基于快速原型技术的物联网传感器系统开发与验证及其在家禽舍微气候监测中的应用

为解决家禽养殖环境中微气候参数监测精度不足的问题，研究人员开发了基于ESP8266/ATmega2560微控制器的快速原型传感器系统（含MQ-137、MH-Z19E等模块），通过NBR 14610标准校准验证了其可靠性（NH3监测R2=0.64，温度R2=0.91），为工业化家禽养殖提供了低成本高精度的环境监控方案。

　　

现代家禽工业化养殖中，密闭禽舍的微气候参数直接影响肉鸡生长性能和遗传潜力表达。然而，传统环境监测设备存在成本高、维护复杂等问题，制约了精准养殖的发展。为此，研究人员开发了一套基于快速原型技术的物联网(IoT)传感器系统，通过集成低成本传感器与微控制器，实现了禽舍关键环境参数的实时监测。

研究采用Wemos Mega R3（ESP8266/ATmega2560双核）为主控平台，选配MQ-137（NH₃）、MH-Z19E（CO₂）、BME280（温湿度）等传感器模块。通过NBR 14610技术标准进行工业级校准，建立线性回归模型（如NH₃校准方程y=0.602x+501.86）。系统验证阶段在商业化养鸡场开展，对比工业级基准设备评估性能。

传感器校准性能
MQ-137氨气传感器与基准设备相关性达R=0.82（标准误差0.41 ppm），BME280温度模块R=0.95（误差0.07°C），CO₂监测误差控制在±50 ppm内。所有传感器均通过t检验（p<0.05），证实其数据可靠性。

现场验证结果
在连续30天的禽舍监测中，系统成功捕捉到昼夜温湿度波动（18-32°C，RH 45-80%）和NH₃浓度峰值（>25 ppm时触发报警），与人工记录的生产性能数据呈显著相关性（p<0.01）。

该研究证实快速原型传感器经严格校准后，可替代传统工业设备实现禽舍微气候监测。系统成本降低约70%，为中小型养殖场提供了可行的智能化解决方案。未来可通过增加LoRaWAN传输模块进一步扩大应用范围。论文发表于《Smart Agricultural Technology》，为农业物联网技术在畜禽养殖中的标准化应用提供了重要范式。