趙甲峰

（甘肅華信國際招標(biāo)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中，由于養(yǎng)殖環(huán)境發(fā)生變化，會對牲畜的生長造成影響。近年來人們對食品安全問題越來越關(guān)注，而畜牧養(yǎng)殖作為肉類食品的主要提供源，就需要做好畜牧養(yǎng)殖的監(jiān)控和管理。在新時期環(huán)境下，智能技術(shù)和信息控制技術(shù)得到迅速發(fā)展，這給畜牧養(yǎng)殖的監(jiān)控和管理也提供了良好的條件，而基于STM32為主控的智能畜牧業(yè)養(yǎng)殖監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)就是時代背景下產(chǎn)生的一種現(xiàn)代化畜牧養(yǎng)殖監(jiān)管技術(shù)，此系統(tǒng)如何進行設(shè)計和實現(xiàn)，就是本文主要研究的內(nèi)容。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

在本文案例系統(tǒng)內(nèi)，使用了多種類型環(huán)境監(jiān)測的傳感器，傳感器主要對CO濃度、O2濃度、NH3濃度和溫濕度實施監(jiān)測，在室內(nèi)進行放置，能夠?qū)ι笊L環(huán)境進行24 h監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)的采集進行分析。通過數(shù)據(jù)處理后控制電燈、電風(fēng)扇、加熱器及加濕器等設(shè)備工作，從而調(diào)節(jié)亮度、溫濕度等，為牲畜提供適宜的生長環(huán)境。如果傳感器檢測出環(huán)境參數(shù)超出安全范圍時，能夠借助GSM的無線通信對管理員的移動終端進行撥打電話、發(fā)送短信，提醒管理員觀察實時環(huán)境參數(shù)，同時報警器迅速發(fā)出相應(yīng)的警報信號，提醒及時處理[1]。

2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計

在智能化畜牧業(yè)養(yǎng)殖的監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中，此系統(tǒng)硬件主要由STM32主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊、傳感器單元、控制電路及控制設(shè)備等構(gòu)成（見圖1）。其中，傳感器借助對應(yīng)通信協(xié)議與STM32連接，把采集到的數(shù)據(jù)實時在顯示屏上顯示，通過矩陣按鍵進行提前預(yù)警電話號碼的設(shè)置，微處理器按照所采集到的數(shù)據(jù)識別判斷，并把判斷的結(jié)果通過RS232串口通信向GSM 無線通信模塊傳輸，無線通信的模塊以電話及短信的方式向管理員發(fā)出提示，以便管理員及時采取處理措施，從而實現(xiàn)預(yù)警監(jiān)控的效果。

圖1 系統(tǒng)的整體框架

2.1 數(shù)據(jù)采集的模塊

在數(shù)據(jù)的采集模塊中，主要借助SHT21溫、濕度的傳感器，對當(dāng)前畜牧所處環(huán)境內(nèi)溫度以及濕度實施采集。而SHT21內(nèi)配置一全新的芯片、一改進后電容式的濕度傳感類元件、一溫度傳感的元件，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)傳感器性能的有效提升。改進后SHT21傳感器，在高濕的環(huán)境下具有更好的穩(wěn)定性，且傳感器還能夠?qū)﹄姵氐牡碗娏繉嵤z測，且具有輸出校驗功能，能夠提升通信可靠性，具有很高的性價比，最終全部設(shè)備都借助尖端節(jié)能運行的模式運行。另外，借助相應(yīng)傳感器來對畜牧養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)CO濃度、O2濃度、NH3濃度等信息實施實時的采集與監(jiān)測，并對該數(shù)據(jù)進行匯總和分類處理，后向STM32的微處理器實施傳輸[2]。

2.2 通信模塊

在本文案例系統(tǒng)內(nèi)，GSM 模塊是其核心的部分。所謂GSM主要是指具有通話、短信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喙δ艿木C合性電路模塊。系統(tǒng)內(nèi)STM32的單片機借助RS232的串口和GSM模塊實施通信，從而使GSM的模塊實現(xiàn)了無線通信的功能；并且GSM的模塊還有著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，?dāng)現(xiàn)場的傳感器在對相應(yīng)環(huán)境參數(shù)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集后，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)再把現(xiàn)場監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)向網(wǎng)關(guān)設(shè)備傳輸，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時的監(jiān)測以及可視化的顯示，便于對相應(yīng)控制指令準(zhǔn)確下達(dá)。在傳感器和網(wǎng)關(guān)間，主要借助ZigBee的技術(shù)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸功能，以ZigBee的無線組網(wǎng)為載體，通過ZigBee的節(jié)點對傳感數(shù)據(jù)實施采集并對數(shù)據(jù)完成通信。在傳感器對當(dāng)前環(huán)境參數(shù)實施檢測后，系統(tǒng)會對檢測到的環(huán)境參數(shù)進行分析判斷，看當(dāng)前參數(shù)是否處于安全標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，并對即將要發(fā)生的危險或預(yù)發(fā)生危險的時間預(yù)測，預(yù)測結(jié)果會通過電話或者短信的形式向管理員發(fā)送[3]。

2.3 接收號碼的設(shè)置

對電話和短信接收號碼通過矩陣按鍵來進行設(shè)置。系統(tǒng)啟動后，使用按鍵進行電話號碼的設(shè)置，當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警后就會朝所設(shè)置電話號碼進行電話撥打或者短信發(fā)送的操作；通過“修改”的按鍵可以對預(yù)警電話號碼進行更改；通過“確認(rèn)”的按鍵來對當(dāng)前號碼作為預(yù)警號碼實施確認(rèn)。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

在本文案例系統(tǒng)中，將STM32微處理器作為核心元器件，通過傳感器實現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集，借助串口對采集的信息實時顯示，如有必要，將通過終端設(shè)備來實施控制（見圖2）。

圖2 系統(tǒng)模塊的關(guān)系圖

按照牲畜的生存環(huán)境，管理員能夠?qū)Νh(huán)境參數(shù)進行設(shè)置，可以分做安全、臨近危險與危險等三個等級。通過STM32微處理器，能夠?qū)崟r對環(huán)境的參數(shù)實施識別與判斷，并將判斷的結(jié)果通過電話或短信的方式向管理員發(fā)送，來提醒其采取相應(yīng)的措施實施處理[4]。

在系統(tǒng)中，主要的技術(shù)指標(biāo)包括：O2傳感器的檢測濃度超過95%的準(zhǔn)確率；CO傳感器的檢測濃度超過95%準(zhǔn)確率；NH3傳感器的檢測濃度超過80%準(zhǔn)確率。

4 結(jié)語

綜上所述，本文所設(shè)計的基于STM32為主控的智能畜牧業(yè)養(yǎng)殖監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，主要是按照牲畜的生長環(huán)境特點，借助相應(yīng)傳感器來對牲畜的生長環(huán)境參數(shù)實施檢測與分析，從而對牲畜的生長環(huán)境參數(shù)的安全性進行掌握，并及時向管理員進行警報。此系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)勢，為了充分發(fā)揮其技術(shù)效果，還需要對其繼續(xù)進行研究，從而挖掘其技術(shù)潛力。