动物房屋气候控制系统以及使用定时入口控件操作动物房屋的进气口的方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2015年6月3日提交的美国临时申请no.62/170,375的权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。本发明涉及用于饲养动物的建筑物的气候控制系统，并且更特别地涉及使用定时入口控件操作动物房屋的进气口的方法。
背景技术：
：在用于饲养动物(诸如家禽、猪或牲畜)的建筑物中，维持期望的建筑物气候是重要的。良好控制的环境涉及监测和调节建筑物中的温度、相对湿度和空气质量。例如，适当控制的温度使动物能够将饲料用于生长而不是用于体温。适当加热的动物房屋导致饲料成本较低并且动物生产力较高。此外，由于过量的湿度导致动物不适并且促进可能导致呼吸疾病的有害的空气细菌(airbornbacteria)的生长，因此对建筑物中的湿度水平的控制是必要的。动物房屋中具有升高的湿度水平还可能导致草垫和褥草的更换更频繁，这增加了生产成本。为了在动物建筑物中维持适当的气候，根据需要使用各种加热器和通风扇来维持期望的温度和湿度。使用控制单元来自动控制位于建筑物内的加热器和通风扇的操作是已知的。使用感测设备(诸如温度感测设备)来向控制单元提供必要的信息，以实现这种自动控制。对任何加热器或通风扇的不适当操作可能导致动物建筑物中不期望的甚至危险的状况。进气口用于将空气引入到动物房屋中。典型地，进气口具有用于改变进入到动物建筑物中的空气量的挡板或帘子。挡板或帘子由受到控制系统控制的线性致动器或帘子机器来机械地驱动。对于固定的通风功率，挡板或帘子的位置确定了空气流和空气速度。空气流和混合是重要的变量，其负责整个建筑物内的温度分布以及动物房屋通风的空气模式，这影响动物健康和舒适度。在冬季，进气系统必须优化混合，并将房间的不同区域之间的温度差最小化。在夏季，进气系统必须向风扇提供足够的空气，从而在确保地面处的高空气速度的同时维持高的空气量。在通风极少的情况下，进气口的准确定位对于提供期望的空气流至关重要，因为小的位置误差可能会导致大的空气流和混合变化。一些线性致动器具有用于检测线性致动器的实际位置的位置传感器。但是，这样的传感器通常是高维护物件且不可靠，并且故障是常见的并且难以修复。克服进气口位置控件所经历的问题的一个尝试是使用定时的基本操作并计算致动器需要被通电多长时间以得到进气口表面的期望变化。但是，这样的系统是在没有反馈的情况下操作的，并且随着致动器被打开和关闭，位置误差累积。这些系统可以每小时被激活多次，因此在许多小时之后，实际的位置可能与计算出的开口大不相同。为了重置这种误差，进气口位置控件每天几次完全关闭(或打开)进气口。这种重置操作需要每天几次停止或中断通气几分钟。对于动物和通风装备两者的整体效果并不理想。期望具有更可靠的进气系统，其更好地控制通过进气口的气流。技术实现要素：在一种实施例中，本发明涉及用于动物房屋的气候控制系统。气候控制系统包括多个气候控制输入设备以及多个气候控制通风扇，其中多个气候控制输入设备被配置为测量选自温度和静压的组的气候输入，其中多个输入设备位于动物房屋的不同部分中。气候控制系统包括用于控制进入到动物房屋中的气流的至少一个进气口，该至少一个进气口具有挡板，挡板被配置为改变进气口的开口的面积以改变进入到动物建筑物中的空气的量。至少一个致动器可操作地连接到具有马达的至少一个进气口的挡板，使得该至少一个致动器用于选择性地控制挡板的位置。气候控制系统具有当挡板达到完全打开位置时被触发的打开限位开关，以及当挡板达到完全关闭位置时被触发的关闭限位开关。气候控制系统具有被配置为读取施加到马达的电流的传感器。控制单元被配置为从多个气候控制输入设备接收输入信息并且调节通风扇的操作，其中控制单元使用校准的定时位置打开和关闭命令来控制致动器的操作，以调节至少一个进气口的挡板的位置。控制单元在校准时考虑拖曳延迟和过冲惯性，并将这些拖曳延迟或惯性考虑到校准的定时位置打开和关闭命令中。控制单元使用读取致动器马达电流的校准步骤来确定致动器何时触及打开和关闭限位开关中的一个，并且使用进气口校准序列来确定打开行程时间、关闭行程时间、打开惯性、关闭惯性、打开速度和关闭速度。在另一种实施例中，本发明针对使用定时入口控件来操作具有马达的动物房屋的进气口的挡板的方法。该方法包括执行校准序列以计算打开速度和打开惯性值以及关闭速度和关闭惯性值。该方法还包括通过使用打开惯性值或关闭惯性值计算计算出的马达的通电时间来将挡板从初始位置移动到最终位置。该方法还可以包括通过比较计算出的马达的接通时间和测量出的马达的接通时间来计算实际位置误差值，并且使用实际位置误差值来计算调节后的打开和关闭速度值。本发明的这些和其它特征及优点在以下对根据本发明的系统和方法的各种示例性实施例的具体实施方式中描述或从中变得明显。附图说明通过参考以下结合附图对本发明的实施例的描述，本发明的上述和其它特征将变得更加明显，并且本发明本身将被更好地理解，其中附图中：图1是动物房屋的气候控制系统的示意图；图2是气候控制系统的校准序列；图3是气候控制系统的挡板打开序列；以及图4是气候控制系统的误差校正序列。在附图的所有视图中，对应的标号指示对应的部分。具体实施方式现在将参考附图在以下的具体实施方式中描述本发明，其中优选实施例被详细描述以使得能够实践本发明。虽然参考这些具体的优选实施例描述本发明，但是应当理解，本发明不限于这些优选实施例。而是相反，如从考虑以下具体实施方式将变得明显的，本发明包括许多替代方案、修改和等同物。参考图1，示出了具有气候控制系统20的动物房屋10的示意图。气候控制系统20具有多个气候控制感测或输入设备，诸如在21处指示的温度或静压探测器。感测设备21可以位于动物房屋10的不同部分中，使得可以接收到不同部分的气候信息，诸如温度和静压。虽然示出了三个输入设备21，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以提供附加的或更少的输入设备。气候控制系统20还具有安装在建筑物10中的多个气候控制输出设备，诸如在23处指示的通风扇和/或加热器。虽然示出了三个加热器和通风扇23，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以提供附加的或更少的加热器和风扇。气候控制系统20使用各种进气口(诸如在25处指示的侧壁入口、天花板入口和/或隧道入口)来控制进入到动物房屋10中的气流。虽然示出了三个进气口25，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以提供附加的或更少的进气口。气候控制系统20具有主控制单元27，主控制单元27包括合适的控制器，诸如微处理器主控制单元28，其从输入设备21接收输入信息并且调节通风扇和加热器23以及进气口25的操作。每个进气口25具有用于改变进气口25的开口面积并且改变进入到动物建筑物10中的空气的量的挡板或帘子30。对于通风扇23的固定的通风功率，挡板30的位置确定了空气流和空气速度。挡板30由受控制单元27控制的马达34驱动的致动器32来定位。在一种实施例中，挡板30由电马达34驱动的线性致动器32来移动。如本领域技术人员将理解的，马达34的旋转运动被转换成致动器32的线性位移，并由此转换成挡板30的移动。进气口25还具有当挡板30达到完全打开位置时被触发的打开限位开关36，以及当挡板达到完全关闭位置时被触发的关闭限位开关38。在一种实施例中，读取马达34的电流使得控制单元27知道每次限位开关36、38被触及，这是正常操作期间发生的情况。在一种实施例中，每次限位开关36、38中的一个被触及时，马达34的电流下降到零。期望地，控制单元27在每次发生这种情况时使自动误差位置重置。在操作中，致动器32每小时移动许多次以基于来自输入设备21的输入重新定位挡板30。取决于天气和动物状况，挡板30可以靠近其完全伸出或完全缩回的位置操作。这样做，即使控制单元27可以继续施加电力，挡板30也触及限位开关36、38并且自行停止。通过读取流过与命令继电器一致的传感器的马达电流，控制单元27可以确定致动器32何时触及开关36、38，即，电流何时下降到零。每次致动器32触及限位开关36、38时，发生自动误差位置重置。因此，强制要求的位置重置可以被减少到最小值，即，每12小时左右，在该时间内致动器32未触及限位开关36、38。此外，重置通常需要控制单元27关闭(或打开)致动器32等于全行程(通常为60-120秒)的一段时间，即使它仅在几秒之后就可以达到位置。通过读取马达电流，重置时间可以被减少到最小，并且一旦马达电流下降到零，正常运行就可以继续。此外，读取马达34的电流使控制单元27检测到进气口25的可能导致动物不适或死亡的故障。作为示例，不会在任何方向上移动(马达电流保持为零或超出范围)的致动器32是有缺陷的，并且应该由另一个进气口25备份，诸如通过使另一个进气口25打开更大或者通过使用单独的进气口25。气候控制系统20使用校准的定时位置方法来调节进气口25的挡板30的位置。使用定时位置控制的优点是该方法不需要有问题的位置感测设备来感测挡板30的位置；控制单元27只需要被校准以使累积打开时间在数学上与开口相关。气候控制系统20的一个问题是它们在开始和结束时拖曳，从而导致在10-20次打开和关闭循环之后开口计算/估计中存在显著漂移。根据本发明的一种实施例，气候控制系统20在校准时考虑拖曳和过冲，并且在打开和关闭计算中考虑这些拖曳延迟或惯性。在停止移动之前的时间被测量为在控制单元27已经给出停止命令之后挡板30仍然移动的时间量。挡板30的惯性随着致动器32上的载荷而变化。因此，由于致动器32上的载荷可能不同，因此对于挡板30的不同位置处的打开和关闭操作来计算惯性。图2图示了用于校准气候控制系统20的方法。首先，自动校准步骤读取致动器马达34的电流，以确定致动器32何时触及其限位开关36、38。其次，进气口校准序列用于确定打开行程时间、关闭行程时间、打开惯性、关闭惯性、打开速度和关闭速度。在基于时间的入口的示例校准序列中：tto＝行程时间打开ttc＝行程时间关闭io＝惯性打开ic＝惯性关闭ta＝用于惯性测量的总移动时间tb＝用于惯性测量的小移动tc＝在已知移动序列之后剩余的关闭时间to＝在已知移动序列之后剩余的打开时间n＝用于惯性测量的小移动的数量v0＝以％/秒为单位的打开速度vc＝以％/秒为单位的关闭速度(关闭速度为负)使用来自校准序列的测量值，计算惯性打开(io)和惯性关闭(ic)值。在一种实施例中，惯性打开(io)值使用以下式子来计算：在一种实施例中，惯性关闭(ic)值使用以下式子来计算：设置ta、tb和n在执行序列时测量tc、to、tto、ttc。其中：ta＝10秒tb＝2秒n＝2计算惯性打开(io)值：计算惯性关闭(ic)值：期望的是，对于基于时间的入口，以百分之一秒为单位来测量惯性。基于时间的入口移动现在转到图3，为了将挡板30从估计的或已知的位置移动到另一个位置，致动器32的接通时间可以如下计算：略语表：pi＝初始位置pf＝最终位置接通时间＝合适的移动所需的通电时间累计误差及重置现在转到图4，期望计算累计误差及重置。本节介绍速度校正理论和应用示例。这里介绍的关系适用于重置到关闭位置。使致动器a处于50％的估计位置，tto＝120秒，vc＝0.869％/秒，vo＝0.830％/秒。最后的致动器移动是：no＝在打开方向上的32次移动nc＝在关闭方向上的18次移动mot＝58,100secerron＝mot-cot＝1,07sec如果|error|≥1％并且已知最后的移动分布，则采用表1中示出的适当路径。表1重置类型误差no：nc打开时间关闭时间关系关闭正no＞nc减小＝1关闭正no＜nc减小增大2关闭负no＞nc增大减小3关闭负no＜nc＝减小4打开正no＞nc增大减小3打开正no＜nc＝减小4打开负no＞nc减小＝1打开负no＜nc减小增大2其中增大速度使计算出的移动时间缩短，并且减小速度使计算出的移动时间变长。前面已经概括地概述了本发明的一些更相关的方面和特征。这些应该被解释为仅仅是对本发明的一些更突出的特征和应用的说明。其它有益的结果可以通过以不同方式应用所公开的信息或者通过修改所公开的实施例来获得。因此，通过结合附图，参考示例性实施例的详细说明，可以获得本发明的其它方面并且获得对本发明的更全面的理解。当前第1页12