基于NB-IoT网络兔舍环境实时监测系统的科研

随着物联网技术不断在各行业中应用，对生产生活带来了极大的变化，这也给从事数字农业的科研机构带来启发，比如北京农学院、北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所，也从中得到了研究思路。

针对规模化养殖过程中，对养殖环境的监测与调控需求，为满足兔舍环境监测调控需求，同时摆脱传统布线网络局限性，缩减网络资费、电路元件和控制系统成本。北京农学院计算机与信息工程学院携手北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所，组成了一个跨学科的研究团队，提出一种基于窄带物联网的兔舍环境实时监测系统。

该系统基于Arduino开发板，使用移远BC260Y模块与消息队列遥测传输协议实现网络连接，利用SGP30、MQ137、5516光敏电阻传感器等多种传感器实现兔舍内部声、光、水、温、气五方面实时监测。

数据在本地、云端存储的同时，系统可根据阈值报警，协助创造兔的最佳生存环境。研究中对比了NB-IoT网络与Wi-Fi、LoRa等其他网络的异同，根据物联网三层架构详细介绍了系统搭建技术与过程，并系统分析了元器件价格，经核算，整机成本不超过400元。

设备在空舍测试中，检测到CO2浓度为420~440 ppm;MQ系列传感模组电压比值稳定于1;温度处于22~24 ℃;湿度上下波动10%;日光灯亮灭引起电压差2.6 V。进行了系统的网络与能耗测试，通过不同时间、场地、网络连接方式的对比，验证了本系统传输稳定可靠，能耗合理。

系统使用MQTT通信协议的NB-IoT网络，平均每秒消息处理量为0.57，每分钟收发34.2条，上下浮动1条。系统运行时，电压约为12.5 V，电流约为0.42 A，平均功率为5.3 W。发生通信时，没有产生额外功耗，适用于实际养殖生产。

该研究可为偏远或较大规模的养殖监测设备选取，提供设备成本与网络选择参考价值，一定程度了丰富了智慧养殖设备的选择空间。

目前，针对规模化的设施养殖场，基于物联网技术开发而来的智慧养殖系统，已经可以投入养殖场应用了。

智慧养殖系统，围绕养殖环境及禽畜生长特性，利用CO2传感器、有害气体传感器、温湿度传感器、光照度传感器、空气污染传感器等设备，24小时在线采集养殖环境参数，并自动上传到智慧养殖云平台上，通过云平台的逻辑控制功能及智能控制柜，实现手动、自动、远程三种方式来管理养殖场，进行自动通风、智能补光、定时喂料喂水、排污清理等作业，辅助管理养殖场。

简言之，养殖物联网的应用是规模化养殖的福音，实现了在安卓/IOS手机端，远程一键管理养殖场的可能性。

审核编辑黄宇