相关申请
根据35u.s.c.§119(e)的规定，申请人要求于2015年5月18日提交的标题为“animalhouseenvironmentcontrolsystemwithmultiplelevelsofredundancy”的美国临时申请no.62/163,182的权益。
本发明涉及用于饲养动物的建筑物的气候控制系统，并且更特别地涉及具有多级冗余的动物房屋环境控制系统。
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。通常，用于动物建筑物的控制系统具有有限的备份能力，与常规操作相比，其在系统能力方面提供的功能减少。通常备份系统必须被单独购买，然后与由控制系统致动的普通继电器导线连接。
本发明的目的是提供具有多级冗余的更鲁棒的气候控制系统。
技术实现要素：
在一种实施例中，本发明针对操作动物房屋的气候控制系统的方法。通过在至少一个插件模块处从多个气候控制输入设备接收气候信息来操作气候控制系统。将气候信息从插件模块传送给主控制单元。主控制单元基于气候信息确定对多个气候输出设备和进气口的操作指令。当检测到主控制单元不可操作时，如果控制系统配备有备用控制单元则切换到该备用控制单元。然后将气候信息从插件模块传送到备用控制单元。备用控制单元基于气候信息确定对气候输出设备和进气口的操作指令。当检测到备用控制单元也不可操作时，插件模块切换到自主模式，使得由插件模块确定对气候输出设备和进气口的操作指令。当确定插件模块不可操作时，使用故障保护继电器来控制输出设备和进气口的操作。
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详细描述中描述或从中明显。
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：
图1是本发明的气候控制系统的示意图。
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。而是相反地，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具有多个气候控制输入设备，诸如在21a-c处指示的温度或静压探测器。感测设备21a-c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21a-c，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以设置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23a-c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23a-c，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以设置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25a-c处指示的侧壁入口、天花板入口和/或隧道入口)来控制进入动物房屋10中的气流。虽然示出了三个进气口25a-c，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的，并且根据需要可以设置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21a-c接收输入信息并且通过插件模块29a-c调节通风扇和加热器23a-c以及进气口25a-c的操作。在图示的实施例中，动物屋10的不同部分可以由不同的插件模块29a-c控制。每个输入设备21a-c、输出设备23a-c和进气口25a-c利用合适的插件通信连接32与其相应的插件模块29a-c连接。插件通信连接32可以是本领域技术人员理解的、能够实现插件模块29a-c与输入设备21a-c、输出设备23a-c和进气口25a-c之间的通信的任何有线或无线连接。插件模块29a-c可以是本领域技术人员理解的任何合适的输入/输出卡或继电器卡。
每个插件模块29a-c利用合适的主控制单元通信连接34与主控制单元27连接。主控制单元通信连接34可以是本领域技术人员理解的、能够实现插件模块29a-c与控制单元27之间的通信的任何有线或无线连接。主控制单元27从合适的主电源30接收其操作电力。如本领域技术人员将理解的，主控制单元27中的控制器28适于响应于从输入设备接收到的特定数据并且根据与动物房屋10的物理特性和房屋中动物的需求有关的程序来调节输出设备的操作。
根据本发明，控制系统20包括冗余通信和电力路径。在一种实施例中，气候控制系统20具有备用控制单元37，备用控制单元37包括合适的控制器，诸如微处理器主控制单元38，其也能够通过插件模块29a-c操作通风扇和加热器23a-c以及进气口25a-c。双控制单元27和37以活动/备用方式工作。期望地，备用控制单元37接收所有程序变化并且始终监测通过通信连接发送的信号。如果主控制单元27出现任何问题，则备用控制单元37采取活动状态以使控制系统20能够继续正常操作。在一种实施例中，在两个控制单元27和37之间存在通信协议，使得它们进行仲裁并且一个变为活动，另一个变为备用。然后在控制单元27和37之间通过连接41发出心跳消息，以检查控制单元27和37两者都正在工作。当主控制单元27的心跳消失时，备用控制单元37变为活动。
每个插件模块29a-c也利用合适的备用控制器通信连接44与备用控制单元37连接。备用控制器通信连接44可以是与主控制单元通信连接34相同的类型，用于实现插件模块29a-c与备用控制单元37之间的通信。备用控制单元37从合适的备用电源40接收其操作电力。
在一种实施例中，当主控制单元27发生故障(或者在双冗余控制单元的情况下，两个控制单元27、37发生故障)时，冗余级开始起作用。每个插件模块29a-c具有合适的微型控制器39。在正常操作中，主控制单元27将角色和期望行为传送给插件模块29a-c。如果与两个冗余控制单元27、37的通信丢失(或者如果没有冗余的话，与单个主控制单元27的通信丢失)因而确定主控制单元27故障，则插件模块29a-c切换为自主模式，充当独立的微型控制单元，而不仅仅是i/o卡。以这种方式，插件模块29a-c继续从输入21a-c读取输入(例如，温度/静压信息)，并且操作它们的输出23a-c和25a-c。这种能力类似于每个插件模块29a-c中的微型控制器39充当主控制器28。
在一种实施例中，提供了具有故障保护(例如，断电以跳闸)继电器50的附加备用级。这种故障保护继电器50的操作在本领域中是已知的，使得当所有电力故障时，故障保护继电器50激活为将允许装备在紧急模式下操作的状态。
期望地，控制系统以包含不同保护级的分级冗余进行操作。例如，如果控制系统20具有备用控制单元37，则将首先通过切换为使用备用控制单元37的备用操作来解决控制系统20中的故障。如果切换到备用控制单元37没有解决问题，则插件模块29a-c将切换为自主模式。最后，故障保护继电器50将作为最终的操作模式进行操作。
因此，通过在插件模块29a-c处从气候控制输入设备21a-c接收气候信息来操作气候控制系统20。将气候信息从插件模块29a-c传送到主控制单元27。主控制单元27基于气候信息确定对气候输出设备23a-c和进气口25a-c的操作指令。当检测到主控制单元不可操作时，如果控制系统配备有备用控制单元37则切换到备用控制单元37。然后，气候信息从插件模块29a-c传送到备用控制单元37。备用控制单元37基于气候信息确定气候输出设备23a-c和进气口25a-c的操作指令。当检测到备用控制单元也不可操作时，插件模块29a-c切换为自主模式，使得由插件模块29a-c确定气候输出设备23a-c和进气口25a-c的操作指令。当确定插件模块29a-c不可操作时，故障保护继电器用于控制输出设备23a-c和进气口25a-c的操作。
前面已经概括地概述了本发明的一些较相关的方面和特征。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，可以获得对本发明其它方面以及更全面的理解。