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智慧養殖系統

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一、概述
動物智能化養殖管理系統利用RFID技術、計算機技術、網絡技術和自動化數據采集設備,將動物養殖過程中相關數據存入數據服務器,使整個飼養過程可查,可追溯,為養殖方案的制定和優化提供數據支持和分析平臺;還可對養殖措施的執行過程進行跟蹤管理,防止漏實施情況的發生;在養殖特定環節給出相關的提示;在出現異常情況時給出報警;并通過自動化生產設備,代替人工完成生產動作,提高生產效率的同時,大大降低了人力成本。

二、功能
2.1養殖過程可追溯
a.給每只進入養殖場的動物打上兩個電子耳牌,作為每只動物的身份證,養殖過程中的飼養活動與各項數據與之關聯,讓動物從進欄到出欄的飼養過程一切數據方便可查、可追溯。
b.為動物制品半成品、成品反追溯系統提供數據接口。動物制品加工生產企業,若能將動物的身份信息在生產加工過程中傳遞下去,在動物制品的半成品、成品包裝上加上二維碼,用戶便可掃碼關注企業微信公眾號,然后通過微信公眾號查詢到動物的產地、品種、喂食情況、防疫情況等用戶關心的信息,提升了產品檔次,提高了企業形象,企業還可通過微信公眾號發布企業和產品信息,起到極大的宣傳效果。
2.2養殖相關數據存儲
a.環境數據存儲:對動物生長造成影響的相關自然條件和環境因素,包括溫度、濕度、氣壓、PM2.5等。
b.基本數據存儲:產地、品種、年齡、血統,血樣。
c.養殖生產活動數據存儲:喂食量、喂食時間、飼料配方、喂食成分、防疫措施、藥物、防疫時間。
d.生長數據存儲:實時重量、排便量、病癥情況、死亡情況。
2.3集中化、多元化的綜合性分析功能
a.可自由選擇一個或多個查詢內容,方便快捷的生成報表和曲線對數據進行對比、分析,深入地把握各種信息,進行科學的決策。以便找出其中規律,及時發現問題,更快、更準確的優化飼養方案。
b.如想了解喂料情況與某一品某一成長階段種動物生長情況的規律,可選擇該品種該成長階段動物實時重量、喂料總量、飼料各成分喂料量,然后生成進一個月喂料情況與動物生長情況的數據對比曲線,從中找到最利于生長的喂料量、飼料配比。
2.4存欄情況存儲分析
a.對進欄量、出欄量、存欄量進行查詢、統計。
b.定位動物存欄位置,方便查找;還可直觀的了解每個欄舍所養殖動物的品種和年齡情況,便于養殖場對不同品種、不同生長階段動物的入欄場所進行更加合理的規劃
2.5養殖方案編制
a.各品種各階段喂食方案設定。
b.各品種防疫時間、防疫措施和方法設定。
2.6提示功能
a.根據喂食方案設定的喂食時間,系統給出喂食提示。
b.根據防疫方案設定的防疫時間,系統給出防疫提示。
c.根據設定的生長階段劃分時間,進入下一成長階段時,系統給出的轉欄提醒。
d. 根據設定的動物飼養時間長度,在動物出欄前一個設定時間段,系統給出預出欄提示。
e.還能通過過程登記設備和檢測設備對執行情況進行跟蹤(如防疫措施執行情況),為執行過程提供監管措施,對未實施、漏實施情況給出提示。
2.7報警功能
a.動物增長緩慢或負增長報警提示。
b.動物活動情況不正常報警提示。
c.飼料庫存量不足報警。
d.設備故障報警。
2.8自動投料功能
根據喂食方案和動物存欄位置及數量,聯動配料系統配料、自動控制投料機投料。
2.9遠程監測管理功能
管理者不在現場,也可通過網絡查看數據,制定、修改養殖方案,了解養殖情況,了解指令執行情況。
 
具體實施方式
1、電子耳牌的使用和動物入欄基本信息存儲
每個電子耳牌上有手寫編號,方便人工肉眼識別。每個手寫編號配兩電子耳牌,防止因耳牌脫落而無法識別動物身份的情況發生。
動物進入養殖場后,給每只動物打上2個相同手寫編號的電子耳牌。
打好電子耳牌的動物到達入欄信息自動錄入區,通過RFID讀卡器,讀取動物耳牌號,操作人員在系統PC界面上錄入耳牌手寫編號、產地、品種、年齡、血統等基本信息,點擊保存,系統將自動產生動物入欄編號,并把動物入欄編號、與之關聯的耳牌ID號、手寫編號和基本信息存入系統數據服務器
動物入欄編號采用入欄日期+4位數字的方式。入欄編號可關聯多個電子耳牌DI號,電子耳牌損壞或掉落時,可更換新耳牌與之關聯,保證身份唯一性。
2、動物入欄稱重
      入欄稱重裝置有一金屬臺面,臺面下面焊接U型梁,用于加強臺面承重強度,臺面四個角的下面安裝四只稱重傳感器,臺面兩側焊接欄桿,行車動物行走通道,在入欄稱重裝置入口和出口處各安裝一對紅外對射器,入欄稱重裝置入口處安裝有RFID讀卡器陣列,入欄稱重裝置出口方向安裝一攝像機。
稱重傳感器發出的重量信號,通過變送器采集。變送器A/D采樣芯片采用24bit高速高精度A/D芯片,Σ-Δ轉換方式,轉換速率:200次/秒,以保證重量數據采樣的精度和速率。
當動物進入入欄稱重裝置稱重臺面后,RFID讀卡器陣列讀取動物電子耳牌ID好,并傳輸給系統,待入口處紅外對射裝置無遮擋,及表明動物完全進入稱重臺面后,系統控制變送器開始對動物重量進行采樣,當出口處紅外對射裝置被遮擋時,及動物即將離開稱重臺面,系統控制變送器停止對動物重量進行采樣,變送器自動將采樣值做一個均值處理后,通過RS232/RS485通訊總線傳輸給系統。系統接收到重量信號后,自動將對應編號的動物入欄重量數據存入系統,同時攝像機會自動抓拍動物入欄稱重時的圖片,并將該圖片一并存入系統數據服務器。
      將大量重量數據進行均值算法處理后,可有效減小因動物在稱重臺面上行走,導致稱重傳感器輸出的重量信號跳動所產生的動態誤差。均值算法處理后對比試驗數據如下表:

實驗情況:

兩個人在臺面上來回走動,兩個人靜態稱重重量128.6kg

實驗次數

均值采樣值

1

128.6

2

128.8

3

128.6

4

128.8

5

128.4

      RFID讀卡器采用中低頻讀卡器,中低頻讀卡器檢測距離在0.5~1米,可避免高頻讀卡器因檢測距離過大,誤讀其他動物電子耳牌的情況發生。且該讀卡器在有金屬欄桿干擾情況下,檢測靈明度也不會受到太大影響。
      RFID讀卡器安裝在畜牧秤兩側和上方,形成一個讀卡器陣列,可有效防止動物進入畜牧秤時,因頭位不正,動物生體遮擋耳牌所導致的漏讀現象發生。
紅外對射裝置安裝在一個柱狀箱體內,箱體對射面有一個梯形槽,梯形槽中間開一透光孔,以便紅外對射裝置的紅外光束可從箱體內發出,梯形槽可有效防止動物經過柱狀箱體時,皮毛上攜帶的污垢接觸透光孔,造成堆積污垢,堵塞透光孔的情況發生。
  動物入欄重量,一可用于給供貨商做結算,二在動物出欄稱重后可知曉動物在飼養過程的增重情況。
  入欄稱重視頻抓拍,在查詢該動物相關信息的時候,抓拍的圖片和相關信息會同時顯示在界面上,給人一個視覺上直觀的展現。在動物制品半成品、成品反追溯的時候,除了可了解動物品種、喂食情況、防疫情況還能看到動物的照片。
3、血樣數據存儲
  將采集到的血樣放入采樣器皿后,在手持終端上選擇血樣采集中的耳牌與采樣器皿關聯,然后通過手持終端上的RFID讀卡器讀取動物電子耳牌ID號,再在手持終端上輸入采樣器皿編號,點擊確認關聯,即可將采樣器皿編號與器皿內血樣對應動物的編號關聯在一起。
  檢驗室對器皿內血樣進行檢驗分析后,在檢驗室PC終端上錄入器皿編號和檢驗結果,保存之后,系統自動將該檢驗結果存入對應動物相應的檔案信息中,同時取消該采集器皿與電子耳牌ID號間的關聯,方便采樣器皿重復使用。
  手持終端上帶有RFID讀卡器,采用觸摸屏完成人機對話,使用電池供電,可通過wifi或GPRS與系統進行數據交換。手持終端使用靈活方便,不受線路制約,少量的幾個手持終端就能滿足養殖場內各環節數據錄入、查找、跟蹤等功能,降低了企業設備投入,節約成本。
4、存欄位置存儲
  驅趕動物進欄后,在手持終端上選擇存欄信息中存欄位置儲存,然后選中動物存欄區域,如5號舍第12區,然后點擊添加動物,再通過手持終端上的RFID讀卡器,挨個讀取新進欄動物耳牌ID號,及可將新進欄動物的存欄位置存入系統數據服務器中。
  在PC客戶端的存欄情況查詢功能中,可查詢到各舍區存欄動物數量和明細,便于養殖場對不同品種、不同生長階段動物的入欄場所進行更加合理的規劃。
  在PC客戶端和手持終端上的存欄情況查詢功能中,輸入動物編號,能準確的找到動物的存欄位置。在養殖過程中,要對個體動物或某一批動物實施某種措施時,能方便快捷的找到動物存欄位置。
5、環境數據存
  在養殖場內安裝溫度、濕度、氣壓、PM2.5傳感器,通過變送器將溫度、濕度、氣壓、PM2.5數據信號傳輸到系統,并實時顯示到系統環境情況界面上,且系統自動在每一個整點將以上數據存入系統數據服務器。在查詢動物生長狀況曲線時,環境狀況曲線可同時顯示出來,從中可分析環境狀況對動物生長的影響,總結經驗,針對不同環境狀況采取相應措施。
  每種傳感器在養殖場內安裝3到4個,均勻分布,當有傳感器或變送器出現故障造時,還有其它傳感器在正常工作,可解決因設備損壞未及時發現,造成記錄數據不準確、嚴重失真或數據缺失情況的發生。當某一個傳感器檢測值與其余傳感器檢測值的差異達到一設定百分比后,系統會給出設備故障報警提示,維修人員能及時發現故障,排除故障。
6、基于重量監測床的動物實時重量、排便量、喂食量的存儲
    在傳統圈養中,要獲取動物實時重量非常困難,需將動物趕出欄,再利用畜牧秤對動物進行稱重,才能獲取動物實時重量?,F在我們將單只或多只動物飼養在一個具有重量監測功能的監測床上,動物智能化養殖管理系統實時采集動物重量顯示在系統界面上,并自動在每一個整點進行實時重量數據存儲。

  將各品種各生長階段的動物,選取少量放在監測床上用不同的養殖方案進行養殖,經過一個養殖時間段后,對比同品種同生長階段的動物在不同養殖方案下的增重情況,找出生長最快速的養殖方案,將該養殖方案運投用到欄舍內同品種同生長階段動物的大規模養殖中。養殖方案的優化,可如此反復實驗對比,不斷改進,從而找出一套最優養殖方案。



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