畜禽健康養殖中環境監測及預警系統研究論文

　　目前，我國畜產品生產仍存在較嚴重的質量及安全隱患，肉、蛋、奶等畜產品在不同程度上存在抗生素及藥物殘留超標等問題，已成為制約畜牧業持續健康發展的“瓶頸”，不僅導致養殖業的養殖效益下降，造成巨大的經濟損失，還威脅人們的身體健康，釀成嚴重後果。在這種情況下，推行畜禽健康養殖，保證動物養殖過程的健康、安全，生產無汙染、無公害的畜產品已成為當務之急，而適宜的環境是發揮品種及飼料優勢的基礎性條件。因此，實時監測畜禽養殖環境，建立合理的預警機制對於促進畜禽健康生長具有積極意義。

　　1 畜禽健康養殖中資訊化技術的應用現狀

　　隨著畜禽養殖業的進一步發展，目前國外有很多養殖企業已基本上實現了現代化生產管理，先進的生產技術已廣泛用於飼料配方、棚舍消毒和營養平衡等領域，規模效益較為突出。因此，我國養殖業要獲得可持續發展，實現畜禽養殖的資訊化與智慧化已成為大勢所趨。目前，國內已有多種養殖平臺在養殖實踐中發揮著重要作用，有的`養殖平臺擁有多種功能，有的養殖場應用數字化技術（主要有無線射頻識別、智慧控制等技術）實現了對豬舍實況的視覺化監視、對豬隻資訊的數字化表達和對豬舍環境的智慧化調控。但需要注意的是，目前廣泛採用的禽舍環境監控系統仍採用人工讀卡或有線傳輸等傳統方式進行資料採集，不僅易出現大量監測盲區，還存在精確度低、實時性差、維修難度高和可靠性差等問題，亟需改進。

　　2 養殖環境監測及預警系統研究

　　以生豬養殖為例，豬屬於應激性生物，豬舍溫、溼度不利於豬生長時均有可能引發各種疾病，此外光照強度、粉塵及有害氣體濃度等均會影響生豬生長，其中溫度、溼度和光照強度是最為主要的豬舍環境因子，以上述因素作為監測物件研究環境實時監測及預警系統具有一定代表性。

　　2.1 資料採集及相應處理

　　豬舍環境資料採集需考慮感測器節點分佈、採集節點實效、節點採集的原始資料與工程資料轉換和資料融合等問題。採用無線感測器網路採集環境資料可保證所採集資料的實時性和精確度，無線感測器網路節點可遍佈養殖場內，形成自組織網路。環境資料經無線感測器節點採集後傳送至匯聚節點，之後再透過串列埠通訊方式與閘道器進行通訊，此時通訊元件（特指位於伺服器的通訊元件）發出讀取資料請求，然後經由閘道器傳送環境資料至伺服器，經相應處理後保存於資料庫。具體步驟如下：①工程資料轉換。由閘道器傳送至伺服器的資料並不是工程資料，須使用轉換公式轉換為環境資料之後才具有實際意義。②資料預處理。③開展資料融合。

　　2.2 對豬舍內小環境開展實時監測

　　單個豬舍是客戶端的監測物件，因此需對節點環境值（位於監測豬舍之內）實施資料融合，可採用加權平均法獲得豬舍內小環境的環境值。

　　2.3 環境預警

　　為及時發現不適宜環境，進行合理的推理判斷並給出預警資訊，需要進行環境預警。而要建立科學、合理的預警機制須考慮的問題較多，重點包括以下幾個方面：其一，必須對豬個體的型別及其生長階段進行區分，並明確其對環境的具體需求；其二，當豬個體處於不適宜環境中時必須考慮其生長過程中可能會出現的不良症狀以及如何確定推理規則，並使環境因子值與語言變數值相對應。

　　環境預警包含的內容主要有豬隻個體是否適應當前環境、在不適環境下生長豬隻有可能疾病及其症狀以及針對上述問題採用的解決措施等。豬隻的適宜環境值通常存在個體差異，當環境不適時（主要指環境因子偏高、過高或過低時）均有可能發生豬病。因此，設計合理的正向模糊推理預警模組（實現個體與環境資訊緊密結合）十分必要。此外，要實現環境監測及預警系統，需由無線感測器網路、通訊元件、資料庫系統、環境監測及預警平臺等三大模組組成系統，並連線無線感測器網路（WSN），透過實時監測功能模組和資料管理功能模組實現監測預警系統功能。