畜禽舍环境监测系统设计与研究

闫 磊

（河北省农林科学院 植物保护研究所，河北 保定 071001）

0 引言

动物要生存就必须有适合于自己生存的环境，野生动物可以自由地选择适合的环境，而畜禽类动物则需要人们为它们安排一个良好的环境才能更好地生长、发育和繁殖。畜禽的大多数生长发育过程是在畜禽舍中完成，畜禽舍可以为畜禽生长提供良好的生长环境，避免外界环境变化对其产生影响，从而最大限度地提高畜禽的产量和质量。因此，为更好地发展家畜养殖业，就应当对畜舍内的环境要素进行监测，即调控好禽舍内部温度、湿度和空气等，进而提高家禽饲养管理质量［1－3］。

国外对畜禽舍环境监控起步较早，且发展较为迅速，最早的研究始于20世纪70年代。日本东京大学以微型计算机为核心，综合控制温室内的各种环境因素；以色列环境控制系统根据监控对象的特点，采用各种类型的控制芯片及外围设备，能够监控风向、风速、光照、CO2浓度、温度、湿度等数据，具有较强的实用性，是典型的环境监控设备。近年来，畜禽舍环境监控技术引入我国，目前已成为国内农业机械专家研究的重点。2006年北京市农业机械研究所以可编程控制器PLC为核心，研制出京鹏环保配型畜禽舍计算机控制系统，取得了相当不错的效果；2012年，高中霞等采用无线传感器网络 （WSN）构建了禽舍环境监测系统，其利用ZigBee技术，通过分布在禽舍的无线传感器网络，实时监控禽舍内的各种环境因素，系统组网简单，准确有效地监测了禽舍内的环境温湿度数据，满足了精细养殖的要求［4］。

本文以单片机AT89C52为核心，集成光照传感模块和温湿度传感模块等器件，有效地监测畜禽舍环境变化，为畜禽舍环境监控提供了一个新的尝试。

1 畜禽舍环境监测系统硬件设计

本设计以AT89C52单片机为核心，通过温湿度传感器和光敏电阻感知温室里的温度、相对湿度和光照强度信号，将信号处理后送入单片机进行分析处理，结果用LCD显示模块显示出来。监测系统框图如图1所示。

图1 监测系统框图

光照传感模块利用光敏电阻的感光特性进行光照采集，对采集到的光信号通过放大器进行放大比较，送往单片机，通过单片机进行分析处理。光照模块结构如图2所示。

图2 光照模块结构图

通过AT89C52单片机与SHT11连接，经2条I／O口线分别作为数据线DATA和时钟线SCK，在DATA端接入一个上拉电阻，构建温湿度传感电路，如图3所示。

当采集到的环境因素数值超过所设置的范围时，单片机会输出一信号，通过三极管放大后驱动蜂鸣器发出报警信号。报警电路如图4所示，显示电路模块如图5所示。

图6为单片机控制最小系统电路。主要包括时钟电路和复位电路。

（1）时钟电路：单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，通常在引脚XTALl和XTAL 2跨接石英晶体和2个补偿电容构成自激振荡。

图3 温湿度传感电路

图4 报警电路

图5 显示电路模块

图6 单片机控制最小系统电路

（2）复位电路：单片机最小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作；手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。

2 畜禽舍环境监测系统软件设计

系统监控程序以单片机AT89C52为核心，监测温度、湿度和光照数据，控制显示模块和报警模块按预定方式工作。其工作流程为：系统通电初始化后，单片机AT89C52进入环境监控状态，若没有外部控制信息输入，系统将自动采集温度传感器、湿度传感器和光照度传感器数据并存储，同时将数据显示在LCD显示器上，然后对比产生的数据是否超出系统设定的极限值，如果超限，蜂鸣器报警，否则，程序结束。系统软件设计流程如图7所示。

图7 系统软件设计流程

3 结论

本监测系统硬件设计简单，采用模块化程序设计方法，各模块相互独立，提高了系统的可靠性和可扩展性，具有较高的性价比；软件部分可随时修改，外围电路也十分简单，适应性强，操作者可根据畜禽舍内禽类的习性及生长特点相应改变设定值，保证畜禽生长环境最佳。本系统为科学及时获取畜禽舍内各项环境参数提供了精确有效的依据，可及时改善大棚禽舍内环境条件，从而提高畜禽生长的环境舒适度，带来了很好的经济效益和社会效益。

［1］ 杜毓瑾.家禽舍温度控制系统应用研究［J］.农村经济与科技，2011，22（10）：41－42.

［2］ 王雷雨.畜禽健康养殖中环境监测及预警系统研究［J］.农机化研究，2012（10）：199－203.

［3］ 杨海青，段丽蓉，张青红，等.饲养场健康饲养畜禽应注意的几个环节［J］.养殖技术顾问，2012（10）：22.

［4］ 丛希，胡晓丽，袁洪印.国内外畜禽舍环境监控系统研究现状［J］.农业与技术，2012，32（6）：106－107.