奶牛业作为畜牧业中举足轻重的产业,具有很高的经济价值。奶牛在饲养的过程中,过食草料会致使瘤胃pH值下降和乳酸蓄积引起奶牛瘤胃酸中毒。瘤胃酸中毒是一种全身代谢紊乱的疾病,发病急,病程短,死亡率高,给奶牛业造成了较大的经济损失。瘤胃pH值是评价瘤胃内环境的直观指标,但是都需收集瘤胃内容物样品进行pH值测定。为了实现对奶牛瘤胃pH值连续监测,本文拟初步研究一种基于ZigBee的奶牛瘤胃监测系统,通过pH值无线传感器节点连续监测每只奶牛的瘤胃pH值,经协调器节点将采集到的pH数据通过串口上传至PC进行数据处理,通过汇集每头奶牛瘤胃的pH数据,为奶牛场养殖者提供相关信息,从而优化农场管理,降低成本,最大限度提高奶牛场的经济效益。本文的主要工作和结论如下:(1)针对目前常见的无线传感器网络技术的优缺点进行分析,确定了适合于奶牛瘤胃pH值的采集方案。采用基于2.4GHz频段的CC2530主芯片和射频芯片CC2591来完成整个无线传感器网络的组建,以及网络数据的发送与接收。并且对终端采集节点和协调器节点硬件的相关技术进行了论述。(2)设计与开发了奶牛瘤胃pH值采集节点。主要论述了终端采集节点和协调器节点上的CC2530整体模块电路、终端采集节点设计、协调器节点设计。完成了pH传感器模块、对pH数据进行处理的STM32模块、电源供电模块和USB转串口电路的设计。(3)设计与开发了软件系统。设计并实现了pH传感器的驱动程序、STM32控制器对pH传感器传来数据进行处理的功能、利用Z-Stack协议栈实现对整体网络的创建以及终端采集节点的数据发送与协调器节点数据接收的功能,利用C#实现了上位机软件对采集到的数据进行显示及保存的功能。(4)在完成系统硬件与软件设计后,模拟奶牛瘤胃内部pH值环境对整个pH值监测系统进行功能测试,测试结果表明,系统成功采集到pH值数据,并通过串口转网口传输至计算机,并且将采集到的数据保存在上位机的数据库中。通过标准pH计对系统采集的数据进行对比分析,本系统采集的pH值绝对误差小于0.17,相关系数为0.991,平均相对误差为3.5%,符合使用需求。