畜禽養(yǎng)殖綜合環(huán)境測控系統(tǒng)

一、畜禽養(yǎng)殖綜合環(huán)境測控系統(tǒng)方案簡介

本套“畜禽養(yǎng)殖綜合環(huán)境測控系統(tǒng)”是由圣凱安科技根據(jù)客戶實際需求而設(shè)計的一套測控系統(tǒng)， 主要由上位機管理系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場傳感器等部分組成。整套系統(tǒng)可以實現(xiàn)各種動物養(yǎng)殖場的綜合監(jiān)控，包括室內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、光照強度、壓力等，同時可對室內(nèi)的溫度、濕度、有害氣體濃度、光照度進行自動或手動控制，以營造一個適于動物生長生活的舒適環(huán)境，提高養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益。

以畜禽養(yǎng)殖及養(yǎng)殖場的綜合監(jiān)測、監(jiān)控為例：我國南北、東西方氣候差異很大，造成溫度、濕度及光照度等參數(shù)差別較大，東北、內(nèi)蒙、青海等北方主要以防寒為主，長江以南則以防暑為主。畜禽養(yǎng)殖的形式依據(jù)飼養(yǎng)規(guī)模和飼養(yǎng)方式而定。畜禽養(yǎng)殖的建造應(yīng)遵循“便于飼養(yǎng)管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫”等原則。

二、系統(tǒng)功能描述

通過綜合控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對如溫度、濕度、氣體濃度、光照度等參數(shù)的自動調(diào)節(jié)與控制，同時提供手動控制支持，通過手動與自動的結(jié)合，達到較理想的控制，為動物營造舒適、健康的成長與生活環(huán)境，實現(xiàn)更好的經(jīng)注效益。

養(yǎng)殖場的形式依據(jù)飼養(yǎng)規(guī)模和飼養(yǎng)方式而定，養(yǎng)殖場的建造應(yīng)遵循“便飼養(yǎng)管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫”等原則。

通過綜合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度、濕度、氣體濃度、光照度等自動/手動調(diào)節(jié)與控制，支持手動控制，為動物營造舒適、健康的成長環(huán)境，實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益。

1、畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)，保證舒適的溫濕度環(huán)境。

通過室內(nèi)室外的溫度感器進行室風(fēng)外對比，在炎熱夏季，當舍內(nèi)溫度高于外界溫度時，可啟動風(fēng)機進行空氣交換，降低舍內(nèi)溫度，同樣當舍內(nèi)濕度高開外界濕度且濕度較大時，也可通風(fēng)排濕；在寒冬尤其是北方，需要對畜禽養(yǎng)殖進行保溫處理，適當時進行送暖（如太陽能、電熱爐、鍋爐供暖）等

（1）、溫度因素：

溫度是養(yǎng)殖場的成敗的關(guān)鍵因素。如果溫度過低，容易受涼而引起拉稀或產(chǎn)生呼吸道疾病等；

（2）、濕度因素

A 、空氣濕度的表示方法和養(yǎng)殖場水汽的來源空氣濕度簡稱“氣濕”，表示空氣中水汽含量的多少，說明空氣的潮濕程度。通常用相對濕度來表示，指空氣中當時的實際水汽量與同溫度下飽和水汽量之百分比（％）。舍內(nèi)水汽的主要來源是呼出的水汽，可占舍內(nèi)水汽總量的75％，特別是舍溫較高時，通過呼吸排出的水汽量很多。其次是空氣中的水汽，這部分水汽量因所在地區(qū)及天氣狀況而不同，一般占養(yǎng)殖場內(nèi)水汽的10％～15％。此外，尚有地面、墻壁、水槽及墊料的水分蒸發(fā)量，占舍內(nèi)水汽的10％～15％。 水汽在舍內(nèi)的上部和下部較多，如養(yǎng)殖場保溫隔熱性不佳，水汽遇冷，易在寒冷物體表面凝結(jié)為水滴落到地面。

B、空氣濕度對動物的影響空氣濕度對動物的影響是與溫度相結(jié)合共同起作用的。在適溫時，氣濕對動物體體的熱調(diào)節(jié)機能沒有什么大的影響，因而對生產(chǎn)性能的影響不大。高溫時，動物體主要靠蒸發(fā)散熱，空氣的高濕度使動物體的蒸發(fā)散熱受阻，體熱易蓄積在體內(nèi)，甚至使體溫升高，生產(chǎn)性能下降。

高溫低濕則有利于動物的蒸發(fā)散熱。因此，動物在低濕度的環(huán)境下能耐受更高的氣溫。低溫時，動物主要通過輻射、傳導(dǎo)和對流散熱，潮濕空氣的熱容量和導(dǎo)熱性均較高，因而使動物散熱量增加。同時，潮濕的空氣導(dǎo)致動物濕度加大，保溫性下降，失熱量加大，使動物感到更為寒冷，使飼料消耗增加，生產(chǎn)力下降，甚至凍傷。動物一般能耐受低溫低濕環(huán)境，只是飼料消耗量增加。

C、動物的適宜濕度 在適宜溫度時，相對濕度60％～65％，一般認為，40％～72％是動物的適宜濕度。動物的上限溫度隨濕度的升高而下降，氣溫28℃、相對濕度75％，溫度 31℃、相對濕度50％和溫度33℃、相對濕度30％條件下的生產(chǎn)性能相同。即相對濕度從75％下降到30％，相對于溫度下降 5℃。冬季相對濕度85％以上對動物有不良影響。在溫度29℃、相對濕度40％和80％，輕型動物日增重分別為14.9g和13.8g，重型動物日增重分別為30.6g和29.7g，飼料轉(zhuǎn)化率亦提高約 2.5％。高溫高濕能促進微生物孳生繁殖，導(dǎo)致疾病的發(fā)生和飼料霉變。但空氣也不宜過分干燥，特別是高溫時，干燥會影響?zhàn)つず推つw的防衛(wèi)能力。相對濕度35％以下，易引起呼吸道疾病。

2、氨氣濃度對動物的影響

養(yǎng)殖場動物中氨氣對動物的影響。由于糞便中產(chǎn)生大量氨氣，當養(yǎng)殖場空氣中氨氣達20ppm(相當于15.2mg/m3)，持續(xù)6周以上，就會引起動物肺充血、水腫、動物群食欲下降，易感染疾病；如達50ppm，數(shù)日后動物發(fā)生喉頭水腫、壞死性支氣管炎、肺出血，呼吸頻率降低，并出現(xiàn)死亡。

所以，養(yǎng)殖場空氣中氨濃度要求控制在20ppm以下。從中我們可以看到室內(nèi)空氣中低濃度氨污染對人體健康的危害。

說明：以上所涉及環(huán)境具體參數(shù)僅供參考，參數(shù)根據(jù)動物種類不同和動物的數(shù)量不同而不同，根據(jù)現(xiàn)場實際情況而設(shè)定環(huán)境監(jiān)測參數(shù)！

3、通風(fēng)換氣，保持舍內(nèi)空氣清新。

畜禽養(yǎng)殖場中的空氣含有氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體，如果這些濃度過大、作用時間長，會使牛體體質(zhì)變差，抵抗力降低，發(fā)病率升高等。所以應(yīng)安裝通風(fēng)換氣設(shè)備如風(fēng) 機等，及時排出污濁空氣，不斷進入新鮮空氣。通過畜禽養(yǎng)殖內(nèi)的氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體傳感器實時監(jiān)測室內(nèi)的相關(guān)氣體濃度，當濃度達到一定程度時，就要進 行通風(fēng)換氣，保護舍內(nèi)空氣流通與清新。通風(fēng)換氣也要考慮對舍內(nèi)溫濕度的影響，冬天選擇溫度較高時通風(fēng)換氣，夏天選擇涼爽的夜晚或早晨通風(fēng)換氣。

4、畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)光照度調(diào)節(jié)，保證充足的光照時間。

充足的光照時間是保證牛健康、快速成長，產(chǎn)奶的一個重要因素，對于陰天畜禽養(yǎng)殖內(nèi)光線陰暗或冬季日照時間不足的情況，適當增加輔助照明，彌補天氣、季節(jié)因素光照度的不足。通過自動控制系統(tǒng)中的照度自動調(diào)節(jié)功能可以實現(xiàn)對畜禽養(yǎng)殖內(nèi)照度的自由調(diào)節(jié)。

5、畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)壓力的監(jiān)測

由于某些時候通風(fēng)性差等原因，有可能造成畜禽養(yǎng)殖內(nèi)壓力與外界存在差異，不利于內(nèi)外氣體流通，這也是舍內(nèi)有害氣體濃度過高的一個因素。當出現(xiàn)內(nèi)外壓差時，應(yīng)啟動相關(guān)設(shè)備進行通風(fēng)換氣等以保證空氣流通。

6、畜禽養(yǎng)殖場視頻監(jiān)控，隨時掌握現(xiàn)場，實況提高監(jiān)管效率。

對于有條件的畜禽養(yǎng)殖可安裝視頻監(jiān)控，以便隨進查看畜禽養(yǎng)殖內(nèi)的情況，減少人工現(xiàn)場 巡查次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。現(xiàn)在安裝視頻監(jiān)控的投入已很少了，從科學(xué)養(yǎng)殖、提高養(yǎng)殖管理水平，實現(xiàn)現(xiàn)代化養(yǎng)殖的角度來看，視頻監(jiān)控是現(xiàn)代化養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展必然趨勢。

6、綜合的軟件監(jiān)測平臺

為管理人員提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，為及時做出相關(guān)養(yǎng)殖調(diào)整和制定新的規(guī)劃方案提供數(shù)據(jù)支持。

三、智能監(jiān)測軟件實現(xiàn)以下功能

主要對養(yǎng)殖室內(nèi)的環(huán)境（溫度濕度壓力 氨氣濃度 二氧化碳濃度 光照濃度等）進行合理的控制體系！確保養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)境的*標準要求，從而減少養(yǎng)殖場內(nèi)病害的生長，大大降低了畜禽疾病帶來的危害和死亡，從而提高了畜禽的健康生長和生產(chǎn)，提高畜禽質(zhì)量和產(chǎn)量！

（一）本系統(tǒng)由上位機軟件、溫濕度一體傳感器 、智能控制器等組成，通過RS485總線形式或通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器無線形式將養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)上傳到上位機，有上位機設(shè)定控制環(huán)境，從而去命令智能控制器實現(xiàn)對養(yǎng)殖場內(nèi)設(shè)備的控制！

（二）綜合的軟件監(jiān)測平臺，為管理人員提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，為及時做出相關(guān)養(yǎng)殖調(diào)整和制定新的規(guī)劃方案提供數(shù)據(jù)支持。

（三）、實現(xiàn)以下功能

（1）提供實時供每個監(jiān)測點的溫濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳濃度、光照度、大氣壓力；

（2）提供歷史數(shù)據(jù)查詢，支持過去任一時段的數(shù)據(jù)查詢，對一些突發(fā)事件提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（3）提供歷史曲查看，通過對過去某一時段的變化趨勢觀察，可以總結(jié)出相應(yīng)的變化規(guī)律，從中可以總結(jié)出一些寶貴經(jīng)驗。

（4）提供實時報警功能，當監(jiān)測到的任一個參數(shù)達到報警條件時，監(jiān)測軟件會提供聲音和相應(yīng)數(shù)值閃爍報警，為相關(guān)管理人員提供報警提示。

（5）數(shù)據(jù)自動儲，支持以Excel格式存儲，可長期保存，方便日后查找和參考。

（6）監(jiān)測軟件采用工業(yè)組態(tài)平臺，具有性能穩(wěn)定、功能豐富、組態(tài)靈活，擴展方便等諸多優(yōu)勢。如可以根據(jù)畜禽養(yǎng)殖分布提供軟件界面，在界面上區(qū)分畜禽養(yǎng)殖位置、布局、每個監(jiān)測點位置等按照實際布局安排，實現(xiàn)監(jiān)測界面的生動形象，同時也為實際監(jiān)測提供方便。

（7）監(jiān)測軟件采用全中文操作，軟件安裝簡單，由電腦自動安裝即可完成，參數(shù)設(shè)置人性化，不需要復(fù)雜設(shè)置，不要需要專業(yè)知識，易于推廣與普及。

四、案例分析

該養(yǎng)殖場分布為異地型分布，總監(jiān)控中心位置為異地，現(xiàn)將各試點養(yǎng)殖基地環(huán)境數(shù)據(jù)zui終上傳至異地總監(jiān)控中心，

方案描述如下：

（1）、該養(yǎng)殖場現(xiàn)有180動物基地監(jiān)測數(shù)據(jù)分別有溫度、濕度、二氧化碳三種物理量組成，

（2）、其中每個試點養(yǎng)殖場內(nèi)分別安裝1個溫濕度監(jiān)測點，1個二氧化碳監(jiān)測點，1個氧氣濃度監(jiān)測點、1個光照強度監(jiān)測點、1個壓力監(jiān)測點、1個氨氣監(jiān)測點、1個高速攝像機（均帶有現(xiàn)場顯示功能）！

（3）、因為該項目距離比較遠，而有的地方?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)成本和現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)情況綜合考慮，zui終本項目有網(wǎng)絡(luò)的地方信號直接走網(wǎng)絡(luò)，無網(wǎng)絡(luò)的采用無線GPRS傳輸方式將數(shù)據(jù)上傳至總監(jiān)控中心。

（4）、每個試點配采集報警數(shù)據(jù)傳輸主機一臺，用于傳感器的采集，數(shù)據(jù)蜂鳴器報警，無線GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?/span>

四、監(jiān)測方案總結(jié)

畜禽綜合監(jiān)測系統(tǒng)在東北、華北、西北、華南等多處養(yǎng)殖大戶得到廣泛應(yīng)用，提高了綜合監(jiān)測的水平，為動物養(yǎng)殖的自動化和科學(xué)化起到了良好的效果，得到了養(yǎng)殖戶的歡迎與認可。