智慧畜牧解决方案
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方圆村智慧畜牧
可
行
性
建
设
方
案
2022年1月
目录
一、 行业概况3
二、建设目的、意义4
三、建设思路6
3.1设计原则6
3.2设计依据
四、建设内容8
4.1 概述8
4.2系统实现目标9
4.3 详细设计内容10
4.3.1环境监控系统10
4.3.2 粪污处理系统11
4.3.3自动投喂系统13
4.3.4自动集蛋系统18
4.3.5 个体监测系统20
4.3.6大屏显示系统24
4.3.7生产管理系统25
4.3.8手机App30
4.3.9溯源系统30 一、 行业概况
养殖业的迅猛发展，满足了人们对肉蛋奶的需求，并对发展我国的经济、提高城乡居民生活水平做出了较大贡献，但养殖业发展的同时已经造成我国新的环境污染问题。例如：生猪养殖业产生中粪便，污水，和恶臭造成严重的污染。猪粪中有大量的病原微生物、致病菌、寄生虫卵并可滋生蚊蝇，恶臭气体中含有大量硫化氢。氨、醇、甲烷等多种有机物质，严重影响了空气质量，这些气体刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾病导致家禽生产力下降，同时养殖往往受养殖品种、饲料种类和质量、疫病、生长环境和管理水平等因素的影响，致使中国养殖业一直发展不强大。所以科学养殖显得尤为重要，将物联网技术与养殖业结合起来，能让养殖户在第一时间感知到养殖环境及牲畜生长变化，从而及时作出相应调整。一方面，使牲畜的生长环境一直保持在最佳状态，保证牲畜身体健康生长速度。另一方面，远程监控，自动化控制，大大降低人工成本。
我国现代畜牧业养殖是一种“高投入、高产出、高效益”的集约化产业，资本密集型和劳动集约化是其基本特征，这种集约化的产业耗费了大量的人力和自然资源，并在某种程度上对环境造成负面影响。
使用物联网可以有效降低资源消耗，并减少对环境的影响，使畜牧业养殖成为管理科学、资源节约、环境友好、效益显著的产业。加快物联网技术在当下畜牧业养殖建设中的应用已成为我国畜牧业养殖业发展的必然选择。
目前，我国针对新时期不断出现的食品安全新问题，已提出了构建安全战略框架的构想，其中一个重要的构建原则就是可追溯性原则。建立产品安全性系统是确保食品安全的关键。以现在信息化技术为手段，实现产品从养殖场到屠宰场，从屠宰场到超市，从超市到市民餐桌的全程、有效监管。
二、建设目的、意义
从劳动力成本的角度分析，传统的畜禽养殖行业，在整个生产过程以及销售过程中，无论室温控制、畜禽喂养、场地清洁、产品买卖，都需要人工实地操作。而信息化后的畜禽养殖，可解决以往人为参与的流程，减轻农户的负担，降低劳动力成本。
从生产规模的角度分析，目前我国规模以下的养殖散户仍占畜禽养殖业 50% 左右，该研究开发的智慧畜禽养殖系统以低成本、低功耗、高效率、可扩展、易用性为原则，以物联网设备及信息化系统，解决散户养殖的标准化生产水平不高、缺少设备基础、高质量发展不足等问题，帮助养殖散户逐步实现规模化生产。
从生产流程的角度分析，基于物联网技术的智慧畜禽养殖系统提出了“畜禽养殖线上线下一体化，生产销售一体化”策略，解决畜禽养殖过程中复杂的流程和设备操作，整合生产与销售的完整链条。简化养殖流程，实现生产销售一体化。
从设备成本的角度分析，目前智慧养猪建设使用的传感器已经相对成熟，且集成度较高，同时有4G、NB-IoT、WiFi、以太网等多种通讯方式可以选择，智能化设备也有较快的发展，综合来看，可以以较低的成本完成养殖场的智能化建设。
通过对养殖场主要环境数据的实时监测监控，养殖人员数据的实时查询，监测数据的智能分析等。实时了解养殖场内安全状态并做出预测预警，为科学决策提供依据。监测目的主要任务包括：
1）采用实时监测技术，监测棚内的二氧化碳，光照，温湿度、氨气的变化情况；
2）采用监测数据管理系统，用以对监测数据进行接收、管理、曲线成图、报警等；
3）养殖监测数据管理系统满足农业数据管理中心和市局数据中心以及总站数据中心的数据共享。
通过现代物联传感技术，通讯技术、大数据分析技术、实现对养殖场内环境参数监测与监控，实现自动联动风机，湿帘，取暖器的运行与关闭，从而达到室内与室外环境尽最大可能保持一致，从而达到适宜生猪生长的最佳环境，从而实现增产的效果。
通过自动饲喂技术，可以科学规划饲喂过程，并实现饲喂过程的自动化管理。
通过自动称重技术，可以及时了解生猪的生长情况，良好的控制料肉比，增肌养殖效益。
通过现代物联技术，通讯技术，AI处理技术，大数据分析技术等先进技术，通过摄像头抓拍准确获取猪只异常行为，对发情，生病等及时作出判断，减少养殖损失。
达到简化养殖流程、生产销售一体化、节本增效的效果。
三、建设思路
按照一个平台，多个子系统协同配合的思路，利用大数据平台、物联网传感器、移动物联网数据传输技术以及养殖专家指导，来改变传统养殖业产销现状，利用环境监控调节、资源整合、数据集成化管理以及农业营销社交等服务，提升养殖发展效率，打造一个全方面高集成性的智能养殖大数据管理平台。
3.1设计原则
畜牧业智能养殖系统的建设须坚持“先进性、实用性、开放性、标准化、可靠性、稳定性、安全性、易维护性、可管理性”的设计原则。
（1）先进性：采用先进的思想、成熟的技术与设计方法，符合当前潮流与未来发展趋势，以便跟上信息技术的发展，具有较强的生命力，具有长期使用价值。 （2）实用性：建设的核心目的就是“应用”，须坚持实用的设计原则，紧紧围绕市场食品安全的实际需求。在能够满足畜牧业智能养殖及全程溯源系统建设要求的前提下，以尽可能以少的投入，取得尽可能大的效益。
（3）开放性：具有良好的开放性和兼容性。
（4）标准化：应符合业界主流标准与规范，包括基础架构与各个应用系统的系统集成与标识数据整合，均遵循标准化原则，不依赖特定的网络、系统软件与硬件，能够部署并运行在各种主流的软硬件环境中，解决目前该领域系统软件不兼容的问题。
（5）可靠性：畜牧业智能养殖系统支撑着整个食品生产销售链的管理与监督，必须具有高可靠性、高容错性和强大的数据处理能力，以确保不间断运行、确保局部出错不影响整体、确保快速响应。
（6）稳定性：必须具有良好的稳定性，保证持续运行时间长、故障间隔大、无故障时间长。
（7）安全性：畜牧业智能养殖系统涉及到从“养殖到餐桌”的大量敏感数据，安全运行至关重要。必须构建全方位、多层次、完善的安全保障体系，在保证物理安全和网络安全的基础上，保证数据安全。
（8）易维护性：畜牧业智能养殖系统涉及从养殖、防检疫、加工、销售到餐桌食用众多环节，数据量、信息量巨大，对系统的稳定性和可靠性有重大考验，因此必须坚持易维护的设计原则，确保结构清晰、操作简单、维护方便。
（9）可管理性：应具有高可管理性，使得系统管理员和运行维护人员的管理简便快捷，降低运行维护费用。
综上，畜牧业智能养殖涵盖食品安全的诸多方面，应进行统一规划、承前启后、分步实施。
3.2设计依据
《JB/T5243-91 工业控制计算机系统验收大纲》
《GB50198-94 计算机系统安全准则》
《GBJ93-86 自动化仪表选型规定》
《HG20507-92 工业自动化仪表工程施工及验收规范》
《GB 50194-93 建设工程施工现场供用电安全规范》
《GB 50054-95 低压配电设计规范》
《JJG874-2007 温度指示控制仪》
《移动通信技术》
《GB 50194-93 建设工程施工现场供用电安全规范》
《JJG874-2007 温度指示控制仪》
《GB 50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范》
《GBT 6587-2012 电子测量仪器通用规范》
《JBT 6862-1993 温湿度计》
《GB/T 17824.1-1999中、小型集约化养猪场建设》 四、建设内容
4.1 概述
基于物联网技术的畜牧业智能养殖系统建设内容包括：
（1）舍室内环境信息采集和自动控制建设（传感层）：实时监测舍室内温度、湿度、光照强度、氨气浓度、硫化氢浓度和二氧化碳浓度。布置监测节点、构建无线传感网络、安装禽舍内自动控制执行机构；
（2）通讯组网连接（传输层）：搭建有线通信和无线通信相结合的综合组网方式，实现数据的短距离传输和长距离中继功能；
（3）畜牧业智能养殖应用系统建设（应用层）：由精细饲养子系统、能耗控制子系统、疾病防检子系统和粪便清理子系统组成；
（4）畜牧业智能养殖信息管理平台建设：进行数据的采集、存储、处理、分析、接口、运维。具备海量数据存储和大规模计算性能。支撑远程及智能终端的查询、管理和控制。
4.2系统实现目标
（1）通过平台的建设，汇集各方资源，构建养殖领域特色的大数据研究中心；
（2）通过数据整合，采集和加工处理，建设专业的养殖数据资源中心；
（3）依托大数据相关技术，包括数据采集技术、存储技术、处理技术、分析挖掘技术、展现技术等构建养猪大数据应用平台；
（4）实现溯源功能，层层监督产品各个环节；
（5）通过专家问答平台，进行成果发布，形成养殖领域专业研究的权威成果发布平台，服务于高校和政府，涉农企业，社会公众等。
4.3 详细设计内容
4.3.1环境监控系统
畜禽养殖中，环境管理尤为重要，任何环节出现纰漏，都有可能造成疫患丛生，严重影响养殖效益。
生猪养殖为例：生猪有着特殊的生理特点，其皮脂厚、汗腺不发达、散热能力差等问题，很大程度上需要通过人为的控制，达到适宜的外部环境，实现促进生猪健康成长的根本目的。
4.3.1.1 系统构成
（1） 选择高敏高精度探头的气象站，根据养殖区域设置监测点建立监测网；
（2）配合方圆村自主研发集采集，显示，上传，控制四大功能与一体的智慧控制系统，针对环境参数做到触摸中控屏实时显示数据，并可通过内置4G传输模块上传至大数据管理系统，同时主机自带继电器控制，可实现自动联动养殖场内基础硬件设备的开启和关闭，从而达到养殖场环境参数在正常范围，为生猪营造最佳的生长环境。
（3）传感器采集精度：
技术参数 测量范围 分辨率 精度 单位
温度 -40-80 0.1 ±0.2 ℃
湿度 0-100 0.1 ±3 %RH
风速 0-60 0.1 ±0.3 m/s
风向 16方向 1方向 - -
CO2 0-5000 1 ±50+3% ppm
PM2.5 0-999 1 ±10F.s Ug/m3
PM10 0-999 1 ±10F.s Ug/m3
大气压 10-1200 0.01 ±0.1 mbar
光照度 0-200000 1 ±7% Lux
氧气浓度 0-30 0.1 ±3F.s %
氨气浓度 0-100 0.01 ±3F.s ppm
硫化氢 0-100 0.1 ±3F.s ppm
噪声 30-130 0.1 ±1.5 dB
二氧化氮 0-20 0.01 ±3F.s ppm
一氧化氮 0-250 0.1 ±3F.s ppm
注：环境采集主机及气象站均可配置以上传感器。
4.3.1.2 软件集成
环境监控系统采集后的数据上传到大数据处理平台，通过对数据的处理、对比，分析养殖场的环境情况。同时，该系统
