智慧动物生产学-课件 第6章 智能畜牧场规划与设计

第6章

智能畜牧场规划与设计第二部分

智慧规划与环控CONTENTS目录6.1

计算机辅助场区设计6.2

能源优化与管理系统设计计算机辅助场区设计6.1

设计准确性与可视化提升计算机辅助设计通过精确的数字建模和参数化设计，避免手工绘图的尺寸误差，实现二维与三维图形的直观呈现，使场区布局、建筑结构等细节清晰可见，提升设计精度。

绘图效率与质量优化相比手工绘图需频繁配合工具、手动计算比例尺及反复修改，计算机辅助设计可通过复制、粘贴、撤销等功能减少重复劳动，利用块图库快速插入设备图形，显著提高绘图效率与图纸质量。

资料管理与传输便捷化设计文件可以dwg、dwt等格式存储于电脑或硬盘，便于保存、复制和重复利用，通过网络实现快速传输与共享，解决手工图纸易损坏、难复制的问题。6.1.1计算机辅助场区设计6.1计算机辅助场区设计

01CAD软件定义与主流工具CAD（计算机辅助设计）是利用计算机自动化技术绘制2D图纸和3D模型的方法，广泛应用于建筑、机械等领域。国外主流软件有AutoCAD、SOLIDWORKS等，国内有中望CAD、浩辰CAD等，养殖场设计常用AutoCAD、中望CAD等。

02CAD绘图核心特点具备高效绘图能力，通过命令行、工具栏等实现快速图形创建与编辑；图纸质量高，支持标准化标注与图层管理；资料保存方便，可长期存储并通过网络传输，大幅优于手工绘图。

03CAD二维绘图功能基本功能涵盖绘图（点、线、圆等）、辅助工具（栅格、正交、对象捕捉）、编辑（移动、复制、旋转）、注释（尺寸标注、文字注释）、图层管理及输入输出；用户界面包含标题栏、工具栏、绘图窗口、命令行等模块，操作便捷。6.1.1计算机辅助场区设计——CAD软件应用6.1计算机辅助场区设计

场地规划设计绘制总平面布置图、立面图、剖面图等，明确养殖区、饲料储存区、办公区等功能区布局。例如平面图标注各区域位置及面积，立面图展示建筑物外观细节，剖面图呈现畜舍内部结构与通风、供暖系统。

畜舍结构设计设计墙体、屋顶、地面等结构，确保保温隔热性能，满足动物生理需求。如猪舍墙体采用保温材料，屋顶选择单坡式或双坡式以适应通风与排水，地面做防滑、防潮处理。

畜栏与辅助系统设计根据养殖品种和规模设计畜栏尺寸、材料及门、地面等要素，绘制喂食、饮水、粪便处理、通风、光照等辅助系统布局图，确保动物福利与养殖环境稳定。6.1.1计算机辅助场区设计——CAD在养殖场中的应用6.1计算机辅助场区设计

选址与场区布局选址需考虑地形、水源、交通、粪污处理等因素；场区布局严格区分生产区、生活管理区、隔离区，净道与污道分离，生产区猪舍按公猪舍、妊娠母猪舍、育肥猪舍等顺序从上风向至下风向排列。

五段式饲养工艺流程分为空怀配种、单体妊娠、产仔哺乳、仔猪保育、生长育肥五个阶段，实现流水式养殖，具有断奶母猪复膘快、配种率高、繁殖率高等优点，每个阶段按规定工艺转群。图1五段式养猪场工艺6.1.1计算机辅助场区设计——养猪场设计6.1计算机辅助场区设计

猪群组成与栏位数计算以繁殖母猪头数为基础，按公式计算各阶段猪群数量（如妊娠母猪Ti=T×2.34×86/365），结合饲养日与消毒日计算圈栏数（如泌乳母猪栏=Ti×(35+7)/35），确保栏位合理配置。

建筑设计要点猪舍屋顶可采用单坡式、双坡式、拱形等，猪栏有单列式、双列式及楼房式，楼房式养猪可节约土地（万头规模仅需0.67hm²）、实现高度自动化，但前期投入较高。6.1.1计算机辅助场区设计——养猪场设计6.1计算机辅助场区设计图2猪舍屋顶形式

选址与鸡舍类型选址需远离居民区、交通要道，靠近清洁水源并考虑主导风向；鸡舍按饲养目的分为种鸡舍、育雏舍、肉鸡舍等，按饲养方式分为平养、笼养（平置式、重叠式等），按建筑形式分为开放式和密闭式。

鸡舍面积与饲养密度饲养密度决定鸡舍面积，如0-3周雏鸡50-60只/m²，产蛋鸡笼养2-3只/笼，密度过高易引发疾病，过低增加成本，需根据养殖规模和阶段合理设计。

建设项目构成与建筑设计主体建筑包括各阶段鸡舍及饲料加工厂，辅助建筑有消毒室、兽医室、粪污处理设施等；鸡舍屋顶多为单坡或双坡式，高度2.5-3.0m，跨度9-12m，地面高于室外0.3-1.0m以防潮，通风采用抽风或送风形式，粪污处理采用机械化刮粪与粪池收集。6.1.1计算机辅助场区设计——养鸡场设计6.1计算机辅助场区设计

定义与传统设计问题BIM（建筑信息模型）以项目信息数据为基础建立数字模型，支持全周期数据化管理。传统养殖场设计存在设备质量、成本、工期等不可控问题，“交钥匙工程”中投资方对设计施工过程透明度低。

常见软件包括AutodeskRevit（三维建模与协同设计）、BentleyMicroStation（大型项目规划）、广联达（造价管理）、鲁班（工程管理数字平台）等，支持多专业协同与全流程数据集成。

技术特点与应用优势可视化呈现：将二维线条转化为三维模型，提升沟通直观性；协同作业：多专业同步设计，减少碰撞问题；模拟分析：可模拟光照、通风、造价等；持续优化：结合投资回报分析，支持方案比选与个性化设计，有效解决传统设计痛点。6.1.2BIM技术6.1计算机辅助场区设计能源优化与管理系统设计6.2

空气源热泵吸收空气中低温热能，经压缩机转化为高温热能，运行成本为电热水器1/4、燃气热水器1/3，全年能效比2.0-3.2，最低运行温度可达-30℃，安装便捷，无需专用房间和冷却水系统。

水源热泵利用地表浅层水源，以少量电能输入将低位热能转换为高位热能，水体温度全年恒定，能效比4-6，受地形条件限制，需考虑水资源状况和政策，关注地下水抽灌问题。

地源热泵利用地球表面浅层地热资源，消耗少量电能实现能量转换，冬季从土壤取热供暖，夏季将室内热量转移到土壤，能效比超4.0，属清洁能源技术。图4空气源热泵6.2.1节能设备应用——制热/制冷设备6.2能源优化与管理系统设计

磁悬浮蒸发制冷机结合蒸发式冷却器与循环冷却塔，采用磁悬浮轴承技术，无机械接触摩擦，能效比超6.5，综合部分负荷性能系数达12.0，节能40%-60%，单制冷机组需配合热泵冬季使用。

智能控制局部加热设备包括红外线取暖灯、电热板等，设定动物最佳温度阈值，通过温度传感器监测调节加热输出功率，减少环境温度波动，降低能源消耗，为动物创造适宜温暖环境。图5磁悬浮蒸发制冷机6.2.1节能设备应用——制热/制冷设备6.2能源优化与管理系统设计

负压风机适用于大面积及高密度养殖，抽取舍内空气形成负压，促使外界新鲜空气进入，能耗低、节能性高效、寿命长，安装简便，对建筑结构影响小。环流风机安装在墙壁或天花板上，促进空气流通与室内外交换，减少局部过热，噪声低、结构简单，便于维护和清洁。

冷风机/水帘风机利用水蒸发吸热原理降温，提升空气湿度，优化空气质量，需配合负压纵向通风系统，风机和湿帘分别安装在房间两端，在水资源充足、空气湿度较高地区首选。

精准通风管道通过安装送风管道将风精准送到动物活动区域形成有效风速，可采用PVC管作为局部送风管道，适应于配怀舍、育肥舍等对降温要求较高的猪舍。

EC节能风机电子换向风机，电和控制一体化，无需变频器，与环控器智能联动，效率高达90%，交流电机效率仅20%-70%，防护等级达IP66，耐用可靠，降低故障率和维修成本。6.2.1节能设备应用——通风降温设备6.2能源优化与管理系统设计

养殖场对节能灯具的需求需满足节省能源和提供合适光照环境的需求，应具备可调节亮度功能，适应动物不同生长阶段和活动需求，且需有良好防水防尘性能，抵抗氨气等腐蚀性气体。

LED灯具的优势高能效、长寿命、低热量输出，比传统白炽灯和荧光灯更节能，可根据不同动物需求选择不同波长、色温、强度的照明方案，如全光谱照明模拟自然光助力动物生产和健康。

选择节能灯具的标准波长上，繁殖动物可选全光谱或特定促进生长繁殖的波长；色温方面，暖光（2700-3000K）适合家禽，冷光（5000-6500K）可能适合水产养殖；还需考虑防水防尘、耐腐蚀及与智能控制系统集成能力。

安装使用注意事项安装位置确保均匀分布，避免暗角和过亮区域；选择具有高能效等级认证的灯具，如大面积照明选LED条灯/面板灯，小范围或点状照明选LED球泡灯，易爆环境选LED防爆灯；定期清洁灯具以保持最佳性能和光照效果。6.2.1节能设备应用——节能灯具6.2能源优化与管理系统设计

电能源消耗耗电设备包括动力设备（风机、水泵等）、照明设备、智能监控设备及其他辅助设备，每头猪基础电力需求3-5W，高附加值养殖环境电力消耗显著提高，受饲养种类、规模、密度、环境控制标准等因素影响。

天然气能源消耗具有方便、安全、经济和环保特点，供应依赖输送管道，小型和中型养殖场多使用液化石油气，使用量受养殖场规模、饲养方法、季节变化等影响，存在因使用方式和管理不善导致的浪费问题。

水资源消耗用于动物饮用、喷淋降温、冲洗消毒等，水质不达标会影响动物生产性能和健康，夏季喷雾降温需控制雾化程度和喷雾周期，清粪方式影响用水量，水冲清粪、水泡粪、干清粪污水排放量平均每头猪每天分别约为50L、20L和12L。6.2.2能源监控系统——能源结构与耗能环节6.2能源优化与管理系统设计01数据采集与处理通过传感器、仪表等采集能源使用、碳排放、环境参数等数据并传输到处理模块，进行数据清洗、转换、聚合等处理，为分析和理解数据奠定基础。02能源监测与展示对处理后的数据进行实时评估，判断能源使用和碳排放是否超出安全或合理界限，通过图表等可视化手段展示数据，使用户直观了解能源使用情况、趋势和相关关系。03能源控制与报警处理基于数据分析结果调整设备运行状态、控制能源消耗，当检测到能源使用异常或碳排放超预期时触发报警信号，通知管理人员及时处理。04数据存储、系统管理与日志记录将处理后的数据存储到数据库以便后续分析查询，对系统进行配置、设备和用户管理等维护工作，自动记录能源消耗异常、碳排放异常、能源控制行为数据等日志。6.2.2能源监控系统——能源监控系统基本功能模块6.2能源优化与管理系统设计思考题1.在设计养殖场时，相较于传统手工绘图，计算机绘图展现出哪些优势？2.在设计养殖场时，相较于autoCAD，BIM技术有哪些优势？

3.设计养殖场包括哪些步骤？4.目前，养殖场最常用的节能设备有哪些