專利名稱：嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，主要適用于雞場等大型養(yǎng)殖業(yè)的食品安全管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蛋禽企業(yè)的總部一般在市中心，而生產(chǎn)基地則處于邊遠郊區(qū)。企業(yè)的管理者已經(jīng)可以通過視頻監(jiān)控技術(shù)來監(jiān)視生產(chǎn)基地的活動，但是仍然不能遠程判斷蛋雞是否舒服。因為影響蛋雞生活環(huán)境的溫度、濕度、光照、有害氣體仍不清楚。如能發(fā)明一種快捷的實時的可靠的監(jiān)測手段，為雞舍環(huán)境控制和管理人員提供必要的環(huán)境參數(shù)信息，則皆大歡喜。養(yǎng)殖業(yè)不同于其他產(chǎn)業(yè)，雞蛋的質(zhì)量水平與蛋雞的健康狀況密切相關(guān)，只有健康的高質(zhì)量的蛋雞才能生產(chǎn)出符合人們需要的健康雞蛋。所以非常有必要改善蛋雞的生長環(huán)境，而環(huán)境信息采集則是第一步。
目前，中國蛋雞產(chǎn)業(yè)化及規(guī)?；a(chǎn)有了較大發(fā)展，但與國外先進的養(yǎng)雞生產(chǎn)企業(yè)相比還有很大差距。規(guī)?；半u養(yǎng)殖除了依靠育種、飼料等領(lǐng)域的科技進步外，急需改進養(yǎng)殖工程的工藝及配套建設(shè)、設(shè)備及環(huán)境控制技術(shù)。隨著“數(shù)字農(nóng)業(yè)”在中國的不斷推進，將先進的IT技術(shù)應(yīng)用到蛋雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)中，則可以提高養(yǎng)殖場的整體防疫水平，改善飼養(yǎng)環(huán)境，提高生產(chǎn)水平和管理效率。由于規(guī)模化養(yǎng)雞場衛(wèi)生防疫的要求，所有人員進出場區(qū)都要經(jīng)過嚴(yán)格消毒，這就給管理人員的日常管理和客戶購買產(chǎn)品帶來不便，因而，急需一種遠程的便捷的環(huán)境信息采集系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器，用于采集雞舍內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速、光照和氨氣濃度等環(huán)境參數(shù)；
嵌入式服務(wù)器，包括微處理器、存儲器、以太網(wǎng)控制器和I/O接口；視頻服務(wù)器，包括攝像機，用于監(jiān)控雞舍內(nèi)實時的環(huán)境；以及執(zhí)行器，用于調(diào)節(jié)風(fēng)機、濕簾和電燈等設(shè)備；所述傳感器和執(zhí)行器通過I/O接口和嵌入式服務(wù)器相連，所述傳感器將采集到的環(huán)境參數(shù)信息傳輸給嵌入式服務(wù)器，嵌入式服務(wù)器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)需要存儲在所述存儲器中，并通過以太網(wǎng)控制器將該信息實時發(fā)布到Internet中去，供生產(chǎn)管理者在決策時參考。


圖1嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)框架圖；圖2嵌入式Web服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖；圖3嵌入式Web服務(wù)器程序流程圖；圖4嵌入式Web服務(wù)器數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖；圖5嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集Web界面圖；具體實施方式
如附圖1所示，以每棟雞舍為單元，采用嵌入式Web服務(wù)器(EWS服務(wù)器)和視頻服務(wù)器作為智能節(jié)點，把雞舍接入養(yǎng)殖場的局域網(wǎng)中，養(yǎng)殖場內(nèi)部的計算機可以實時監(jiān)測雞舍內(nèi)部的生產(chǎn)情況和溫度、濕度、光照及有害氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，并以此調(diào)節(jié)風(fēng)機和濕簾來改善雞舍環(huán)境。采集到的環(huán)境信息可通過局域網(wǎng)傳至主監(jiān)控計算機，進行存儲、顯示、分析、輸出和實時服務(wù)，管理者可以在世界各地通過Internet實時地監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場，授權(quán)的消費者可以通過網(wǎng)頁瀏覽的方式了解到所食用的雞蛋的安全和健康信息。
嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)的核心部分是嵌入式Web服務(wù)器。嵌入式Web服務(wù)器(Embedded Web Server)是指將Web服務(wù)器引入到現(xiàn)場測試和控制設(shè)備中，在相應(yīng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)的支持下，使傳統(tǒng)的測試和控制設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆淞艘訲CP/IP為底層通信協(xié)議，Web技術(shù)為核心的基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)測試和控制設(shè)備。我們采用Microchip公司8位單片機PIC16F877作為嵌入式Web服務(wù)器的核心微處理器。PIC16F877采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，單時鐘指令周期，指令運行速度快，所有I/O管腳可以通過編程靈活控制，可以運行當(dāng)前流行的TCP/IP協(xié)議，如HTTP、SMTP、TCP、UDP、ICMP、IP等。以太網(wǎng)控制器采用RTL8019AS，支持全雙工和即插即用，支持IEEE 802.3協(xié)議，在嵌入式服務(wù)器中主要完成數(shù)據(jù)鏈路層的工作，負責(zé)數(shù)據(jù)幀的接收和發(fā)送。E2PROM93C46作為外部存儲器，存儲系統(tǒng)需要的各種外部資源和各種必須的配置信息與參數(shù)，如Web服務(wù)器的地址、端口號、用戶名和口令等。嵌入式Web服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖見圖2。網(wǎng)絡(luò)中的計算機與嵌入式Web服務(wù)器通訊是通過使用計算機的瀏覽器訪問嵌入式服務(wù)器的IP地址，以網(wǎng)頁交互的方式進行的。嵌入式Web服務(wù)器也可以根據(jù)一定的控制算法自動控制執(zhí)行設(shè)備如濕簾、風(fēng)機等，構(gòu)成自動化、網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
如附圖2所示，從I/O端口接收到的傳感器模擬信號，通過DMA方式傳到CPU緩沖區(qū)，CPU把模擬信號轉(zhuǎn)化數(shù)字信號，再把信息提交給以太網(wǎng)控制器RTL8019AS，讓其負責(zé)數(shù)據(jù)幀的接收和發(fā)送。E2PROM 93C46作為外部存儲器，存儲系統(tǒng)需要的配置參數(shù)，如Web服務(wù)器的地址、端口號、用戶名和口令等。最后通過以太網(wǎng)接口RJ-45發(fā)送出去。
如圖3所示，系統(tǒng)接通電源后，待復(fù)位周期穩(wěn)定結(jié)束，先對PIC16F877單片機進行初始化，然后進行RTL 8019AS的初始化。初始化結(jié)束進入主循環(huán)程序。依次循環(huán)進行顯示更新、嵌入式Web服務(wù)器參數(shù)修改查詢、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、輸出控制等。網(wǎng)絡(luò)中斷查詢用戶是否向嵌入式Web服務(wù)器請求查看環(huán)境參數(shù)或提出修改信息，進而進行TCP/IP協(xié)議處理、時鐘事件等處理程序。嵌入式Web服務(wù)器的界面程序固化在PIC16F877的程序存儲器中，其采集參數(shù)、控制參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等實時數(shù)據(jù)則存放在PIC16F877的內(nèi)部RAM中。在協(xié)議層經(jīng)常需要對數(shù)據(jù)進行打包和拆包，因此采用地址指針方式交換數(shù)據(jù)，以避免因數(shù)據(jù)傳遞而降低系統(tǒng)性能。為避免系統(tǒng)因干擾而陷入死循環(huán)，設(shè)置軟件看門狗程序，當(dāng)其發(fā)現(xiàn)程序的非正常狀態(tài)時，強制程序進入軟件復(fù)位。
如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)接口通過兩個DMA操作來完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。遠程DAM完成主處理器PIC16F877與RTL8019AS內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)據(jù)交換，本地DMA完成緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送。PIC16F87發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將一幀數(shù)據(jù)通過遠程DMA通道送到RTL8019AS的發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā)出傳送命令啟動本地DMA發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)RTL8019AS收到一幀正確數(shù)據(jù)后，將其存放在接收緩沖區(qū)并置位相關(guān)寄存器或產(chǎn)生中斷啟動遠程DMA通道，將數(shù)據(jù)傳遞給處理器PIC16F877，從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)接口控制器的數(shù)據(jù)通信，完成了嵌入式Web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。
如圖5所示，展示了用戶輸入噴碼后，得到的該雞蛋的健康信息。
以上對本發(fā)明的實施方式進行了詳細的說明，應(yīng)當(dāng)理解的是上述實施例僅僅是示例性的，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍的條件下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括傳感器，用于采集雞舍內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速、光照和氨氣濃度等環(huán)境參數(shù)；嵌入式服務(wù)器，包括微處理器、存儲器、以太網(wǎng)控制器和I/O接口；視頻服務(wù)器，包括攝像機，用于監(jiān)控雞舍內(nèi)實時的環(huán)境；以及執(zhí)行器，用于調(diào)節(jié)風(fēng)機、濕簾和燈等設(shè)備；所述傳感器和執(zhí)行器通過I/O接口和嵌入式服務(wù)器相連，所述傳感器將采集到的環(huán)境參數(shù)信息傳輸給嵌入式服務(wù)器，嵌入式服務(wù)器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)需要存儲在所述存儲器中，并通過以太網(wǎng)控制器將該信息實時發(fā)布到Internet中去，供生產(chǎn)管理者在決策時參考。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，特征在于所述的微處理器采用Microchip Technology Incorporated公司的單片機PIC16F877。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，特征在于所述的外部存儲器采用E2PROM93C46。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，特征在于所述的以太網(wǎng)控制器采用RTL8019AS。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種嵌入式雞舍環(huán)境綜合信息采集與控制系統(tǒng)，其特點是，位于雞舍內(nèi)的嵌入式服務(wù)器把自動采集到溫度、濕度、風(fēng)速、光照、NH3濃度環(huán)境參數(shù)實時發(fā)布到Internet中去，同時記錄到數(shù)據(jù)庫中，供生產(chǎn)管理者在決策時參考。
文檔編號H04L12/00GK1963712SQ20051008686
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者滕光輝, 馬亮, 白紅武, 李志忠, 王平智 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)