畜禽健康養(yǎng)殖中環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)研究論文
目前，我國(guó)畜產(chǎn)品生產(chǎn)仍存在較嚴(yán)重的質(zhì)量及安全隱患，肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品在不同程度上存在抗生素及藥物殘留超標(biāo)等問(wèn)題，已成為制約畜牧業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的“瓶頸”，不僅導(dǎo)致養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)殖效益下降，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還威脅人們的身體健康，釀成嚴(yán)重后果。在這種情況下，推行畜禽健康養(yǎng)殖，保證動(dòng)物養(yǎng)殖過(guò)程的健康、安全，生產(chǎn)無(wú)污染、無(wú)公害的畜產(chǎn)品已成為當(dāng)務(wù)之急，而適宜的環(huán)境是發(fā)揮品種及飼料優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)性條件。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，建立合理的預(yù)警機(jī)制對(duì)于促進(jìn)畜禽健康生長(zhǎng)具有積極意義。
1 畜禽健康養(yǎng)殖中信息化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，目前國(guó)外有很多養(yǎng)殖企業(yè)已基本上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)管理，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)已廣泛用于飼料配方、棚舍消毒和營(yíng)養(yǎng)平衡等領(lǐng)域，規(guī)模效益較為突出。因此，我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)要獲得可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的信息化與智能化已成為大勢(shì)所趨。目前，國(guó)內(nèi)已有多種養(yǎng)殖平臺(tái)在養(yǎng)殖實(shí)踐中發(fā)揮著重要作用，有的`養(yǎng)殖平臺(tái)擁有多種功能，有的養(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)（主要有無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別、智能控制等技術(shù)）實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬舍實(shí)況的可視化監(jiān)視、對(duì)豬只信息的數(shù)字化表達(dá)和對(duì)豬舍環(huán)境的智能化調(diào)控。但需要注意的是，目前廣泛采用的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)仍采用人工讀卡或有線(xiàn)傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不僅易出現(xiàn)大量監(jiān)測(cè)盲區(qū)，還存在精確度低、實(shí)時(shí)性差、維修難度高和可靠性差等問(wèn)題，亟需改進(jìn)。
2 養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)研究
以生豬養(yǎng)殖為例，豬屬于應(yīng)激性生物，豬舍溫、濕度不利于豬生長(zhǎng)時(shí)均有可能引發(fā)各種疾病，此外光照強(qiáng)度、粉塵及有害氣體濃度等均會(huì)影響生豬生長(zhǎng)，其中溫度、濕度和光照強(qiáng)度是最為主要的豬舍環(huán)境因子，以上述因素作為監(jiān)測(cè)對(duì)象研究環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)具有一定代表性。
2.1 數(shù)據(jù)采集及相應(yīng)處理
豬舍環(huán)境數(shù)據(jù)采集需考慮傳感器節(jié)點(diǎn)分布、采集節(jié)點(diǎn)實(shí)效、節(jié)點(diǎn)采集的原始數(shù)據(jù)與工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合等問(wèn)題。采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)采集環(huán)境數(shù)據(jù)可保證所采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和精確度，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可遍布養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)，形成自組織網(wǎng)絡(luò)。環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)采集后傳送至匯聚節(jié)點(diǎn)，之后再通過(guò)串口通訊方式與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，此時(shí)通訊組件（特指位于服務(wù)器的通訊組件）發(fā)出讀取數(shù)據(jù)請(qǐng)求，然后經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳送環(huán)境數(shù)據(jù)至服務(wù)器，經(jīng)相應(yīng)處理后保存于數(shù)據(jù)庫(kù)。具體步驟如下：①工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由網(wǎng)關(guān)傳送至服務(wù)器的數(shù)據(jù)并不是工程數(shù)據(jù)，須使用轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換為環(huán)境數(shù)據(jù)之后才具有實(shí)際意義。②數(shù)據(jù)預(yù)處理。③開(kāi)展數(shù)據(jù)融合。
2.2 對(duì)豬舍內(nèi)小環(huán)境開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
單個(gè)豬舍是客戶(hù)端的監(jiān)測(cè)對(duì)象，因此需對(duì)節(jié)點(diǎn)環(huán)境值（位于監(jiān)測(cè)豬舍之內(nèi)）實(shí)施數(shù)據(jù)融合，可采用加權(quán)平均法獲得豬舍內(nèi)小環(huán)境的環(huán)境值。
2.3 環(huán)境預(yù)警
為及時(shí)發(fā)現(xiàn)不適宜環(huán)境，進(jìn)行合理的推理判斷并給出預(yù)警信息，需要進(jìn)行環(huán)境預(yù)警。而要建立科學(xué)、合理的預(yù)警機(jī)制須考慮的問(wèn)題較多，重點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：其一，必須對(duì)豬個(gè)體的類(lèi)型及其生長(zhǎng)階段進(jìn)行區(qū)分，并明確其對(duì)環(huán)境的具體需求；其二，當(dāng)豬個(gè)體處于不適宜環(huán)境中時(shí)必須考慮其生長(zhǎng)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的不良癥狀以及如何確定推理規(guī)則，并使環(huán)境因子值與語(yǔ)言變量值相對(duì)應(yīng)。
環(huán)境預(yù)警包含的內(nèi)容主要有豬只個(gè)體是否適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境、在不適環(huán)境下生長(zhǎng)豬只有可能疾病及其癥狀以及針對(duì)上述問(wèn)題采用的解決措施等。豬只的適宜環(huán)境值通常存在個(gè)體差異，當(dāng)環(huán)境不適時(shí)（主要指環(huán)境因子偏高、過(guò)高或過(guò)低時(shí)）均有可能發(fā)生豬病。因此，設(shè)計(jì)合理的正向模糊推理預(yù)警模塊（實(shí)現(xiàn)個(gè)體與環(huán)境信息緊密結(jié)合）十分必要。此外，要實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，需由無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、通訊組件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警平臺(tái)等三大模塊組成系統(tǒng)，并連接無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN），通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能模塊和數(shù)據(jù)管理功能模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)功能。
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