基于STM32为主控的智能畜牧业养殖监控预警系统设计

赵甲峰

（甘肃华信国际招标有限公司，甘肃 兰州 730030）

在畜牧养殖业中，由于养殖环境发生变化，会对牲畜的生长造成影响。近年来人们对食品安全问题越来越关注，而畜牧养殖作为肉类食品的主要提供源，就需要做好畜牧养殖的监控和管理。在新时期环境下，智能技术和信息控制技术得到迅速发展，这给畜牧养殖的监控和管理也提供了良好的条件，而基于STM32为主控的智能畜牧业养殖监控预警系统就是时代背景下产生的一种现代化畜牧养殖监管技术，此系统如何进行设计和实现，就是本文主要研究的内容。

1 系统设计方案

在本文案例系统内，使用了多种类型环境监测的传感器，传感器主要对CO浓度、O2浓度、NH3浓度和温湿度实施监测，在室内进行放置，能够对牲畜生长环境进行24 h监测，并对数据的采集进行分析。通过数据处理后控制电灯、电风扇、加热器及加湿器等设备工作，从而调节亮度、温湿度等，为牲畜提供适宜的生长环境。如果传感器检测出环境参数超出安全范围时，能够借助GSM的无线通信对管理员的移动终端进行拨打电话、发送短信，提醒管理员观察实时环境参数，同时报警器迅速发出相应的警报信号，提醒及时处理[1]。

2 系统硬件的设计

在智能化畜牧业养殖的监控预警系统中，此系统硬件主要由STM32主控芯片、数据采集模块、无线通信模块、传感器单元、控制电路及控制设备等构成（见图1）。其中，传感器借助对应通信协议与STM32连接，把采集到的数据实时在显示屏上显示，通过矩阵按键进行提前预警电话号码的设置，微处理器按照所采集到的数据识别判断，并把判断的结果通过RS232串口通信向GSM 无线通信模块传输，无线通信的模块以电话及短信的方式向管理员发出提示，以便管理员及时采取处理措施，从而实现预警监控的效果。

图1 系统的整体框架

2.1 数据采集的模块

在数据的采集模块中，主要借助SHT21温、湿度的传感器，对当前畜牧所处环境内温度以及湿度实施采集。而SHT21内配置一全新的芯片、一改进后电容式的湿度传感类元件、一温度传感的元件，实现了对传统传感器性能的有效提升。改进后SHT21传感器，在高湿的环境下具有更好的稳定性，且传感器还能够对电池的低电量实施检测，且具有输出校验功能，能够提升通信可靠性，具有很高的性价比，最终全部设备都借助尖端节能运行的模式运行。另外，借助相应传感器来对畜牧养殖环境内CO浓度、O2浓度、NH3浓度等信息实施实时的采集与监测，并对该数据进行汇总和分类处理，后向STM32的微处理器实施传输[2]。

2.2 通信模块

在本文案例系统内，GSM 模块是其核心的部分。所谓GSM主要是指具有通话、短信和数据传输等多功能的综合性电路模块。系统内STM32的单片机借助RS232的串口和GSM模块实施通信，从而使GSM的模块实现了无线通信的功能；并且GSM的模块还有着数据传输的功能，当现场的传感器在对相应环境参数实现实时数据的采集后，借助网络技术再把现场监测得到的数据向网关设备传输，从而实现对现场数据实时的监测以及可视化的显示，便于对相应控制指令准确下达。在传感器和网关间，主要借助ZigBee的技术实现无线数据的传输功能，以ZigBee的无线组网为载体，通过ZigBee的节点对传感数据实施采集并对数据完成通信。在传感器对当前环境参数实施检测后，系统会对检测到的环境参数进行分析判断，看当前参数是否处于安全标准范围之内，并对即将要发生的危险或预发生危险的时间预测，预测结果会通过电话或者短信的形式向管理员发送[3]。

2.3 接收号码的设置

对电话和短信接收号码通过矩阵按键来进行设置。系统启动后，使用按键进行电话号码的设置，当出现预警后就会朝所设置电话号码进行电话拨打或者短信发送的操作；通过“修改”的按键可以对预警电话号码进行更改；通过“确认”的按键来对当前号码作为预警号码实施确认。

3 系统软件的设计

在本文案例系统中，将STM32微处理器作为核心元器件，通过传感器实现对环境数据进行采集，借助串口对采集的信息实时显示，如有必要，将通过终端设备来实施控制（见图2）。

图2 系统模块的关系图

按照牲畜的生存环境，管理员能够对环境参数进行设置，可以分做安全、临近危险与危险等三个等级。通过STM32微处理器，能够实时对环境的参数实施识别与判断，并将判断的结果通过电话或短信的方式向管理员发送，来提醒其采取相应的措施实施处理[4]。

在系统中，主要的技术指标包括：O2传感器的检测浓度超过95%的准确率；CO传感器的检测浓度超过95%准确率；NH3传感器的检测浓度超过80%准确率。

4 结语

综上所述，本文所设计的基于STM32为主控的智能畜牧业养殖监控预警系统，主要是按照牲畜的生长环境特点，借助相应传感器来对牲畜的生长环境参数实施检测与分析，从而对牲畜的生长环境参数的安全性进行掌握，并及时向管理员进行警报。此系统具有显著的优势，为了充分发挥其技术效果，还需要对其继续进行研究，从而挖掘其技术潜力。