[发明专利]基于物联网的肉牛养殖环境监测方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于物联网应用技术领域，具体涉及基于物联网的肉牛养殖环境监测方法与系统。

背景技术

据报道我国现有肉牛存栏头数1.054亿头，2010年度牛肉产量达到555万吨，是世界第三大牛肉生产国。但牛肉人年均产量只有5千克左右，低于美国42千克，巴西40千克。在我国1983年之前黄牛都是用来使役的，随着机械化程度的逐步提高，1983年国家解除了禁杀耕牛令之后，肉牛产业才有了较快的发展，牛肉年产量从1980年的26.9万吨增长到2008年的613万吨，人均年占有牛肉从1980年的0.47公斤增长到2008年的4.8公斤。与发达国家比较，我国肉牛产业发展起步较晚，实际上还处在初级阶段水平。目前，我国高档牛肉主要依赖于进口，年进口量3万吨左右。在发达国家人们以牛肉为其主要肉食品，优质牛肉因其胆固醇含量低，营养丰富，特别是辅酶Q10、不饱和脂肪酸和铁的含量丰富，风味独特，香嫩多汁，有益于人体健康而倍受人们青睐。

发达国家的社会发展规律证明，进入小康社会后，牛肉市场出现旺销形势，当人均年收入超过1500美元的时候，优质牛肉的需求量大幅度增加。随着我国人民生活水平和综合素质的不断提高，以及科学健康饮食习惯的形成，对高档牛肉的需求急剧增加。

肉牛养殖环境对提高肉牛质量有重要的影响，而大规模肉牛养殖场环境的实时监测，纯粹依靠人力手工是不可能达到的。目前，还没有一套成熟的系统能够监测肉牛养殖环境。

发明内容

本发明的目的在于提供基于物联网的肉牛养殖环境监测方法与系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种基于物联网的肉牛养殖环境监测方法，该方法的步骤如下：

1）在每头肉牛耳朵上打上一个射频识别标签（RFID）耳标，用于识别区分每头肉牛；

2）在肉牛养殖环境中，部署RFID读卡器，读取进入感知区域内的肉牛耳标，并进行识别定位；

3）在肉牛养殖环境中，布置环境监测节点用于监测肉牛的养殖环境；

4）肉牛在养殖环境中，通过RFID对肉牛进行实时识别定位；定期通过环境检测节点采集该肉牛所处环境信息；

5）环境监测节点通过无线自组网，与一汇聚点进行通信，将监测数据发送至汇聚点；

6）汇聚点通过网关与服务器连接，服务器接入Internet，远程客户端可通过Internet访问服务器。

在布置RFID读卡器时，要考虑读卡器的读取范围与多读卡器的相互干扰，采用改进的模拟退火方法对读卡器的部署位置进行优化，提高读卡器的覆盖范围、减少读卡器间的相互干扰。RFID读卡器通过WiFi与路由器连接，该路由器连接至服务器。

所述环境监测节点能实时监测养殖场中的风力、温度、湿度、CO₂浓度、氨气、沼气浓度。环境监测节点构成的无线自组网为分布式的对等网状网络，采用私有路由协议，能够充分利用网络中的路由冗余，组网速度耗时为零，所有的设备上电即可工作，拥有灵活的休眠技术，所有的组网设备都可以休眠，有同步和异步两种休眠模式。

二、一种基于物联网的肉牛养殖环境监测系统。该系统包含若干肉牛耳标、多个RFID读卡器、若干环境监测节点，以及服务器软件与客户端软件。RFID读卡器对进入自己感应区域内的肉牛进行识别定位，并上报至服务器，服务器根据业务逻辑需求，请求肉牛所处环境的监测数据；环境监测节点通过无线自组网构成通信网络，将数据传输至汇聚点，汇聚点通过网关与服务器连接；在服务器上可对每头肉牛养殖环境数据进行显示、分析与评估；远程客户端软件通过Internet访问服务器。其特征在于：

所述环境监测节点由风力传感器、温度传感器、湿度传感器、CO₂浓度传感器、氨气浓度传感器、沼气浓度传感器、无线通信模块及监测板构成；监测板上预留有接口与外部LED指示、蜂鸣器进行连接，便于调试，在实际应用中可不连接；

所述服务器软件包括7部分：RFID读卡器的优化部署部分采用Matlab编写，用于RFID读卡器的优化放置位置选择；RFID数据读取部分采用C语言来编写，感知肉牛是否进入该RFID读卡器感知域内；RFID数据处理部分采用Java语言编写，处理肉牛养殖环境的业务逻辑；环境监测节点感知采集数据程序采用C语言编写；无线通信模块路由传输数据程序采用C语言编写；服务器显示分析数据部分采用Java编写；服务器绘制图形用于对数据进行直观显示，并对养殖情况进行预警采用Java编写；