基于ZigBee和GPRS鸡舍有害气体监控系统的设计
摘 要：针对鸡舍养殖对环境的要求，设计开发了一套鸡舍有害气体监控系统。融合ZigBee和GPRS技术，利用短距离无线传感网络监测鸡舍的环境参数，然后通过远距离GPRS无线传输网络将数据传送至上位机端。通过上位机程序设计，对节点继电器发出执行命令，实现预期调控。给鸡舍带来了良好的繁殖环境，同时避免了布线困难，操作更加快捷、准确，达到了鸡舍现代化建设、管理的目的。
关键词：ZigBee；GPRS；鸡舍；无线监控系统 中图分类号：S831.4 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431026 引言
家禽疾病复杂多变，其中传染病种类也是最多的，不仅给养殖户带来巨大的经济损失，更严重危害了人类的健康安全。鸡舍内有害气体含量是影响家禽疾病爆发的主要因素。对有害气体浓度值进行监控，可实时显示、调控鸡舍内环境状况，进而降低家禽疾病爆发率具有重要意义[1]。本文充分依托学校肉鸡养殖基地这样一个优越的实验环境，选取3项有害气体指标构建了鸡舍环境监控微体系。应用
LabWindows/CVI开发了环境监控虚拟仪器系统。本设计已投
入实际使用，并且也取得了良好效果。 1 系统总体设计
该系统采用PDCA循环理论，也就是所说的戴明环体系思想进行总体设计，它的原理图如图1所示。
在P阶段：分析鸡舍现状，找出实验过程中会遇到的问题，确认问题，收集和组织资料，设定目标和实验方法。分析问题的各种原因或影响因素，找出主要因素。制定措施，提出实验计划。寻找可能的解决办法，测试并选择。 在D阶段：实施实验计划，实施实验设计图如图2所示。通过传感器的采集，将参数传输给可以灵活组网的ZigBee传感网络，完成了短距离数据传输。此时的数据会通过RS-485串口以有线的方式发送到GPRS-DTU端，GPRS和服务器进行TC/IP配置，完成数据的远距离传输。上位机PC端可以实时显示、存储、报警和控制继电器，从而调控鸡舍的有害气体含量，达到智能调控鸡舍环境的目标。 在C阶段：评估结果，分析实验数据。
在A阶段：对实验进行总结、修正；提出这一PDCA循环尚未解决的问题，把它转到下一个PDCA继续完善。 2 系统硬件设计 2.1 传感器模块设计
二氧化碳传感器选择的是蓝月科技制造的B-530[2]。?用的是红外NIRD检测原理，量程范围为0～5000ppm，精度
/分辨率为10ppm，使用寿命可达10a以上。 氨气传感器选择的是美国RAE Systems公司制造的4NH3～100传感器[3]。量程范围为0～100ppm，分辨率为0.5 ppm，响应时间不大于10s，稳定性相对可靠，灵敏度极高。
硫化氢传感器选择的是郑州炜盛科技公司生产的ME4-H2S电化学式气敏传感器。该传感器的特点是：功耗低、精度高、灵敏度极强、线性度宽、抗干扰能力突出，以及优异的重复性和高度稳定性，广泛适用于工业、农业及环保中H2S的检测。
2.2 无线数据传输模块设计
短距离无线数据传输采用ZigBee网络拓扑结构，ZigBee模块采用的是深圳隔壁科技生产的GB-SMA-10系列产品。该产品特点是底板结构清晰、扩展通道数量较多、网络自组织、数据传输透明、简单易用。本实验共选择了5个测量点，所以需要采集节点模块5块、外加1块协调节点模块，共计6块模块。
远距离无线数据传输采用北京天同诚业科技有限公司生产的COMWAY WG-8010系列GPRS-DTU，该模块具有性能可靠、使用简单、兼容性好等特点。且内部封装了TC/IP协议，适用于AT命令扩展，可完美实现DTU与服务器之间的通信。