端webapp的解決方案，主要利用phonegap、html5的web2.0技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合hybirdapp和webapp的特性，利用phonegap和ssh框架以及html5、jquery-moblile、jquery、ajax等web2.0技術(shù)。牛信息系統(tǒng)包括基本數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等子系統(tǒng)。1.?補(bǔ)r亠、快p.w基本數(shù)據(jù)：牛的基本信息；牛放養(yǎng)信息；補(bǔ)充飼料喂養(yǎng)信息；牛病理信息；防疫信息；檢疫信息；牧場(chǎng)天氣信息；牛身體狀況信息；牛銷售信息。1.動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)：處理并保存牛體溫?cái)?shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、電池電量、稱量體重（或預(yù)測(cè)體重），同時(shí)也是作為歷史數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)牧場(chǎng)內(nèi)每頭牛是否越界，一旦越界要及時(shí)處理，因?yàn)楸净靖采w半徑5公里。是否長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)，若是，則說(shuō)明這頭牛有可能受傷或死亡；通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析體溫發(fā)現(xiàn)異常的牛及時(shí)找到治療；其它處理有：?每頭牛在一段時(shí)間體溫變化趨勢(shì)；每頭牛在一段時(shí)間體重變化趨勢(shì)，分析出欄時(shí)間；每頭牛在一段時(shí)間活動(dòng)軌跡變化趨勢(shì)；牛項(xiàng)圈電池電量變化；1.數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)用戶可以查詢每頭牛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；也可以查詢每頭牛不同時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)，并生成報(bào)表打印。1.預(yù)警處理?越界報(bào)警；?牛體溫異常報(bào)警；?牛項(xiàng)圈失效離線報(bào)警；?牛項(xiàng)圈電池電量過(guò)低報(bào)警；?用戶追蹤尋找牛時(shí)，在手機(jī)終端觸發(fā)按鈕后，該牛項(xiàng)圈會(huì)聲光告警。（6）終端軟件基于B/S結(jié)構(gòu)的界面設(shè)計(jì)，手機(jī)和PC端自動(dòng)適配，可以顯示基于電子地圖的界面，電子圍欄，牛的基本信息、每頭牛的地理位置、體溫等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對(duì)比曲線圖、各種數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)趨勢(shì)圖、告警信息、各種列表等。在牧區(qū)手機(jī)沒(méi)有4G信號(hào)，手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙和LoRa轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)連接到云端，也可以作為導(dǎo)航儀尋找要找的牛，例如當(dāng)云端分析到某一頭牛體溫異常時(shí)，或者長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)時(shí)，或者需要出欄時(shí)，用戶都需要找到該頭牛，于是用戶通過(guò)該軟件的導(dǎo)航功能不斷接近該牛，并在界面上按該牛位置圖標(biāo)告警按鈕，牛項(xiàng)圈上的LED會(huì)閃爍蜂鳴器會(huì)響，幫助用戶快速找到該牛。結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)很好地解決了在牧區(qū)沒(méi)有公共通信的狀況下，建立了牧區(qū)通信基站并延伸到有4G信號(hào)的地方，使得牛項(xiàng)