高宏宇;王鸿磊;凌启东
【摘 要】针对传统养殖行业中家禽出现问题不能及时发现并处理的现状,基于NB-IOT连接云平台,设计了可以远程监控鸡舍环境数据的系统.数据监控系统采集温度、 湿度、RFID、GPS信息,通过NB-IOT实现数据传输,云平台完成对数据的处理,实现实时数据显示、数据查询、报表制作、报警等功能,从而完成智能鸡舍情况变化的全方位监控.系统在实际鸡舍中进行了现场实验,结果显示,该系统成本较低,运行效果良好,具有较好的实际应用价值,可有效用于智能养殖行业. 【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》 【年(卷),期】2019(021)001 【总页数】4页(P10-13)
【关键词】窄带物联网;云平台;射频识别;全球定位系统 【作 者】高宏宇;王鸿磊;凌启东
【作者单位】徐州工业职业技术学院 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221140;徐州工业职业技术学院 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221140;徐州工业职业技术学院 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221140 【正文语种】中 文 【中图分类】TP317 0 引言
由于传统养殖行业中的鸡舍多采用以人为主的管理方式，人员频繁进出鸡舍，极易携带细菌，感染鸡群。同时，在鸡舍，40%～72%为鸡生长的适宜湿度，21～33℃为鸡生长的适宜温度，温度必须保持平稳，不可忽高忽低，否则将影响小鸡的生长发育，易导致鸡群球虫病的发生和鸡群产蛋率的降低[1]。而一旦发生这种事情，会使得原本就风险大收益小的个体户养殖遭受巨大的财产损失，本文利用基于NB-IOT-BC26开发板连接云平台，对鸡舍的温湿度进行实时采集、发送和处理。鸡每天必须达到一定的运动量，才能保证健康。为了避免鸡出现丢失现象，系统增加了GPS模块，实时显示鸡的位置信息。同时，为了让商家放心购买，通过RFID射频技术读取芯片卡号，连接云平台数据库，就能够了解鸡的生长状况和鸡的信息，做到真正意义上的溯源。 1 NB-IOT技术及其他组网比较
NB-IOT是IOT领域的一项新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，因此也被叫作低功耗广域网（LPWAN）。NB-IOT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IOT设备电池寿命可以保持至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖[2]。NB-IOT与其他组网技术的对比详见表1。 2 系统构架
本系统是一种基于NB-IOT-BC26开发板与ONENET云平台连接的数据采集监测系统。本系统分为两个部分：（1）NB-IOT 数据采集系统；（2）云平台数据监测系统。NB-IOT数据采集设备基于NB-IOT-BC26开发板和多个传感器，体积小，携带方便，操作简单，可以现场监测鸡舍环境情况。云平台数据监测是将NB-IOT发送的数据接收到ONENET云平台，通过云平台实时查看并控制，从而完成智能鸡舍情况变化的全方位监控。本系统的系统结构框架如图1所示。 3 硬件设计
系统采用的BC26是一款高性能、低功耗的NB-IOT系列模块。BC26基于联发科MT2625芯片平台研发，支持全球频段，客户只需一颗模组，即可覆盖全球需求。通过NB-IOT无线电通信协议（3GPP Rel.13和 3GPP Rel.14），BC26模块可与网络运营商的基础设备建立2.4GHz的通信网络。
表 1 NB-IOT、Zigbee、LORa组网对比表10km以上） 短距离（10～100米级别） 远距离（可达十几千米，城市1～2 千米，郊区可 20km）成本 模块5～10$，未来目标降到1$ 模块约1～2$ 模块约5$传输速度 理论160kbp～250kbps，实际一般小于100kbps，受限低速通信接口UART NB-IOT Zigbee LORa组网方式 基于现有蜂窝组网 基于Zigbee网关 基于LoRa网关传输距离 远距离（可达十几千米，一般情况下理论 250kps，实际一般小于100kbps，受限低速通信接口UART 0.3～50kbps网络时延 6s～10s 不到1s TBD（待定）适合领域 户外场景，LPWAN大面积传感器应用常见于户内场景，户外也有，LPLAN小范围传感器应用可搭建私有网网络户外场景，LPWAN大面积传感器应用可搭私有网网络，蜂窝网络覆盖不到的地方 图1 系统结构框架
3.1 传感器和GPS模块设计
本项目采用DHT11温湿度传感器和北斗GPS模块。DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性[3]。GPS模块可以读取经纬度数据至小数点后六位，精装度可以达到1米。DHT11和GPS硬件电路图如图2、图3所示。 3.2 RFID设计
作为一种能存储无线通信信息及实时自动识别和跟踪物体的技术，RFID被认为是物联网时代最重要的技术之一[4]。利用RFID射频技术可以了解鸡的生命健康状况
数据（基本属性信息和生长状况），通过读取卡号调配云平台中的数据库，让购买鸡的商家掌握鸡生长状态的所有信息，从而了解鸡的生长状态。本文采用的是MF-RC522的RFID读写器，这是一款小巧便利的射频读写装置。RC522读写器电路如图4所示。 图2 DHT11硬件电路图 图3 北斗GPS硬件电路图 图4 RC522读写器电路图 4 数据传输
设计中采用的是NB-IOT数据发送。数据处理前，首先将NB-IOT-BC26开发板设备串口初始化，把设备中的默认数据清空，并重新定义数据值。然后获取设备的IMEI值，通过数据不断扫描机制，检测是否为MQTT协议，若不是MQTT协议则继续检测；若为MQTT协议则构建数据包，准备发送数据。用函数将十六进制转换成字符型，实现MQTT登录服务器。接着检测设备连接，并提交JSON数据包，连接至ONENET云平台，将数据发送至云平台，数据处理流程如图5所示。 5 云平台软件设计 图5 数据处理流程图
本设计使用的是移动开发的ONENET物联网开发云平台，ONENET-中国移动物联网开放平台是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台，平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，提供综合性的物联网解决方案，实现物联网设备的简易化[5]。在开发者中心创建产品，产品的接入方式为MQTT协议，产品创建完成后，还需继续制作设备模块，与NB-IOT-BC26开发板相连接。设备的接入方式和产品一样，都为MQTT协议。而设备的ID信息、设备名称信息和鉴权信息必须和开发板中源码对应的信息保持一致，否则，NB-IOTBC26开发板无法根据源码在ONENET云平台创建端口，并通过端口与ONENET云平台的产品、设备相连接，
最终实现将各个传感器中采集的数据以JSON数据格式通过MQTT协议发送至云平台设备中。云平台接收到NB-IOT发送的数据解析并存储在后台数据库。 6 效果展示
硬件设备连接完好并正常运转后，ONENET云平台接收到的鸡舍温度和湿度信息、以及鸡的GPS和RFID的卡号如图6所示，而RFID通过后台数据库记录家禽信息，做到家禽的溯源，如图7所示。 图6 云平台显示信息 图7 RFID家禽溯源表 7 结论
基于NB-IOT-BC26低成本和高频段的无线数据监控系统，实现了对鸡舍温湿度的监测、鸡定位和RFID溯源数据的无线传输。由于NBIO体积小、组网方便、频段强大，可以将其更广泛地应用于智慧养殖行业的环境数据检测中。本系统可在原有基础上增加其他检测参数，如PM2.5、氨气、二氧化碳等，这样测量的数据就更加精确，也可以用于牛、羊等大型畜牧养殖行业或基于信息融合技术的城市雾霾检测。 参考文献：
【相关文献】
［1］翟龙涛.对一款多功能智能鸡舍控制系统的研究与设计［J］.河南科技，2016（3）：46-47. ［2］董劲文.窄带物联网（NB-IOT）的技术分析及其应用前景［J］.通讯世界，2018（7）：1-2. ［3］祝建科.一款简单温湿度测量仪的设计［J］.电子世界，2014（9）：165-197. ［4］甘勇，王凯，贺蕾.一种全新的RFID标签所有权转移协议［J］.计算机科学，2018，45（S2）：369-372+392.
［5］米沃奇.NB-IoT为物联网产业发展开辟新道路［J］.电脑知识与技术-经验技巧，2016（6）：114-115.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容