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摘要：將RFID和無線傳感器網絡引入智能生態養殖模式中，對智能生態養殖模式中的果林生長環境、禽畜舍的室內環境進行監測和控制，并對禽畜個體進行行為研究，可以及早發現異常情況，使生態養殖更加健康有序的發展。

關鍵詞：生態養殖；RFID；畜禽行為研究；無線傳感器網絡

我國果林面積巨大，至2015年底，全國果林總面積達1536.71hm2，果品產業在我國經濟發展中占有重要地位。近年來將禽畜養殖與果林種植相結合的綠色生態養殖模式發展迅速，這一模式是在果林環境中養殖合適的禽畜，使其共同生長，如已取得成功的果-草-雞、豬-沼-果模式等。生態養殖能夠充分利用資源，減少農藥化肥的使用，獲得高產量高品質的肉蛋產品，增加農民收入，維持生態平衡，取得良好的經濟效益、社會效益及生態效益。但是生態養殖要求在同樣的果林面積上投入更多的人手，試驗表明，其勞動力需求為單作果林的2.5倍。將現代化的智能監控系統應用于生態養殖模式中，對勞動力的需求會降低，且準確可靠的監測數據能夠及時地發現環境異常和禽畜異常行為，保證生態養殖的健康發展。本文以果-草-雞為例，將無線傳感器網絡和RFID相結合應用于生態養殖模式中，實現生態養殖的智能化，并進一步增加其經濟效益。

1無線傳感器網絡和RFID

無線傳感器網絡是一種無線網絡技術，利用數量眾多的節點采集數據。無線傳感器網絡的節點體積小，部署方便，能及時提供準確的監測數據，現已在工農業、環境監測等多個領域有廣泛應用。通過集成各種傳感器可以探測果林環境和禽舍環境，建立智能化的生態養殖監控系統。RFID是利用射頻信號自動識別目標，獲得目標對象的相關信息。RFID獲取的數據真實準確，芯片使用壽命長，在物流等領域有廣泛應用。在生態養殖中，針對雞群中每一個體分配一個RFID芯片，用來記錄這一個體的所有相關信息，如目標所處的位置、活動量、活動范圍、體溫及叫聲等。通過對監測數據的分析，可以盡早發現個體異常行為，防止疫情擴散，保證畜禽健康生長。RFID可以完成目標識別并采集數據，但數據傳輸距離只有幾米遠，故將其與無線傳感器網絡配合使用，構建RFID無線傳感器網絡，綜合二者的優勢，可以實現更多功能。利用無線傳感器網絡傳遞RFID芯片收集到的數據，再把所有的數據進行整理匯總，傳送給控制終端，方便工作人員隨時查看并進行分析判斷。

2RFID和無線傳感器網絡在生態養殖模式中的應用

將RFID和無線傳感器網絡應用于梨-草-雞生態養殖模式中，能夠大大解放人手，降低成本，進一步增加農戶收入，同時實現禽舍的智能化控制，并建立個體健康評價體系，杜絕傳染疾病的發生和傳播，具有良好的發展前景。建設生態養殖監控系統，應以無線傳感器節點部署為起點，采集監測數據為重點，數據整理與分析為核心，實現智能化管理控制。2.1無線傳感器網絡在果林環境監測中的應用。果林環境的監測可以通過無線傳感器網絡實現。環境監測時，主要監測數據包括環境溫濕度、光照度、CO2濃度、土壤pH值、土壤濕度等，方便了解果園的環境信息和土壤狀態，進而調整施肥控制及澆灌作業。在確定了果林范圍和面積后，首先要部署傳感器節點，建立無線傳感器網絡。傳感器節點在使用時最大的問題是其壽命有限，在能量耗盡后就失去作用，退出網絡?？梢酝ㄟ^選擇合適的節點部署方式，如平面的均勻部署或者隨機部署，或選擇更好的算法等方法節約節點能耗，延長節點使用壽命。對于傳感器節點進行定位已經在技術上可行。通過對節點定位的研究，可對果林環境中數據出現異常的節點進行分析，及時發現異常狀況，避免出現人畜受傷或發生火災，特別是可能導致嚴重后果的事故。2.2無線傳感器網絡在禽舍環境監測中的應用。禽舍應該建設在合適的位置，特別是在農業朝著智能化、電子化發展的現在，建設現代化的智能禽舍勢在必行。無線傳感器網絡在對智能畜禽舍環境進行監測時，實時監測的數據包括禽舍的溫度、濕度、光照強度、大氣壓和各種有害氣體（如CO2、氨氣等）濃度等指標。根據禽舍的規模，在進行節點部署時，需要進行邊緣部署和內部空間部署，一般沒有大的障礙物時，采用兩層大體上的均勻部署即可。根據監測數據，對比預先設定好的相關指標，自動控制和管理智能畜禽舍的相關設備，如換風系統、濕度控制系統、照明系統和溫控設備等，精確控制禽舍環境，促進禽畜的健康成長。如有需要可另外檢測禽舍內圖像、視頻和聲音等信息。2.3RFID和無線傳感器網絡在雞群個體行為監測中的應用。目前，我國禽畜飼養中主要依靠人工觀測的方式監測動物個體信息，耗時費力且主觀性強，結果也不理想。隨著電子技術的發展，國外學者對動物個體行為監測方法和技術進行了大量研究，利用電子手段采集動物的個體信息，分析動物的生理、健康、福利等狀況，為畜禽養殖提供指導。用于采集雞群個體信息的RFID芯片可以直接安放在雞身上，收集數據時，采用RFID和傳感器網絡兩種技術的融合。利用RFID和無線傳感器網絡對雞群個體的行為信息和健康信息進行監測，可以獲取雞的活動范圍、活動軌跡和運動特點，能夠幫助養殖者進一步了解雞的生活習性，獲得雞群個體行為研究的第一手資料。主要監測數據包括雞群個體的溫度、位置、叫聲等特征參數，經過分析得到關于雞群活動范圍、活動量、個體溫度和叫聲等信息。將其與飼養人員的養殖經驗相結合，總結設定一套簡單易行、可以量化的個體行為評價體系；還可以進一步建立異常行為分析方法，分析得到被測個體的健康狀況，指導生態養殖業的健康發展。2.4監測數據的分類整理與分析。智能化生態養殖系統監測到的數據量很大，要分類進行處理。果園環境監測的相關數據，可以幫助了解果樹的生長環境，并根據監測數據實施施肥、打藥、灌溉等操作。對明顯異常的數據自動進行報警，并通知工作人員進一步對異常狀況進行確認，防止發生火災等災害。雞舍環境的監測數據主要用于控制智能化雞舍的設備運行，包括溫濕度控制、有害氣體控制、換風系統及各種進風設備等，為畜禽生長提供良好的生活環境。雞群個體行為信息的相關數據可以用于建立雞群個體日常行為評價體系和異常行為評價系統。檢測到的數據分為幾類進行研究：雞趴臥不動時，記錄其趴臥的時間分布和持續時間等，分析雞主要在什么時間趴臥不動，其行為是否異常，如一只雞長時間不動，就要考慮其是否生病；雞處于運動狀態時，其走動的速度、距離等信息都要進行收集，然后分析在哪些時間段內雞比較興奮、愛活動，其最大活動量持續時間等，一旦雞過度興奮，活動量過大，找出其原因；定位信息的分析，可以將每只雞平時所處的主要位置進行記錄，觀察其習性，如喜光還是喜陰，哪種地理位置更適合雞群生長等；溫度檢測數據，這一數據能夠很明顯的分析出雞的體溫是否異常，一旦出現異常，是否有感染瘟疫的可能，及時發現，及早處理，給工作人員提供可靠的指導；雞鳴叫的信息數據，這類數據可以反映雞的健康狀況，如公雞打鳴，母雞下蛋后的鳴叫聲，在受到驚嚇或碰到異常情況時的叫聲是否有異常等。有學者對雞的鳴叫聲進行過專業研究，可以作為參考，結合飼養人員的養殖經驗分析雞叫聲異常情況。除了以上數據之外，還可以對雞的發情信息、體重信息等進行監測，并考慮到個體差異，作為進一步研究雞行為的方向?？傮w來說，通過對數據的分析，建立個體行為評價體系，建立單體行為與福利水平之間的聯系，設定雞異常行為評分標準，及時發現異常行為，實現生態養殖的智能化管理和控制。

3智能生態養殖系統建立中需要解決的關鍵問題

在整個監測系統的建立和工作過程中，需要解決幾個關鍵性的問題，才能保證智能生態養殖系統的有序運行，實現其相應的經濟價值及生態價值。一是大量信息的分類處理和分析。系統針對多組目標同時進行檢測，監測數據種類復雜且數據量大，加大了數據處理的難度。只有對于接收到的所有數據進行有效的分類處理，各自針對不同的對象，同時了解不同數據之間的聯系，才能實現關于果-草-雞綠色生態養殖系統的智能控制。二是建立雞群個體異常行為評價系統。對于個體信息進行分析能夠反映出動物個體的健康狀況，具有很高的研究前景與價值，國內近幾年也逐漸開始重視對于畜禽行為和健康的研究。目前國內外對雞行為監測研究主要是針對行為特征提取和監測方法，對雞行為實時監測的裝備研究較少，可參考的數據也極其少。如何能夠研究一套低成本、針對個體特征、彌補群體檢測不足的系統已成為了養殖業中的熱點領域。建立個體行為評價體系時，每只雞的行為特點會略有不同，但大體方向上不會差別太大。進行異常行為分析時，通過將一天中某一被測個體的活動特點與周圍其他個體的活動特點、該被測個體與其前7天活動特點分別進行對比得到異常等級，同時通過將被測個體的數據與生病個體的數據進行對比來進行健康判定，綜合分析以上情況得到警告等級，評價雞的健康狀況。三是將RFID和傳感器網絡兩種技術進行融合。RFID系統采集的數據通常采用有線通訊，但在某些應用環境下，可以用無線傳感器網絡進行數據傳輸。將射頻識別技術和傳感器網絡技術進行融合，可以彌補兩者的不足，擴大應用領域。四是針對不同類別數據間的聯系，進行可能的關聯分析。例如禽舍有害氣體、溫度和濕度之間的相互關系，畜禽舍內多種氣體傳感器存在交叉敏感的問題，果林土壤特性與禽類糞便間的關系等。五是傳感器節點由于受到體積、價格和電源供給等因素的限制，在整個被觀測區域中相鄰節點不能相隔太遠，而且單個節點無法監測整個禽舍的環境信息，故節點數量不會太少。

4生態養殖產業的發展趨勢分析

從有限的土地上獲得更多的產出，同時保證土地資源的可持續發展，是我國農業發展的主題。果-草-雞生態養殖不但能增加農戶收入，獲得較高品質的禽畜肉蛋產品，還能實現生態環境的良好循環。但是生態養殖業需要因地制宜，從當地環境實際出發，找出良性生態循環的養殖模式，國家政策應在這方面傾斜；同時積極開發生態飼料業，逐漸向有機養殖業方向發展；還要發展糞便無害化處理和糞便資源的多元化再利用。

作者:朱立麗 單位:廊坊師范學院