畜禽健康養殖中環(huán)境監測及預警系統研究論文

　　目前，我國畜產(chǎn)品生產(chǎn)仍存在較嚴重的質(zhì)量及安全隱患，肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品在不同程度上存在抗生素及藥物殘留超標等問(wèn)題，已成為制約畜牧業(yè)持續健康發(fā)展的“瓶頸”，不僅導致養殖業(yè)的養殖效益下降，造成巨大的經(jīng)濟損失，還威脅人們的身體健康，釀成嚴重后果。在這種情況下，推行畜禽健康養殖，保證動(dòng)物養殖過(guò)程的健康、安全，生產(chǎn)無(wú)污染、無(wú)公害的畜產(chǎn)品已成為當務(wù)之急，而適宜的環(huán)境是發(fā)揮品種及飼料優(yōu)勢的基礎性條件。因此，實(shí)時(shí)監測畜禽養殖環(huán)境，建立合理的預警機制對于促進(jìn)畜禽健康生長(cháng)具有積極意義。

　　1 畜禽健康養殖中信息化技術(shù)的應用現狀

　　隨著(zhù)畜禽養殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，目前國外有很多養殖企業(yè)已基本上實(shí)現了現代化生產(chǎn)管理，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)已廣泛用于飼料配方、棚舍消毒和營(yíng)養平衡等領(lǐng)域，規模效益較為突出。因此，我國養殖業(yè)要獲得可持續發(fā)展，實(shí)現畜禽養殖的信息化與智能化已成為大勢所趨。目前，國內已有多種養殖平臺在養殖實(shí)踐中發(fā)揮著(zhù)重要作用，有的`養殖平臺擁有多種功能，有的養殖場(chǎng)應用數字化技術(shù)（主要有無(wú)線(xiàn)射頻識別、智能控制等技術(shù)）實(shí)現了對豬舍實(shí)況的可視化監視、對豬只信息的數字化表達和對豬舍環(huán)境的智能化調控。但需要注意的是，目前廣泛采用的禽舍環(huán)境監控系統仍采用人工讀卡或有線(xiàn)傳輸等傳統方式進(jìn)行數據采集，不僅易出現大量監測盲區，還存在精確度低、實(shí)時(shí)性差、維修難度高和可靠性差等問(wèn)題，亟需改進(jìn)。

　　2 養殖環(huán)境監測及預警系統研究

　　以生豬養殖為例，豬屬于應激性生物，豬舍溫、濕度不利于豬生長(cháng)時(shí)均有可能引發(fā)各種疾病，此外光照強度、粉塵及有害氣體濃度等均會(huì )影響生豬生長(cháng)，其中溫度、濕度和光照強度是最為主要的豬舍環(huán)境因子，以上述因素作為監測對象研究環(huán)境實(shí)時(shí)監測及預警系統具有一定代表性。

　　2.1 數據采集及相應處理

　　豬舍環(huán)境數據采集需考慮傳感器節點(diǎn)分布、采集節點(diǎn)實(shí)效、節點(diǎn)采集的原始數據與工程數據轉換和數據融合等問(wèn)題。采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )采集環(huán)境數據可保證所采集數據的實(shí)時(shí)性和精確度，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可遍布養殖場(chǎng)內，形成自組織網(wǎng)絡(luò )。環(huán)境數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)采集后傳送至匯聚節點(diǎn)，之后再通過(guò)串口通訊方式與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，此時(shí)通訊組件（特指位于服務(wù)器的通訊組件）發(fā)出讀取數據請求，然后經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳送環(huán)境數據至服務(wù)器，經(jīng)相應處理后保存于數據庫。具體步驟如下：①工程數據轉換。由網(wǎng)關(guān)傳送至服務(wù)器的數據并不是工程數據，須使用轉換公式轉換為環(huán)境數據之后才具有實(shí)際意義。②數據預處理。③開(kāi)展數據融合。

　　2.2 對豬舍內小環(huán)境開(kāi)展實(shí)時(shí)監測

　　單個(gè)豬舍是客戶(hù)端的監測對象，因此需對節點(diǎn)環(huán)境值（位于監測豬舍之內）實(shí)施數據融合，可采用加權平均法獲得豬舍內小環(huán)境的環(huán)境值。

　　2.3 環(huán)境預警

　　為及時(shí)發(fā)現不適宜環(huán)境，進(jìn)行合理的推理判斷并給出預警信息，需要進(jìn)行環(huán)境預警。而要建立科學(xué)、合理的預警機制須考慮的問(wèn)題較多，重點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：其一，必須對豬個(gè)體的類(lèi)型及其生長(cháng)階段進(jìn)行區分，并明確其對環(huán)境的具體需求；其二，當豬個(gè)體處于不適宜環(huán)境中時(shí)必須考慮其生長(cháng)過(guò)程中可能會(huì )出現的不良癥狀以及如何確定推理規則，并使環(huán)境因子值與語(yǔ)言變量值相對應。

　　環(huán)境預警包含的內容主要有豬只個(gè)體是否適應當前環(huán)境、在不適環(huán)境下生長(cháng)豬只有可能疾病及其癥狀以及針對上述問(wèn)題采用的解決措施等。豬只的適宜環(huán)境值通常存在個(gè)體差異，當環(huán)境不適時(shí)（主要指環(huán)境因子偏高、過(guò)高或過(guò)低時(shí)）均有可能發(fā)生豬病。因此，設計合理的正向模糊推理預警模塊（實(shí)現個(gè)體與環(huán)境信息緊密結合）十分必要。此外，要實(shí)現環(huán)境監測及預警系統，需由無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、通訊組件、數據庫系統、環(huán)境監測及預警平臺等三大模塊組成系統，并連接無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN），通過(guò)實(shí)時(shí)監測功能模塊和數據管理功能模塊實(shí)現監測預警系統功能。

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