基于FreeRTOS的物联网智能育肥喂饲器研制开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着科技进步和各行业的发展,许多旧事物受到新鲜事物的不断冲击,以前畜牧业主要是小而散的养殖方式,而近年来逐渐兴起的规模化养殖方式越来越受青睐。然而作为一间有规模的猪场首先要考虑的就是如何去管理,要更好、更容易的管理好猪场的运作,现代化设备是必不可少的帮手,拥有好的养猪设备是养猪效益提高和健康养猪的必要条件之一。

当前中国社会已经进入老龄化阶段,人口红利基本已经耗尽,增速较快的人工成本直接增加了养殖成本。同时采用人工的方式去管理猪场有着许多缺点。通过人工观察到的数据主观性强,不利于精确、稳定、连续地记录;而通过人工控制则存在时效性差、占用人力资源和生产效率低等缺点。大范围的使用设备来替代人工是降低养殖成本的当务之急。只有选择好的养猪设备,促进生产,才能提高养猪效益。养猪设备能克服季节对养猪的不利因素、改善传统养殖的养猪环境以及自由采食、自由饮水等问题。使猪健康、无污染、快速高效生长。

“物联网”的问世,为生活带来了太多“智能”的要素。物联网技术和产业异军突起,成为新一轮产业革命的重要发展方向和世界产业格局重构的重要推动力量。在农业领域,物联网也已经“登堂入室”,畜牧业是整个农业生产中规模化程度最高,技术、设备与资金投入相对集中的领域之一,在一批致力于畜牧业物联网技术基础研究的科研院所、创新型研发企业的推动下,中国畜牧业物联网技术取得了初步的进展。畜牧业物联网技术应用为畜牧产业的转型升级带来了新的动力,猪场也在不断与物联网融合,如饲养智能监控、云端畜禽的生活情形、设备的使用监视等,为猪场在科学生产、生产分析等方面提供很大的帮助,提升养殖综合效益。 ([5]、[6]、[8])

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2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计,设计的是一个基于freertos的智能育肥喂饲器,该喂饲器能对料盘中的剩余饲料进行监测,根据剩余料量、来自猪的喂饲请求信号以及猪的食量与猪的大小的关系控制投料和水的数量,对累计饲料和累计用水进行统计,对每天各时段内每头猪的喂饲请求信号进行统计,并将相关信息通过物联网上传服务器。

在本次设计中,要求能将相关信息通过物联网上传到服务器,而对于物联网设备来说,如果没有操作系统,像无线支持这样的功能很难从头构建。物联网操作系统有其独特的特征,这些特征能更好地服务物联网应用,运行物联网操作系统的终端设备,能够与物联网的其它层次结合的更加紧密,数据共享更加顺畅,能够大大提升物联网的生产效率。所以,本次设计采用嵌入式操作系统,通过对比选择了freertos。freertos是专为小型嵌入式系统设计的可扩展的实时内核,它被认为是最实时的物联网操作系统,同时的它还具有微小的封装形式、免费的rtos调度程序、免费嵌入式软件源代码、高效的软件定时器和强大的执行跟踪功能等优点,完全符合这次设计的相关要求。([3])

设计选择的物联网的通信环境是4g网络,因为4g最大的优势是速率快,4g具有高带宽、高速率、低时延等特点,最高速率可以达到80兆,可以支撑丰富的无线网络应用,完全能够满足设计对无线网络的要求。设计选择的物联网通信协议是mqtt协议,它的适用范围是在低带宽、不可靠的网络下提供基于云平台的远程设备的数据传输和监控,它有小型传输、开销很小的特点,并且它具有python、c、c#等多个语言版本的协议框架。所以,选择适用于设备数据采集到端而设备控制能力弱的mqtt协议完全符合设计要求。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:文献查阅,包括著作、期刊、会议论文、网络资源等;

第4周:完成开题报告、论文提纲;

第5-6周:完成总体架构设计和元器件选型;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]d. guha roy et al, "application-aware end-to-end delay and message loss estimation in internet of things (iot) — mqtt-sn protocols," future generation computer systems, vol. 89, pp. 300-316, 2018.

[2]s. ramos, m. villalba and r. lacuesta, "mqtt security: a novel fuzzing approach," wireless communications amp; mobile computing, 2018.

[3]t. b. chandra, p. verma, and a. k. dwivedi, “operating systems for internet of things,” proceedings of the second international conference on information and communication technology for competitive strategies - ictcs 16, 2016.

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