畜牧养殖场舍环境控制系统的制作方法

1.本发明涉及畜牧养殖技术领域，具体涉及畜牧养殖场舍环境控制系统。


背景技术：

2.畜牧生产中，畜禽生存环境的好坏对其繁殖、生长、发育、健康和畜产品产量影响很大。自然环境复杂多变，一年中适合畜禽正常生长发育的环境条件是非常有限的。在众多的环境因素中，气候因素对畜禽的影响较大。而畜禽舍的使用，在很大程度上减小了这一影响，使家畜基本处于比较适宜稳定的环境中，获得了较为满意的饲养效果。
3.要想更合理的养殖禽畜，必须对畜牧养殖场舍环境进行合理的控制。但是室内环境是一个多变量，非线性的复杂系统。要想对其进行合理的调控是非常困难的。我国畜禽舍建设正方兴未艾，但大部分计算机控制系统从国外引进，不但价格昂贵，而且从界面到控制算法都与国内畜禽舍生产实际有差距。国内一些单位在畜禽舍自动控制的国产化方面做了很多工作，但是对畜禽生存环境的调控经验比较缺乏，并且对畜禽养殖场舍的参数只能进行粗略的调控，这使得目前的环境控制系统在实用上还不够理想。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供畜牧养殖场舍环境控制系统，基于智能决策模块和设定的控制参数，根据畜禽不同生长阶段的需求制定出检测标准，通过对畜禽舍环境的实时检测，将测得参数与设定值进行比较后自动调整畜禽舍各个控制设备状态，以使各项环境因子符合既定要求。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：畜牧养殖场舍环境控制系统，该系统包括：
6.plc控制仪：用于对气象因子进行监测并对多个畜禽舍执行设备进行控制；
7.中心计算机：与plc控制仪连接，用于接收plc控制仪的数据；
8.实时监测模块：用于将采集到的各气象因子的模拟量转化为操作人员可识别的量；
9.参数设定模块：用于根据畜禽生长的需要，对畜禽生长的各项参数的范围进行设定，并将这些设定写入中心计算机中的数据库内，plc控制仪根据参数控制畜禽舍执行设备动作；
10.智能决策模块：用于根据实测数据自动调整畜禽生长的各项参数的设定范围；
11.数据处理模块：用于供用户自由设定存储的数据及存储各气象因子的时间间隔。
12.优选的，智能决策模块利用模糊专家系统，通过对殖场舍环境的综合信息进行计算，求解最适宜畜牧养殖的参数。
13.优选的，养殖场舍环境的综合信息包括环境因子、禽畜的生理信息以及生长信息；采用信息融合技术对三者进行分层次、多级别、多方面的融合形成养殖场舍环境的综合信息。
14.优选的，模糊专家系统包括有输入输出模块、规则库模块、模糊推理模块和反模糊化模块。
15.优选的，还包括有数据库管理模块和人工控制模块；
16.数据库管理模块：用于设定参数以及各气象因子的记录、查询和维护；
17.人工控制模块：用于通过中心计算机对各畜禽舍执行设备进行手动控制。
18.优选的，被监测的气象因子包括有温度、湿度、光照度以及风速、风向、雨量。
19.优选的，畜禽舍执行设备包括有自然通风设施、冷却降温系统和机械通风系统。
20.优选的，自然通风设施为开设在畜禽舍上的侧窗和顶窗，其中顶窗上具有可产生虹吸作用的通风管道；冷却降温系统包括由设定温度条件控制的湿帘降温系统、雾化器、雾喷或空调，其中雾喷/湿帘降温系统以周期性循环运行的方式运行；机械通风系统为布置于畜禽舍的侧墙上的多个风扇组，每个风扇组可以根据不同的运行控制条件单独运行。
21.优选的，还包括有与机械通风系统配合工作的nh3收集处理系统，该系统包括有建立在畜禽舍旁的废气处理室和与废气处理室下端连通的循环水池，废气处理室内部布置有水喷淋系统和填充材料，水喷淋系统与循环水池连通。
22.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
23.本发明中的畜牧养殖场舍控制根据外界环境的温度、湿度、光照度以及风速、风向、雨量等气候因子，基于智能决策模块和设定的控制参数，通过调节畜禽舍内的温度、湿度、通风、光照等环境因子，创造出适合畜禽生长的生态环境，即根据畜禽不同生长阶段的需求制定出检测标准，通过对畜禽舍环境的实时检测，将测得参数与设定值进行比较后自动调整畜禽舍各个控制设备状态，以使各项环境因子符合既定要求。实现了对畜牧养殖场舍的智能化管理和控制，推动了畜禽优质、高效、低耗的工厂化生产的发展。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
25.图1是本发明提供的畜牧养殖场舍环境控制系统的结构示意图。
26.图2是环境控制系统中软件系统的组成示意图。
27.图3是本发明中畜禽舍执行设备的组成示意图。
28.图4是本发明实施例中智能决策模块作用于畜禽舍信息的示意图；
29.图5是模糊专家系统的组成示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图1至图5所示，本实施例提出畜牧养殖场舍环境控制系统，该系统包括有plc控
制仪和中心计算机，一台上位机与多台下位机实现主从式通讯，对多个畜禽舍进行监测、管理和控制，实现对畜禽舍群的分布式网络控制。
32.plc控制仪则对温
33.度，湿度，光照度和风速，风向，雨量，气体浓度等气象因子进行监测并对畜禽舍设备进行控制plc控制仪和中心计算机之间采用rs485总线连接，可以根据情况随时进行系统的调整和扩展。
34.软件系统则用于读入各传感器的测量值，并传送给中心计算机，如需要，将测量数据存入大容量的掉电保护存储器中，即使停电也不会丢失数据，并在一定时期与中心计算机进行数据交换，具有传感器定时自动校正功能。
35.具体的，软件系统包括有实时监测模块、参数设定模块、智能决策模块、参数设定模块、数据库管理模块和人工控制模块。
36.其中，plc控制仪用于对气象因子进行监测并对多个畜禽舍执行设备进行控制。
37.中心计算机与plc控制仪连接，用于接收plc控制仪的数据。
38.实时监测模块用于将采集到的各气象因子的模拟量转化为操作人员可识别的量。
39.参数设定模块用于根据畜禽生长的需要，对畜禽生长的各项参数的范围进行设定，并将这些设定写入中心计算机中的数据库内，然后plc控制仪根据参数控制畜禽舍执行设备动作。
40.智能决策模块，该模块根据实测数据，采用人工智能的方法，自动设定下位机中某些重要控制参数，对畜禽舍参数设定提供最科学和有效的帮助。
41.数据处理模块，为适应畜禽的生长，对畜禽舍内的温度、湿度等参数的值需要及时了解和掌握，该模块可以由用户自由设定存储的畜禽舍需要数据及存储各气象因子的时间间隔。
42.数据库管理模块，该模块负责设定参数以及各气象因子的记录、查询和维护。
43.人工控制模块，该模块在“手动”状态下可以在中心计算机中直接点击“人工控制”画面上的各个设备的“开”“关”等模拟开关对各个设备进行控制。
44.值得注意的是，本例中的智能决策模块利用模糊专家系统，通过对殖场舍环境的综合信息进行计算，求解最适宜畜牧养殖的参数，进而创造出适合畜禽生长的生态环境，即根据畜禽不同生长阶段的需求制定出检测标准，通过对畜禽舍环境的实时检测，将测得参数与设定值进行比较后自动调整畜禽舍各个控制设备状态，以使各项环境因子符合既定要求。
45.进一步的，养殖场舍环境的综合信息包括环境因子、禽畜的生理信息以及生长信息。采用信息融合技术对三者进行分层次、多级别、多方面的融合形成养殖场舍环境的综合信息。三种不同的信息交互，通过计算获得在不同时间段、不同气候条件下、不同生长阶段对环境的需求，进而求解最适宜的畜牧养殖的参数。
46.而本例中的模糊专家系统包括有输入输出模块、规则库模块、模糊推理模块和反模糊化模块。此系统的工作原理是：首先中心计算机接收到传感器发送来的实时数据，然后对这些数据进行模糊化处理。通过模糊推理在规则库中查询对应的模糊规则，最后输出执行策略。
47.在具体实施时，收集对禽畜生长影响最大的三个环境参数(温度，湿度，光照强度)
的资料。把这三个环境参数作为输入量，然后对这些环境参数进行模糊化处理。同时对此系统的畜禽舍执行设备也进行模糊化处理。在规则库模块中，进行模糊规则的建立。通过专家经验和以往文献的研究成果确定模糊规则。通过模糊化所划分的模糊集合确定模糊规则的条数。在模糊推理模块中，通过最大隶属度函数法确定输入量模糊化后所对应的模糊规则。输入的环境参数在规则库中找到对应的规则后通过经过反模糊化处理后输出执行策略，进而完成对环境参数的调控。
48.畜禽舍执行设备包括有自然通风设施、冷却降温系统和机械通风系统。自然通风设施为开设在畜禽舍上的侧窗和顶窗，其中顶窗上具有可产生虹吸作用的通风管道。现有猪场的自然通风设施是在畜禽舍上部设有天窗，通过天窗进行空气对流实现通风，但是这种结构只对畜禽舍局部进行通风，操作不方便，而本例中的通风管道在自然虹吸下，畜禽舍的热空气被抽吸出去，无需增加抽风装置，进而降低了运行成本。畜禽舍常见的通风窗口一般设置在侧墙上，在窗口开一个矩形的方洞，窗台上基本是水平的，便于安装窗上附件，但是这种窗口存在以下问题：一是夏季热风水平流进的时候，不利于畜禽舍低温环境的建设。二是水平窗台在下雨的时候，所以易造成畜禽舍内墙面的破坏。而本例中则将畜禽舍两侧设有进风窗，畜禽舍的后墙具有出风窗。上进风窗位于畜禽舍上部的墙壁上，从而保证畜禽舍内的空气对流，而下进风窗位于畜禽舍下部的墙壁上，保证畜禽舍下部粪道内的空气对流，及时的将粪道内的有害气体排出。
49.冷却降温系统包括由设定温度条件控制的湿帘降温系统、雾化器、雾喷或空调，可以设置4个降温/雾喷运行程序，在一天的不同的时间按照不同的控制条件来运行这一气候控制过程，降温或雾喷系统的运行控制主要受以下4种因素影响。时间，雾喷/降温系统可以以周期性循环运行的方式运行。可以设置运行时间范围框架(开始和结束时间)、降温/雾喷的运行时间长度以及不同运行之间的间隔时间长度；湿度，湿度从两个方面影响雾喷系统的运行；温度，一旦室内温度达到事先设置的最高温度，降温系统便可立即开始运行，一旦达到预先设定的畜禽生长的最佳温度范围的下限，降温系统便会立即停止；雾化系统，在气候控制系统软件的降温/雾喷系统运行程序中，提供了一个设置选项：在雾化系统处于运行工作状态时是否停止。
50.机械通风系统用以降低温度及湿度，根据温度控制几组风扇的运行。通风风扇位于畜禽舍的侧墙或山墙上，主要用来进行畜禽舍的强制性通风，通风扇可以分成4个不同的风扇组，每组可以根据不同的运行控制条件或使用不同的通风程序单独操作，有温度、降温过程、湿度、循环通风过程、特殊通风过程、雾化过程、风力等多个因素或运行过程影响着畜禽舍通风扇的运行。
51.本例中的还包括有与机械通风系统配合工作的nh3收集处理系统，该系统包括有建立在畜禽舍旁的废气处理室和与废气处理室下端连通的循环水池，废气处理室内部布置有水喷淋系统和填充材料，水喷淋系统与循环水池连通。利用氨气和硫化氢气体溶于水的特点处理废气。采用聚丙烯作为填充材料，通过水喷淋使填料覆盖一层水膜，增加水与空气的接触面积和接触时间，使废气处理效果更加明显，通过机械通风系统引导将畜禽舍排出的nh3收集起来，并进入填料层，填料层有来自喷淋系统喷淋后形成的水膜，当废气经过填料时，废气中的氨气、硫化氢与水膜接触并溶于水，从而实现废气净化处理的目的，满足废气排放标准，达到节能环保的作用。
52.另外，本例中的系统还设置有报警装置，该报警装置用以提示系统运行错误和极端恶劣的气候条件。用户可以自由选择不同的报警声音。本警报功能如下：过高和过低绝对值形式报警、过高和过低漂浮值形式报警、有条件项目的连接式报警、有差异值设定形式报警、太高和太低传感器读数形式报警。以上所有警报功能可以有选择性设定它们的优先通告等级，为了避免有误报警，可以设定通告延迟时间。计算机控制系统对气候控制系统的所有设备的马达运行故障和温湿度感应探头及其他传感器进行报警监控。通过严密的报警监控系统确保气候控制系统的运行达到完善、精确。报警可以通过安装在一个连接到计算机控制系统上的可视、蜂鸣或无线电声频报警输出设备向用户发出。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。