本文通过对环境监控的技术研究，有助于帮助猪更好的繁殖和培养。通过降低猪的生病几率以及死亡率来提升养殖利润。

1前言

1.2.1国外研究现状

由于世界经济社会迅速的发展，畜牧业也得到了稳固的发展，猪类养殖产品的生病预防也是一件极为重要的事情，如果出现了流感等传染病症状，传播起来不仅对猪的饲养和经营造成了一定的风险，而且也给人类的生存造成了一定的威胁，为此世界各国开始逐渐重视起有关猪的生长环境问题和繁殖环境问题。

国外在健康饲养环境保护管理领域，逐步形成了一套从饲养场地的环境保护管理、卫生消毒到猪粪尿及废水污染物管理技术和控制规范。国外早先就开始针对猪类进行育种、养殖等科学研究。已成为目前本学科发展的重点。猪应激、环境控制也由传统的通气、喷洒、过滤等环境手段控制阶段，发展到了现在的根据动物生理特征不同，使用不同物理、生态和化学方法的综合防控科学技术发展阶段，新的科学研究技能发展主要是对猪生理学主要技术指标和行动基本参数，如体温、呼吸频率和采饮食数量等的变动，加以监控、并以此为基础研究发展出决策体系和完整的管理措施。外国科学家在研究猪舍环境保护监控管理领域上研究比较深入。外国猪舍环境保护监控的蓬勃发展大致经过了3个发展阶段。第一，是对典型监测环境污染事件的长期监控，也就是由工作人员利用化学方法和物理方式来分析典型的污染源；第二，是长期监督性检测污染源，即使用先进仪器设备对环境污染事件实施长期监控，在美国通过对猪产生的硫化氢，利用高频率检测系统开展长期监控研究，持续时间可以长达数月。同时，利用电话线和调制解调器实现了连续采集和远程自动监控环境参数；第三，是对环境参数的监测。

国外研究团队于2005年以前提出方案，对加热，通风等装置的大小进行改变，以及控制器的时间常数等进行调节，发现都会对周围的环境造成影响，并且还进行了各种仿真实验，提出各种不同的方案，并根据母猪叫声等来判断猪的繁殖状况来相应的调节环境。也有通过无线传感技术对禽畜类的活动数据进行合理的采集，同时将采集的数据进行比较分析，来查明禽畜的变异并适时告知养殖管理人员。还有团队收集了大量气候信息，并将其中的温度湿度和光照强度等环境键数据进行模拟，从而预测了不同时期的气温、湿度等环境参数阈值，对应对饲养过程中的寒应激和温应激有很大的帮助，同时也对优化当前畜舍内部智能控制算法具有重大意义[1-4]。

3控制系统硬件的选取与设计

3.1 PLC中心控制模块设计

3.1.1 PLC选型

针对环境控制系统，则选用了SIEMENS开发的S7-1200系列的PLC作为中央控制单元。该型号的可编程逻辑控制器，不管以什么方法工作都可以满足的所有实际要求。目前的系统当中规定，PLC应该有I/O节点整体不能少于11个以及5个，而且，对于串口数量要至少保证在2个以上[36]。

本系列中的自动环境控制系统，因为位置不稳定即只能在金属导轨上工作，不能选用交流电源，所以最终选择的系统电源供应方式就是由2个铅蓄电池并联组成的直流24V供电。针对PLC的多种输入与输出模式，通过整体考虑，认为晶体管的输出方案更能符合设计需求，因此在整体设计上选择晶体管作为主要输出。最后决定了PLC的可编程控制器将选择S7-1200系列的可编程控制器。

3.1.2 ZigBee模块

ZigBee技术的通信与组网关键技术是实现构建无线传感器网的关键问题，将各个独立的传感器节点利用主ZigBee技术彼此联系，融合为一个整体，以实现对数据的收集与传送。物理层和MAC层是ZigBee结构中的通讯部门，主要承担和其他节点间的通讯。而网络层和应用层是局域网部门，主要承担网络的设置以及数据的传送等任务工作[37]。

在整体的技术当中，ZigBee技术需求是通过自组织的方式来构建，通过ZigBee的网络协调器，来创建新的网络技术，因此需要选择独立的网址，构建自己的网络[38]。在完成相应的网络建设后，所有的阶段都可以进入到该网络当中，实现各个节点和终端的相连，都可以在网络区域内自行寻找，从而构成了一条彼此联系的网络。另外，因为原本实验网络的拓扑架构所选择的都是网状拓扑架构，所以路由结点间也只能采用交叉连接，但是如果其中某一条结点发生了问题，使得原来的网络发生了变化，其他的结点就会自行使用其他途径，寻找新的连接目标，在连接问题解决后，再刷新成为新的网络架构。假设人们在网络中提前选择好了传输路线，则随着各种因素，路线也可以随之改变，于是本实验就选择了动态路由的方法来处理这种问题。动态路由是不提前确定数据的路线，利用互联网对可用路线的查询与解析，确定一个位置较近，方便的路线实现数据传输。结合了网络拓扑高新技术，就更加确保了数据分析的正确性。

5系统调试与应用

5.1系统调试方案

本研究对整个控制系统制作了模型装置，并且于2021年6月20日至2021年8月20日在肇东市肇东镇展望乡养猪大户李春波家进行了运行测试，该户生猪年生产量1200头左右，产房占地面积约为10000m2。舍内环境如图5-1所示。设备的环境检测节点以及控制节点主要分布于猪舍内，PLC模块以及操作模块主要布置于监控室。为了验证系统的有效性以及运行性能是否良好，系统经过长时间在猪舍中进行数据采集和无线测控。

本次实验的整体时间为15天，因传感器具有5-10分钟左右的迟滞性，传感器每隔20分钟采集一次数据，该系统并不是需要快节奏的监测系统，传感器的迟滞性可以满足客户需求。同时服务终端会根据上传的数据进行实时分析，进一步得到最准确的参数。

5.2结果分析

5.2.1有效性验证

本次的实验地点选择的是成猪舍，其生长环境适合成猪生长。将传感器安装在电控箱里，电控箱下端开槽通风，其余2侧也留有通风口，装有各类传感器的电控箱安装在离地一米高的干燥墙上。以2021年6月22日上午所采集到的猪舍环境数据为例，对舍内各项环境数据进行分析，通过无线检测系统来判断其性能和稳定性。监测数据见表5-1。

6结论与展望

6.2展望

我国的猪舍环境监测系统整体研究较晚，而且有关该方面的研究较少，通过在对猪的养殖系统的各种研究过程当中，本文所设计的系统依旧存在一定的问题，因此需要进一步的研究。

（1）本监控系统的硬件后续可更换为更适合农用且性价比高的模块，而且系统的框架构成也需要根据实际情况调整，使之更便于猪舍管理人员进一步管理。

（2）通过多次实验可以发现，不同阶段的猪对环境的影响参数不同，因此在生长过程当中，不仅仅会受到温度、光照、空气质量等问题的影响，还有其他因素的影响，因此在整体设置参数当中依旧需要进一步研究。

猪的养殖环境监控系统的构建是需要多层次、多角度进行研究分析的，伴随着电子信息技术逐渐发展的今天，未来的猪养殖舍的监控系统的功能会更加完善，针对性强，对养殖用户的需求更加贴合。

参考文献（略）

（本文摘自网络）