基于物联网的生猪养殖质量安全追溯系统研究

摘要

随着猪肉质量安全事件的频繁发生，如何在源头上把控猪肉品质、让人们吃上放心的猪肉食品已经愈发重要。为了实现这一目标，必须建立基于生猪养殖全过程的质量安全追溯系统，传统的追溯模式存在着信息采集手段落后、追溯信息过于简单以及各环节之间衔接差等问题，因而实用效果还有待提升。
　　影响猪肉产量和品质的关键因素有四点，分别是猪种、饲养、环境和疫病。猪种是指生猪本身的品类和遗传信息；饲养是指饲料对生猪的影响；环境是指猪舍内多种环境因子对生猪的影响；疫病是指生猪在养殖过程中所患疾病和是否检疫对其的影响。在物联网技术蓬勃发展的当下，亟需集成应用射频识别技术、传感器技术、无线传输技术、自动控制技术和互联网技术等对以上四个关键因素进行追溯，从而生猪养殖的质量安全追溯系统更加丰富和智能。
　　通过对康缘食品有限公司生猪养殖基地的现场调研进行了本系统的需求分析。与传统的追溯系统相比，本系统的不仅局限于对生猪的品类、养殖场、检疫情况等基本信息的静态溯源，还需实现对生猪养殖过程中猪舍环境参数、生猪体温、生猪进食量和生猪活跃程度等变化信息的动态追溯。指出系统要具备以下三类功能：（1）能够实现半自动化或全自动化的多项养殖数据采集和反馈；（2）建立信息完善的生猪个体档案；（3）实现养殖数据处理，如自动生成养殖情况报表。由此最终确定了系统的预期功能，主要包括生猪管理、猪舍环境管理、远程实时监控、RFID标签及阅读器管理等；后续进行了整个追溯系统的总体架构设计以及射频识别模块、传感器模块、通信模块、视频模块以及控制模块的硬件设计。
　　针对所建立的生猪养殖质量安全追溯系统中两个重要问题进行了研究：（1）追溯编码设计问题。通过对唯一性、简单性、可扩展性、安全性四项设计原则的分析，设计了一套适用于生猪养殖的追溯编码。与传统的编码相比，编码内容多了生猪品类和养殖场编号两项不可更改的基本信息，可以在不具体查询生猪动态信息的情况下，获取更多的生猪追溯信息。同时在生猪养殖完成出栏时增加了二维码追溯方式，为消费者提供了便利。（2）猪舍温、湿度自动控制问题。为了使控制系统能更加准确、快捷的应对猪舍环境突变，提出了一种带自调整因子的模糊神经网络算法。选取对生猪养殖质量影响最大的温度和湿度两项指标作为输入变量，采用喷淋器、天窗、卷帘、抽风机、鼓风机和加热器作为执行机构，通过模糊控制器设计和模糊神经网络设计进行了猪舍环境控制改进，经试验结果可知，该控制方法可以在短时间内完成温、湿度调节，误差在允许范围之内且几乎没有超调现象，故可以有效的避免执行机构的开关反复开合，延长了其使用寿命并节省了电能，间接提高了养殖收益。
　　本文最后进行了对生猪养殖质量全追溯系统的软件开发。在Windows7系统平台、java语言开发环境下，采用C/S架构进行了涵盖上述三大类系统功能的软件设计。设计过程主要包括软件架构设计、软件功能设计和数据库设计。该系统软件主要功能包括五大模块：生猪智慧管理、猪舍环境管理、智慧实时监控、精细饲养服务和智慧综合管理，实现了对影响生猪品质四个关键因素的信息追溯，有效地提高了生猪养殖质量和养殖企业的经济效益。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外食品质量安全追溯系统研究现状

1.3论文主要创新点

1.4论文章节安排

第二章 生猪养殖质量安全追溯系统分析及其相关技术

2.1 质量安全追溯系统含义

2.2 生猪质量安全追溯系统需求分析

2.3实现系统功能的相关技术

2.4本章小结

第三章 生猪养殖质量安全追溯系统硬件设计

3.1生猪养殖质量安全追溯系统总体架构

3.2系统各硬件模块设计

3.3本章小结

第四章 生猪养殖质量安全追溯系统关键技术研究

4.1追溯系统编码方案研究

4.2猪舍温湿度模糊控制研究

4.3本章小结

第五章 生猪养殖质量安全追溯系统软件开发

5.1追溯系统软件设计

5.2 追溯系统软件实现

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

攻读硕士期间的科研成果

致谢