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IA-WWLW-SSXQ 型畜禽设施养殖物联网监控系统

一、产品简介：本系统由传感节点、控制节点、中继节点、网关、基站、现场监控终端、本地监控终端及远程监控终端（包括远程监控中心、客户监控终端、便携式移动监控终端）等组成，采用以无线传感器网络（Wireless Sensor Networks—WSN）为核心的物联网对诸如鸡、猪、奶牛等畜禽设施养殖环境进行监控。本系统根据畜禽设施养殖需求，采集畜禽室内环境温度、湿度、照度、有害气体浓度或/和二氧化碳气体浓度、硫化氢气体浓度、氨气气体浓度等参数，以及畜禽室外环境温度、湿度、照度、风速、风向等参数，以多跳路由方式无线自组网、路由传输到无线传感器网络基站；无线传感器网络基站处理及存储网络数据，并根据畜禽室内环境信息控制排风扇、水帘、喷淋设备、照明灯和加料设备等执行设备，调控畜禽室内环境；无线传感器网络基站又与本地监控终端和远程监控终端进行通信交互，各监控终端向用户实时提供监测数据以及执行装置的工作状况，用户还能通过监控终端远程控制监控现场执行设备的工作。本系统还能扩展采集、传输图像、视频和语音信息。系统能进行室内参数超限和室外自然灾害（极端气候）应急报警，并且系统各监控终端具有智能决策功能，人机操作界面采用层次结构，数据及状态显示多样。本系统能实现设施畜禽业技术、生态修复技术、健康养殖技术的有机融合，对畜禽室内环境进行综合监控与修复，改善畜禽养殖环境，使畜禽在适宜的环境下生长，增强畜禽的抗病能力，减少和避免大规模病害的发生，并且能实现畜禽产品溯源与质量安全控制，有效提高畜禽产品的产量和质量。系统实时性强、稳定性好、可靠性高、成本低、安装维护使用方便。本系统产品获授权国家发明专利 4 项、实用新型专利 3 项、软件著作权登记1 项和外观设计 1 项，并获江苏省农业装备产品推广资质证书。本产品经部省级组织专家鉴定，其成果达到国际先进水平。产品系统架构及部分产品实物如图1～图 7 所示。图 1 畜禽设施养殖物联网系统架构图 2 无线温室采集器图 3 单通道无线控制器图 4 8 通道无线控制器图 5 WSN 基站图 6 8 通道采集控制及现场监控终端图 7 物联网远程监控终端二、主要功能和性能指标主要功能指标：（1）能实现畜禽室内环境温度、湿度、照度、有害气体浓度或/和二氧化碳气体浓度或/和硫化氢气体浓度、氨气浓度以及畜禽室外环境温度、湿度、照度、风速、风向等参数数据的采集、处理、传输、存储、显示及远程无线网络化监控、决策和管理。（2）能根据多媒体信息、各种标量信息及内建的专家数据库，协助用户明确问题，构建和修改完善模型，列举可能的方案，然后在多方案、多目标、多准则的情况下加以自动比较、分析、综合处理和优化，以完成所需的决策和估计任务，即选定和实施最佳方案。（3）无线传感器网络的无线信号绕射性强、分布性强、实时性强、自组织性强、扩展性强、鲁棒性强、带宽效率高。（4）能根据不同畜禽、各种季节对畜禽室内环境指标的要求，通过监控终端自行设定温度、湿度、照度和有害气体浓度或/和二氧化碳气体浓度或/和硫化氢气体浓度、氨气浓度等环境参数的采集时间和监控范围，并且能通过监控终端远程控制监控现场执行装置的工作以及进行相应的状态显示。（5）能够根据畜禽设施养殖室内环境要求自适应控制畜禽室内相关设备如：排风扇、水帘、喷淋装置、照明灯和加料装置的开启和关闭，使畜禽一直保持在相对适宜的温度、湿度、照度和有害气体浓度或/和二氧化碳气体浓度或/和硫化氢气体浓度、氨气浓度等参数环境中。（6）除能检测和/或控制畜禽室内环境温度、湿度、照度、有害气体浓度或/和二氧化碳气体浓度或/和硫化氢气体浓度、氨气浓度等畜禽室内环境参数以及设施畜禽室外环境温度、湿度、照度、风速、风向等参数外，还能扩展采集、传输图像、视频和语音信息以及扩展畜禽产品溯源与质量安全控制，并能进行温室内参数超限和温室外自然灾害（极端气候）应急报警。（7）能对实时测量的所有参数数据及其融合数据进行实时处理、实时绘制曲线及表格，并能实现虚拟现实的实时显示；（8）能进行历史采集数据查询、表格及曲线绘制、报表统计、打印。（9）能实现设施畜禽业技术、生态修复技术、健康养殖技术的有机融合，对畜禽室内环境进行综合修复，增强畜禽的抗病能力，减少和避免大规模病害的发生，从而有效提高畜禽产品的产量和质量。主要性能指标：（1）环境温度、湿度和照度的测量量程、精度、灵敏度（或分辨率）为：温度测量指标：量程：-20℃～70℃；精度：示值误差不超过±0.5℃(温度范围 0℃～55℃)，示值误差不超过±1.0℃(其余温度范围)；灵敏度：0.5mV/℃。湿度测量指标：量程：0％RH～95％RH；精度：示值误差不超过±4%RH(湿度范围 20％RH～ 80％RH)，示值误差不超过±5%RH(其余湿度范围)；分辨率：0.5％RH。照度测量指标：量程：0 lx～40000 lx；精度：示值误差不超过±5% rdg。有害气体浓度测量指标：量程：0 ppm～100ppm (典型探测范围：0～30 ppm)；精度：示值误差不超过±0.5 ppm；灵敏度：0.15～0.5。（2）智能决策选择熟练度≥ 95%。（3）智能决策学习熟练度≥ 95%。（4）智能决策制定精确度≥ 98%，其中关键智能决策制定精确度 100%。（5）WSN无线通信频段：433MHz ISM/SRD。（6）模拟信号输入/输出接口：4mA～20mA、0～10mA 、0～5V、0～5V。（7）数字信号输入/输出接口：I/O、UART、RS-485、RS-232、开关量、频率量。（8）网卡接口：RJ45。（9）WSN节点工作温度：-20℃～70℃（其中 WSN 中继节点和 WSN 网关工作温度：-40℃～85℃）。（10）WSN基站工作温度：-40℃～85℃。（11）WSN节点和基站系统工作湿度：≤95%RH。（12）WSN供电电压：AC 150V～265V、50Hz。（13）WSN各节点、网关防护等级：IP65 或 IP55。

东南大学 2021-05-10