基于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)兔舍環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的科研

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷在各行業(yè)中應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)生活帶來了極大的變化，這也給從事數(shù)字農(nóng)業(yè)的科研機(jī)構(gòu)帶來啟發(fā)，比如北京農(nóng)學(xué)院、北京市農(nóng)林科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，也從中得到了研究思路。

針對(duì)規(guī)?；B(yǎng)殖過程中，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)測(cè)與調(diào)控需求，為滿足兔舍環(huán)境監(jiān)測(cè)調(diào)控需求，同時(shí)擺脫傳統(tǒng)布線網(wǎng)絡(luò)局限性，縮減網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)、電路元件和控制系統(tǒng)成本。北京農(nóng)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院攜手北京市農(nóng)林科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，組成了一個(gè)跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)，提出一種基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的兔舍環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于Arduino開發(fā)板，使用移遠(yuǎn)BC260Y模塊與消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，利用SGP30、MQ137、5516光敏電阻傳感器等多種傳感器實(shí)現(xiàn)兔舍內(nèi)部聲、光、水、溫、氣五方面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

數(shù)據(jù)在本地、云端存儲(chǔ)的同時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)閾值報(bào)警，協(xié)助創(chuàng)造兔的最佳生存環(huán)境。研究中對(duì)比了NB-IoT網(wǎng)絡(luò)與Wi-Fi、LoRa等其他網(wǎng)絡(luò)的異同，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)搭建技術(shù)與過程，并系統(tǒng)分析了元器件價(jià)格，經(jīng)核算，整機(jī)成本不超過400元。

設(shè)備在空舍測(cè)試中，檢測(cè)到CO2濃度為420~440 ppm;MQ系列傳感模組電壓比值穩(wěn)定于1;溫度處于22~24 ℃;濕度上下波動(dòng)10%;日光燈亮滅引起電壓差2.6 V。進(jìn)行了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與能耗測(cè)試，通過不同時(shí)間、場(chǎng)地、網(wǎng)絡(luò)連接方式的對(duì)比，驗(yàn)證了本系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定可靠，能耗合理。

系統(tǒng)使用MQTT通信協(xié)議的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，平均每秒消息處理量為0.57，每分鐘收發(fā)34.2條，上下浮動(dòng)1條。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電壓約為12.5 V，電流約為0.42 A，平均功率為5.3 W。發(fā)生通信時(shí)，沒有產(chǎn)生額外功耗，適用于實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)。

該研究可為偏遠(yuǎn)或較大規(guī)模的養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)設(shè)備選取，提供設(shè)備成本與網(wǎng)絡(luò)選擇參考價(jià)值，一定程度了豐富了智慧養(yǎng)殖設(shè)備的選擇空間。

目前，針對(duì)規(guī)?；脑O(shè)施養(yǎng)殖場(chǎng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)而來的智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)，已經(jīng)可以投入養(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用了。

智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)，圍繞養(yǎng)殖環(huán)境及禽畜生長特性，利用CO2傳感器、有害氣體傳感器、溫濕度傳感器、光照度傳感器、空氣污染傳感器等設(shè)備，24小時(shí)在線采集養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)，并自動(dòng)上傳到智慧養(yǎng)殖云平臺(tái)上，通過云平臺(tái)的邏輯控制功能及智能控制柜，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程三種方式來管理養(yǎng)殖場(chǎng)，進(jìn)行自動(dòng)通風(fēng)、智能補(bǔ)光、定時(shí)喂料喂水、排污清理等作業(yè)，輔助管理養(yǎng)殖場(chǎng)。

簡言之，養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是規(guī)?；B(yǎng)殖的福音，實(shí)現(xiàn)了在安卓/IOS手機(jī)端，遠(yuǎn)程一鍵管理養(yǎng)殖場(chǎng)的可能性。

審核編輯黃宇