基于控制逻辑算法的鸡舍环境监控系统浅析

1、基于控制逻辑算法的鸡舍环境监控系统浅析        摘要：该文主要针对在开发智能鸡舍监控系统过程中，控制逻辑模块的设计，具体阐述了每个控制过程的运行原理以及过程的运行程序设计，从而避免了设备之间的冲突，为鸡舍的环境控制作出了最优的判断；解决了鸡舍中各个环境因子之间互相影响、以及执行设备之间的优先选择和设备之间互相冲突的问题。关键词：鸡舍；控制逻辑；环境控制；1、引言环境作为鸡生长的关键因素，直接影响到鸡的生产性能以及是否引发疾病。因此调控好鸡舍内部温度、湿度、空气等环境，是鸡舍饲养管理的最根本的问题1。基于国内养

2、殖业的现状，主要依靠的是人工养殖，这样的方法已经难以扩大规模，其经济效益低；面对正在世界各地肆虐的禽流感引起了各国人事的关注，它严重的打击了国内的养禽业及相关产业的发展，为了遏制禽流感病毒传播势头，因此我们必须采取更为完善的措施，保证鸡群生活在更优良的环境下，为此笔者在开发智能鸡舍环境监控系统的同时，主要针对气候控制过程的逻辑关系进行了分析和设计，实现对鸡舍环境的智能控制，科学、合理地控制影响鸡群生长的各种环境因子。此关系的建立可以优化鸡舍内环境，有效的对鸡的疾病进行预防。提高养鸡业的科技水平和综合能力，促进家禽养殖业的增产增收、增效和实现家禽养殖自动化管理。2、鸡舍气候控制过程运行原理在整个

3、系统设计中，我们分成了以下几个模块：系统设置模块、报警系统模块、控制逻辑模块、曲线显示模块、视频监控模块；而在我们的系统中，控制逻辑部分的设置是系统的核心模块，包括基本的针对控制单条件环境因子进行设计，另外针对更加细微的控制环境，能进行多环境因子的综合调节，实现复杂的设备控制逻辑；因此，我们对每一个控制过程做以下详细的分析。环境控制涉及到许多不同的控制过程，每个控制过程又或多或少地与其他控制过程有关联，因此不能只是就某一个控制过程而片面的解释，割裂了它和其他过程之间的关联关系，如图1就表示了每个控制过程和其他过程之间的影响关系（单箭头表示过程之间的相互辅助关系，双箭头表示过程之间的冲突关系，影

4、响每个控制过程的其它因素注明在括号里）。图1控制过程之间的关联关系12.1加热过程加热过程主要由温度条件控制其运行，但是，其他因素在加热过程中也起着作用，鸡最适宜的温度为1525，在鸡舍中，温度是影响鸡群调节的主要因素。温度过高、过低，均影响其产热和散热的水平，因此在两个临界温度范围之间的温度是适中的温度舒适区。鸡对冷热的适应性因鸡龄、类型和品种而有差别。温度若超过一定限度或发生急剧变化，都会给鸡的生理带来危害。影响加热过程运行的除了温度之外，还有其他一些因素主要包括：通风窗、风机、时间、喷雾过程；程序设计时，设置白天和夜间加热过程运行控制的温度条件。同时，把一天分成几个时间段，为每个时间段设

5、置自己的加热过程的运行条件。并且在加热过程运行的同时，风机必须被停止，而且如果鸡舍需要打开通风窗，通常加热过程停止运行，但是根据实际情况，比如在高湿低温的情况下，可以采取开窗，加热过程继续运行的方法，这些都是通过程序设计来实现它们之间的不冲突。2.2降温/喷雾过程降温/喷雾过程可以分为两种情况，一是降低舍内的绝对温度，使鸡只周围的环境温度达到理想温度；二是降低鸡只的体感温度，影响鸡只体感温度的主要因素有鸡只上方空气流速、鸡舍的湿度、鸡群的日龄2。针对第一种情况，我们采取湿帘或喷雾的方法；在鸡舍一端或是两端安装湿帘，通过不断淋湿湿帘，产生湿表面来吸收空气种的热量，而在鸡舍另一端利用风机不断排气，

6、这样舍外热空气不断通过湿帘，达到降温的目的。第二种情况，我们采取纵向通风的方法；打开风机以及风机对面的侧窗，考虑不同季节，鸡群对通风量的要求，可以搭配不同的风机使用，以便于在不同季节根据通风量要求使用不同数量、不同流量的风机3。2.3补光过程适宜的光照能提高蛋鸡的产蛋量，加快鸡的增重速度，一般鸡舍内适宜的光照强度为510klux。影响补光过程运行的因素以及气候控制过程：光照、时间、遮阳过程；根据鸡群在育雏期、育成期、产蛋期对光照强度要求的不同，以及自然光照的长短，设置补光灯开启/关闭的时间；根据光照强度的大小来配合遮阳网的展开和卷起。值得注意的是补光过程对鸡群的饮水也产生了一定的影响，补光过程

7、的操作运行能控制饮水系统阀门的开启或关闭，两者之间存在着一定的耦合关系2.4遮阳过程遮阳过程在鸡舍气候控制中大致有三种用途：用来减少辐射强度、用来降低舍内温度、在某一特殊的时间段内用来保存温室的热量。在鸡舍的向阳面、太阳光直射的门窗和鸡舍进风口搭设遮阳网，避免阳光直射。空气经遮阳网后变凉爽进入鸡舍，可降低舍内温度23。在加热运行过程中，可以利用遮阳网保存鸡舍内的热量不外放。影响遮        阳过程的运行控制的因素有：温度、光照以及时间；遮阳网根据温度、光照条件来决定是否应该展开或卷起遮阳网。遮阳过程可以在无需运

8、行控制条件的情况下根据时间来进行操作，同时，必须为需要运行遮阳网来帮助防止鸡舍内的热量散失设置运行时间范围。2.5通风过程我国某些地区，夏季气温高，持续时间长，属于湿热性气候。通风是一种应用空气对流原理使鸡只增加舒适感的方法。在一些传统的通风方式中，它存在着通风不均匀、容易产生死角、容易造成鸡舍间交叉感染疾病等不缺点，因此我们采用一种更全面科学的通风的方式，它是利用风机和通风窗进行通风的一种过程，它避免了由于改善鸡舍温度和湿度，而产生另一个问题。影响通风过程运行的因素有：温度、湿度、时间、通风窗、风机、降温过程、循环通风过程、特殊通风过程。2.5.1通风窗的运行控制影响通风窗运行的因素或气候过

9、程：根据鸡只不同时间对温度要求条件的不同，我们可以把一天分为几个时间段，然后对每个时间段有不同的通风窗运行的温度条件设置。通风窗和风机配合运行程序。降温过程、除氨过程可影响通风窗的开度水平2.5.2风机的运行控制影响风机运行的因素或气候过程：根据设置白天和夜间开始、停止运行的温度条件来控制风机的运行。风机可以与降温过程中的湿帘运行联系起来。风机可以与除氨过程联系起来。通过特殊通风、循环通风过程运行来启动特定的风机运行。2.5.3循环通风过程运行控制循环通风过程是强制将鸡舍内的污浊空气排出,或是混合鸡舍内的空气，达到一定的均衡，利用通风窗和风机配合进行通风过程，在此过程中需要考虑的因素有：主要是

10、根据时间来运行，设置循环通风的启停时间，同样，在该时间范围内设置循环通风的运行周期时间长度和周期间的间隔时间。设置循环通风的湿度条件，当达到设定的湿度水平时，循环通风开始运行；在达到鸡舍适宜的湿度水平时，循环通风便会停止。设置鸡舍内外的最低温度值，当达到定义的鸡舍内外最低温度条件设定值，循环通风便会停止；设置常规传感器的测定值作为启动和停止循环通风的条件。与降温过程一起联合起作用。2.5.4特殊通风过程运行控制特殊通风过程是将鸡舍的污浊空气排出，利用通风窗和风机配合进行，根据不同的条件设置几个不同的特殊通风程序，在此过程中需要考虑的因素有：设置特殊通风过程的开始时间和每次运行的时间长度。根据定

11、义的鸡群适宜的温度条件，当达到最低温度时，特殊通风便会停止运行。2.6除氨过程鸡舍内的环境由于粪便、鸡舍内垫物反复利用和通风不良等情况会促使氨浓度增高，若空气中氨气的超过一定的浓度，并长期的保持下去，将会危害鸡的生理，降低鸡的抵抗力；有研究表明，即使有必要的氧，空气中氨的浓度如果达到20ppm，鸡易患呼吸器官疾病；50ppm时，会使得鸡的眼睛发炎；75ppm以上时，会妨碍肉用仔鸡的发育。因此，鸡舍内氨的浓度必须控制在20ppm以下4。影响除氨过程运行的的因素有：氨气浓度、湿度、时间、通风过程（通风窗、风机）；通过一定的时间积累，检测舍内氨气的浓度值，根据定义的氨气浓度水平，配合通风过程的运行来

12、满足鸡群的生活环境，进行除氨过程的操作；并且可以根据氨气检测点的不同，打开不同位置的通风窗和风机；由于鸡舍内的湿度水平和氨气浓度之间还存在着一定的联系，舍内太高的湿度水平会导致氨气浓度的增大，因此当湿度达到某一值时，检测氨气在舍内的浓度含量。2.7喂食过程鸡群在不同的发育阶段所消耗的能量不同，因此需要制订一个食物量的大概标准，喂食应定时、定点、定量，避免吃不完或是吃不饱。用户可以根据鸡只在各个阶段的身体发育状况改变喂食的种类和数量，为它制定科学的喂食程序。影响喂食过程运行的因素有：时间、鸡群的发育状态、饲槽；3、鸡舍气候控制过程的运行设置3.1加热过程运行程序设计程序运行依据的控制条件参数为鸡

13、舍内的一个温度传感器或多个温度传感器的平均值。运行条件的设置，用户可以为其设定白天和夜间不同的运行温度条件，或者把一天分成几个时间段，为每个时间段设置不同的温度条件设定值。并且其中要考虑通风窗打开的时候是否运行加热系统，或是风机开启的时候是否需要停止加热系统。3.2降温/喷雾过程运行程序设计此系统主要是进行降低温度或增加鸡舍的湿度水平。程序设置运行条件：过程开始运行时间的设置、停止运行的时间设置；温度高于设定值以及湿度低于设定值时开始运行此过程；温度降低的累积值以及湿度增加的累积值达到设定值时停止此过程；温度低于设定值以及湿度高于设定值时停止运行此过程；温度高于某一值时系统不运行确定为设备出故

14、障；但是在使用此系统进行鸡舍加湿的同时，必然会导致温度的降低，因此我们提供了全面的运行条件设置，即多因子之间相互关联、相互影响的情况，以保证在加湿过程和降温过程协调运行。不至于造成当改善鸡舍湿度或温度时，而产生另一个问题。用户可以根据需要设置运行的条件，实现设备之间的协调运行。3.3遮阳网系统运行程序设计遮阳网是用来提供遮阳的，程序设计可以在定义的温度和光照条件得到满足的情况下开始运行遮阳网；也可以在无条件控制的情况下，设置展开和卷起遮阳网的时间；在鸡舍保温的过程中，可以设置独立运行的保温过程运行程序，用户可以自己定义开始、停止运行遮阳网的时间。3.4通风系统的运行程序设计3.4.1通风窗的设

15、计鸡舍的通风窗主要在鸡舍的通风过程、除氨过程中使用。通过控制通风窗的运行可以控制鸡舍的温度、湿度以及氨气浓度。原本打开和关闭通风窗是一种机械过程，但是由于通风窗在不同的过程中使用，而产生了通风窗运行的差异。根据温度、湿度、氨气浓度条件运行通风窗的程序，在白天和夜间设置开窗的温度条件值，并且可以在一天内设置几个时间段，用户可以为每个时间段设置操作窗户的温度条件值，并为鸡舍的累积湿度过程的运行设置温湿度条件值，来控制通风窗的开启；根据风力和降雨的程度，设置通风窗的开度水平，每个开度水平之间设置暂停时间，来保护通风窗不至于因为某些环境因素的变化而连续的执行开关操作。3.4.2强制通风的运行程序设计强

16、制通风过程是通过控制风机和位于鸡舍侧面的通风窗的运行来完成的。其中包括风机的运行程序设计、循环通风的运行程序设计以及特殊通风的运行程序设计。风机的运行程序设计：风机是否被激活；设置白天和夜间能操控风机运行的温度条件值；并且设定在风机和降温过程联合起作用的时温度条件的设定值；通过程序设置可以使风机配合循环通风过程或是特殊通风过程一起运行，以协调运作达到最佳效果。循环通风过程的运行程序设计：要设置一个运行操作的时间范围以及一次操作的时间长度并且在改变不同运行操作之间的等待时间；定义循环通风过程运行的湿度和常规传感器条件值；定义舍内外温度低于设定值时，循环通风过程停止运行。特殊通风过程的运行程序设计

17、：设置特殊通过过程的运行时间，以及一次操作的运行时间长度；根据设置的温度传感器和常规传感器值条件值，停止特殊通风过程的运行。3.5氨气处理过程的运行程序设计氨气处理过程主要是清洁鸡舍内的空气，此过程的运行程序设计：设置氨气检测点的时间范围；处理过程中检测点的数量；以及设置每个检测点测定氨气浓度所需要的时间。3.6喂食过程的运行程序设计喂食过程的运行程序设计：用户可以根据需要设置哪个饲槽处于喂食状态；设定每日鸡群需要的食物量；以及设置鸡群采食的时间长度；4、结束语鸡舍气候环境是一个多变量、多耦合、非线性、大滞后的动态系统，系统设计是通过传感器实现对鸡舍内外环境参数以及鸡群生长信息的采集，通过对数据进行分析处理，并根据相关控制逻辑判断，针对相应的外部控制设备进行控制，以实现对鸡舍环境的自动调节，为鸡群提供最佳的生长环境。控制逻辑部分通过对环境因子之间的相互关系，以及设备之间的结合和冲突关系，我们采用了智能的控制逻辑算法，避免了设备之间的冲突，为鸡群提供了良好的生长发育，根据鸡群不同的生长阶段，执行不同的操作，以提高养