畜禽養殖綜合環境測控系統

一、畜禽養殖綜合環境測控系統方案簡介

本套“畜禽養殖綜合環境測控系統”是由圣凱安科技根據客戶實際需求而設計的一套測控系統， 主要由上位機管理系統、自動化控制系統、數據采集系統、現場傳感器等部分組成。整套系統可以實現各種動物養殖場的綜合監控，包括室內的溫度、濕度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、光照強度、壓力等，同時可對室內的溫度、濕度、有害氣體濃度、光照度進行自動或手動控制，以營造一個適于動物生長生活的舒適環境，提高養殖的經濟效益。

以畜禽養殖及養殖場的綜合監測、監控為例：我國南北、東西方氣候差異很大，造成溫度、濕度及光照度等參數差別較大，東北、內蒙、青海等北方主要以防寒為主，長江以南則以防暑為主。畜禽養殖的形式依據飼養規模和飼養方式而定。畜禽養殖的建造應遵循“便于飼養管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫”等原則。

二、系統功能描述

通過綜合控制系統，可以實現對如溫度、濕度、氣體濃度、光照度等參數的自動調節與控制，同時提供手動控制支持，通過手動與自動的結合，達到較理想的控制，為動物營造舒適、健康的成長與生活環境，實現更好的經注效益。

養殖場的形式依據飼養規模和飼養方式而定，養殖場的建造應遵循“便飼養管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫”等原則。

通過綜合控制系統，實現對溫度、濕度、氣體濃度、光照度等自動/手動調節與控制，支持手動控制，為動物營造舒適、健康的成長環境，實現更好的經濟效益。

1、畜禽養殖場內溫濕度調節，保證舒適的溫濕度環境。

通過室內室外的溫度感器進行室風外對比，在炎熱夏季，當舍內溫度高于外界溫度時，可啟動風機進行空氣交換，降低舍內溫度，同樣當舍內濕度高開外界濕度且濕度較大時，也可通風排濕；在寒冬尤其是北方，需要對畜禽養殖進行保溫處理，適當時進行送暖（如太陽能、電熱爐、鍋爐供暖）等

（1）、溫度因素：

溫度是養殖場的成敗的關鍵因素。如果溫度過低，容易受涼而引起拉稀或產生呼吸道疾病等；

（2）、濕度因素

A 、空氣濕度的表示方法和養殖場水汽的來源空氣濕度簡稱“氣濕”，表示空氣中水汽含量的多少，說明空氣的潮濕程度。通常用相對濕度來表示，指空氣中當時的實際水汽量與同溫度下飽和水汽量之百分比（％）。舍內水汽的主要來源是呼出的水汽，可占舍內水汽總量的75％，特別是舍溫較高時，通過呼吸排出的水汽量很多。其次是空氣中的水汽，這部分水汽量因所在地區及天氣狀況而不同，一般占養殖場內水汽的10％～15％。此外，尚有地面、墻壁、水槽及墊料的水分蒸發量，占舍內水汽的10％～15％。 水汽在舍內的上部和下部較多，如養殖場保溫隔熱性不佳，水汽遇冷，易在寒冷物體表面凝結為水滴落到地面。

B、空氣濕度對動物的影響空氣濕度對動物的影響是與溫度相結合共同起作用的。在適溫時，氣濕對動物體體的熱調節機能沒有什么大的影響，因而對生產性能的影響不大。高溫時，動物體主要靠蒸發散熱，空氣的高濕度使動物體的蒸發散熱受阻，體熱易蓄積在體內，甚至使體溫升高，生產性能下降。

高溫低濕則有利于動物的蒸發散熱。因此，動物在低濕度的環境下能耐受更高的氣溫。低溫時，動物主要通過輻射、傳導和對流散熱，潮濕空氣的熱容量和導熱性均較高，因而使動物散熱量增加。同時，潮濕的空氣導致動物濕度加大，保溫性下降，失熱量加大，使動物感到更為寒冷，使飼料消耗增加，生產力下降，甚至凍傷。動物一般能耐受低溫低濕環境，只是飼料消耗量增加。

C、動物的適宜濕度 在適宜溫度時，相對濕度60％～65％，一般認為，40％～72％是動物的適宜濕度。動物的上限溫度隨濕度的升高而下降，氣溫28℃、相對濕度75％，溫度 31℃、相對濕度50％和溫度33℃、相對濕度30％條件下的生產性能相同。即相對濕度從75％下降到30％，相對于溫度下降 5℃。冬季相對濕度85％以上對動物有不良影響。在溫度29℃、相對濕度40％和80％，輕型動物日增重分別為14.9g和13.8g，重型動物日增重分別為30.6g和29.7g，飼料轉化率亦提高約 2.5％。高溫高濕能促進微生物孳生繁殖，導致疾病的發生和飼料霉變。但空氣也不宜過分干燥，特別是高溫時，干燥會影響黏膜和皮膚的防衛能力。相對濕度35％以下，易引起呼吸道疾病。

2、氨氣濃度對動物的影響

養殖場動物中氨氣對動物的影響。由于糞便中產生大量氨氣，當養殖場空氣中氨氣達20ppm(相當于15.2mg/m3)，持續6周以上，就會引起動物肺充血、水腫、動物群食欲下降，易感染疾病；如達50ppm，數日后動物發生喉頭水腫、壞死性支氣管炎、肺出血，呼吸頻率降低，并出現死亡。

所以，養殖場空氣中氨濃度要求控制在20ppm以下。從中我們可以看到室內空氣中低濃度氨污染對人體健康的危害。

說明：以上所涉及環境具體參數僅供參考，參數根據動物種類不同和動物的數量不同而不同，根據現場實際情況而設定環境監測參數！

3、通風換氣，保持舍內空氣清新。

畜禽養殖場中的空氣含有氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體，如果這些濃度過大、作用時間長，會使牛體體質變差，抵抗力降低，發病率升高等。所以應安裝通風換氣設備如風 機等，及時排出污濁空氣，不斷進入新鮮空氣。通過畜禽養殖內的氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體傳感器實時監測室內的相關氣體濃度，當濃度達到一定程度時，就要進 行通風換氣，保護舍內空氣流通與清新。通風換氣也要考慮對舍內溫濕度的影響，冬天選擇溫度較高時通風換氣，夏天選擇涼爽的夜晚或早晨通風換氣。

4、畜禽養殖場內光照度調節，保證充足的光照時間。

充足的光照時間是保證牛健康、快速成長，產奶的一個重要因素，對于陰天畜禽養殖內光線陰暗或冬季日照時間不足的情況，適當增加輔助照明，彌補天氣、季節因素光照度的不足。通過自動控制系統中的照度自動調節功能可以實現對畜禽養殖內照度的自由調節。

5、畜禽養殖場內壓力的監測

由于某些時候通風性差等原因，有可能造成畜禽養殖內壓力與外界存在差異，不利于內外氣體流通，這也是舍內有害氣體濃度過高的一個因素。當出現內外壓差時，應啟動相關設備進行通風換氣等以保證空氣流通。

6、畜禽養殖場視頻監控，隨時掌握現場，實況提高監管效率。

對于有條件的畜禽養殖可安裝視頻監控，以便隨進查看畜禽養殖內的情況，減少人工現場 巡查次數，提高生產效率。現在安裝視頻監控的投入已很少了，從科學養殖、提高養殖管理水平，實現現代化養殖的角度來看，視頻監控是現代化養殖業發展必然趨勢。

6、綜合的軟件監測平臺

為管理人員提供實時監測數據，為及時做出相關養殖調整和制定新的規劃方案提供數據支持。

三、智能監測軟件實現以下功能

主要對養殖室內的環境（溫度濕度壓力 氨氣濃度 二氧化碳濃度 光照濃度等）進行合理的控制體系！確保養殖場內環境的*標準要求，從而減少養殖場內病害的生長，大大降低了畜禽疾病帶來的危害和死亡，從而提高了畜禽的健康生長和生產，提高畜禽質量和產量！

（一）本系統由上位機軟件、溫濕度一體傳感器 、智能控制器等組成，通過RS485總線形式或通過網絡服務器無線形式將養殖場內環境溫濕度數據上傳到上位機，有上位機設定控制環境，從而去命令智能控制器實現對養殖場內設備的控制！

（二）綜合的軟件監測平臺，為管理人員提供實時監測數據，為及時做出相關養殖調整和制定新的規劃方案提供數據支持。

（三）、實現以下功能

（1）提供實時供每個監測點的溫濕度、氨氣、硫化氫、二氧化碳濃度、光照度、大氣壓力；

（2）提供歷史數據查詢，支持過去任一時段的數據查詢，對一些突發事件提供數據依據。

（3）提供歷史曲查看，通過對過去某一時段的變化趨勢觀察，可以總結出相應的變化規律，從中可以總結出一些寶貴經驗。

（4）提供實時報警功能，當監測到的任一個參數達到報警條件時，監測軟件會提供聲音和相應數值閃爍報警，為相關管理人員提供報警提示。

（5）數據自動儲，支持以Excel格式存儲，可長期保存，方便日后查找和參考。

（6）監測軟件采用工業組態平臺，具有性能穩定、功能豐富、組態靈活，擴展方便等諸多優勢。如可以根據畜禽養殖分布提供軟件界面，在界面上區分畜禽養殖位置、布局、每個監測點位置等按照實際布局安排，實現監測界面的生動形象，同時也為實際監測提供方便。

（7）監測軟件采用全中文操作，軟件安裝簡單，由電腦自動安裝即可完成，參數設置人性化，不需要復雜設置，不要需要專業知識，易于推廣與普及。

四、案例分析

該養殖場分布為異地型分布，總監控中心位置為異地，現將各試點養殖基地環境數據zui終上傳至異地總監控中心，

方案描述如下：

（1）、該養殖場現有180動物基地監測數據分別有溫度、濕度、二氧化碳三種物理量組成，

（2）、其中每個試點養殖場內分別安裝1個溫濕度監測點，1個二氧化碳監測點，1個氧氣濃度監測點、1個光照強度監測點、1個壓力監測點、1個氨氣監測點、1個高速攝像機（均帶有現場顯示功能）！

（3）、因為該項目距離比較遠，而有的地方沒有網絡，根據成本和現場網絡情況綜合考慮，zui終本項目有網絡的地方信號直接走網絡，無網絡的采用無線GPRS傳輸方式將數據上傳至總監控中心。

（4）、每個試點配采集報警數據傳輸主機一臺，用于傳感器的采集，數據蜂鳴器報警，無線GPRS數據發送，網絡傳輸等

四、監測方案總結

畜禽綜合監測系統在東北、華北、西北、華南等多處養殖大戶得到廣泛應用，提高了綜合監測的水平，為動物養殖的自動化和科學化起到了良好的效果，得到了養殖戶的歡迎與認可。