嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统

1.一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，其特征在于该系统包括：
传感器，用于采集鸡舍内温度、湿度、风速、光照和氨气浓度等环境参数；
嵌入式服务器，包括Microchip Technology Incorporated公司的微处理器 PIC16F877、存储器、以太网控制器RTL8019AS和I/O接口，嵌入式服务器的 界面程序固化在PIC16F877的程序存储器中；嵌入式服务器在协议层经常需要 对数据进行打包和拆包，因此采用地址指针方式交换数据，以避免因数据传递 而降低系统性能；为避免系统因干扰而陷入死循环，设置软件看门狗程序，当 其发现程序的非正常状态时，强制程序进入软件复位；
视频服务器，包括摄像机，用于监控鸡舍内实时的环境；
以及执行器，用于调节风机、湿帘和灯等设备；
所述传感器和执行器通过I/O接口和嵌入式服务器相连，所述传感器将采 集到的环境参数信息传输给嵌入式服务器，嵌入式服务器将模拟信号转换为数 字信号，根据需要存储在所述存储器中，网络接口通过两个DMA操作来完成数 据的接收和发送，远程DMA完成PIC16F877与RTL8019AS内部缓冲区数据交 换，本地DMA完成缓冲区数据发送，并通过以太网控制器将该信息实时发布到 Internet中去，供生产管理者在决策时参考。
2.根据权利要求1所述的嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，特征 在于：所述的外部存储器采用E2PROM 93C46。

技术领域\n本发明涉及一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，主要适用于鸡 场等大型养殖业的食品安全管理领域。\n背景技术\n蛋禽企业的总部一般在市中心，而生产基地则处于边远郊区。企业的管理 者已经可以通过视频监控技术来监视生产基地的活动，但是仍然不能远程判断 蛋鸡是否舒服。因为影响蛋鸡生活环境的温度、湿度、光照、有害气体仍不清 楚。如能发明一种快捷的实时的可靠的监测手段，为鸡舍环境控制和管理人员 提供必要的环境参数信息，则皆大欢喜。养殖业不同于其他产业，鸡蛋的质量 水平与蛋鸡的健康状况密切相关，只有健康的高质量的蛋鸡才能生产出符合人 们需要的健康鸡蛋。所以非常有必要改善蛋鸡的生长环境，而环境信息采集则 是第一步。\n目前，中国蛋鸡产业化及规模化生产有了较大发展，但与国外先进的养鸡 生产企业相比还有很大差距。规模化蛋鸡养殖除了依靠育种、饲料等领域的科 技进步外，急需改进养殖工程的工艺及配套建设、设备及环境控制技术。随着 “数字农业”在中国的不断推进，将先进的IT技术应用到蛋鸡舍环境控制系统 中，则可以提高养殖场的整体防疫水平，改善饲养环境，提高生产水平和管理 效率。由于规模化养鸡场卫生防疫的要求，所有人员进出场区都要经过严格消 毒，这就给管理人员的日常管理和客户购买产品带来不便，因而，急需一种远 程的便捷的环境信息采集系统。\n发明内容\n本发明提供一种嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统，该系统包括：\n传感器，用于采集鸡舍内温度、湿度、风速、光照和氨气浓度等环境参数；\n嵌入式服务器，包括Microchip Technology Incorporated公司的微处理器 PIC16F877、存储器、以太网控制器RTL8019AS和I/O接口；视频服务器，包 括摄像机，用于监控鸡舍内实时的环境；以及执行器，用于调节风机、湿帘和 电灯等设备；所述传感器和执行器通过I/O接口和嵌入式服务器相连，所述传感 器将采集到的环境参数信息传输给嵌入式服务器，嵌入式服务器的界面程序固 化在PIC16F877的程序存储器中，其采集参数、控制参数、状态参数，存放在 PIC16F877的内部RAM中，在协议层经常需要对数据进行打包和拆包，因此采 用地址指针方式交换数据，以避免因数据传递而降低系统性能，为避免系统因 干扰而陷入死循环，设置软件看门狗程序，当其发现程序的非正常状态时，强 制程序进入软件复位，嵌入式服务器将模拟信号转换为数字信号，根据需要存 储在所述存储器中，网络接口通过两个DMA操作来完成数据的接收和发送，远 程DAM完成PIC16F877与RTL8019AS内部缓冲区数据交换，本地DMA完成 缓冲区数据发送，并通过以太网控制器将该信息实时发布到Internet中去，供生 产管理者在决策时参考。\n附图说明\n图1嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统框架图；\n图2嵌入式Web服务器结构图；\n图3嵌入式Web服务器程序流程图；\n图4嵌入式Web服务器数据收发流程图；\n图5嵌入式鸡舍环境综合信息采集Web界面图。\n具体实施方式\n如附图1所示，以每栋鸡舍为单元，采用嵌入式Web服务器(EWS服务器) 和视频服务器作为智能节点，把鸡舍接入养殖场的局域网中，养殖场内部的计 算机可以实时监测鸡舍内部的生产情况和温度、湿度、光照及有害气体浓度等 环境参数，并以此调节风机和湿帘来改善鸡舍环境。采集到的环境信息可通过 局域网传至主监控计算机，进行存储、显示、分析、输出和实时服务，管理者 可以在世界各地通过Internet实时地监控生产现场，授权的消费者可以通过网页 浏览的方式了解到所食用的鸡蛋的安全和健康信息。\n嵌入式鸡舍环境综合信息采集与控制系统的核心部分是嵌入式Web服务 器。嵌入式Web服务器(Embedded Web Server)是指将Web服务器引入到现场 测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和 控制设备转变为具备了以TCP/IP为底层通信协议，Web技术为核心的基于互 联网的网络测试和控制设备。我们采用Microchip公司8位单片机PIC16F877作 为嵌入式Web服务器的核心微处理器。PIC16F877采用哈佛总线结构，单时钟 指令周期，指令运行速度快，所有I/O管脚可以通过编程灵活控制，可以运行当 前流行的TCP/IP协议，如HTTP、SMTP、TCP、UDP、ICMP、IP等。以太网 控制器采用RTL8019AS，支持全双工和即插即用，支持IEEE 802.3协议，在嵌 入式服务器中主要完成数据链路层的工作，负责数据帧的接收和发送。E2PROM 93C46作为外部存储器，存储系统需要的各种外部资源和各种必须的配置信息与 参数，如Web服务器的地址、端口号、用户名和口令等。嵌入式Web服务器结 构图见图2。网络中的计算机与嵌入式Web服务器通讯是通过使用计算机的浏 览器访问嵌入式服务器的IP地址，以网页交互的方式进行的。嵌入式Web服务 器也可以根据一定的控制算法自动控制执行设备如湿帘、风机等，构成自动化、 网络化环境监控系统。\n如附图2所示，从I/O端口接收到的传感器模拟信号，通过DMA方式传到 CPU缓冲区，CPU把模拟信号转化数字信号，再把信息提交给以太网控制器 RTL8019AS，让其负责数据帧的接收和发送。E2PROM 93C46作为外部存储器， 存储系统需要的配置参数，如Web服务器的地址、端口号、用户名和口令等。 最后通过以太网接口RJ-45发送出去。\n如图3所示，系统接通电源后，待复位周期稳定结束，先对PIC16F877单 片机进行初始化，然后进行RTL 8019AS的初始化。初始化结束进入主循环程序。 依次循环进行显示更新、嵌入式Web服务器参数修改查询、数据采集、数据处 理、输出控制等。网络中断查询用户是否向嵌入式Web服务器请求查看环境参 数或提出修改信息，进而进行TCP/IP协议处理、时钟事件等处理程序。嵌入式 Web服务器的界面程序固化在PIC16F877的程序存储器中，其采集参数、控制 参数、状态参数等实时数据则存放在PIC16F877的内部RAM中。在协议层经常 需要对数据进行打包和拆包，因此采用地址指针方式交换数据，以避免因数据 传递而降低系统性能。为避免系统因干扰而陷入死循环，设置软件看门狗程序， 当其发现程序的非正常状态时，强制程序进入软件复位。\n如图4所示，网络接口通过两个DMA操作来完成数据的接收和发送。远程 DAM完成主处理器PIC16F877与RTL8019AS内部缓冲区数据交换，本地DMA 完成缓冲区数据发送。PIC16F87发送数据时，先将一帧数据通过远程DMA通 道送到RTL8019AS的发送缓冲区，然后发出传送命令启动本地DMA发送数据。 当RTL8019AS收到一帧正确数据后，将其存放在接收缓冲区并置位相关寄存器 或产生中断启动远程DMA通道，将数据传递给处理器PIC16F877，从而实现了 网络接口控制器的数据通信，完成了嵌入式Web服务器的网络通讯功能。\n如图5所示，展示了用户输入喷码后，得到的该鸡蛋的健康信息。\n以上对本发明的实施方式进行了详细的说明，应当理解的是上述实施例仅 仅是示例性的，在不脱离本发明权利要求的精神和范围的条件下，可以对本发 明进行各种修改和变化。