CN105549647B - 移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统。包括刹车轮、机架、铰链、温度传感器、两个热源、温控电路、计算机和收放绳，四个刹车轮安装在机架底部的四角，机架通过刹车轮沿地面猪栏侧方的轨道移动，两个热源分别安装在机架沿移动方向的前后两侧，热源通过铰链和收放绳可展开或者收拢地连接到机架；每个热源的两端均悬挂有温度传感器，热源和温度传感器通过电缆经温控电路和计算机相连接，温控电路和计算机均固定安装在机架上。本发明可在不同猪栏间移动，可根据仔猪日龄自动控制局部环境温度。
Description
技术领域
本发明涉及了一种养殖监控系统，尤其是涉及一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统。
背景技术
环境温度是养殖环境的一个重要指标，直接影响家禽成活率，生长发育和生存状态，创造一个舒适的养殖环境对提高养殖效益具有重要意义。
生产中不同生长阶段的母、仔猪所需的环境温度不同：妊娠母猪等热区范围为16.2～27.5℃(王清义,王占彬(中国)，环境温度对仔猪、繁殖母猪及生长肥育猪的影响，黑龙江畜牧兽医，2002)，带仔母猪为16.2～24.7℃；而新生仔猪的等热区范围为36.0～37.7℃，哺乳仔猪为30.3～36.0℃，断奶仔猪为26.3～32.0℃(葛梦兰(中国)，楼层式现代化猪场生产工艺设计，四川农业大学硕士学位论文，2013)。哺乳期仔猪对于产房温度的需求随着日龄的增大而下降，出生几小时内仔猪的最佳温度为34～35℃，1～3日32～35℃，4～7日27～29℃，8～14日25～27℃，15～21日22～24℃，22～28日20～24℃(屈军梅(中国)，不同环境因子对仔猪生长影响的研究，饲料博览，2005)，,任何时间护仔栏均应能达到温度,达不到就应加温(田正伟(中国)，规模化养猪产仔舍的饲养管理要点，农业科技与信息，2005)。
不同对象对环境温度要求的差异性导致难以采用单一温度满足所有养殖对象的环境温度要求。而现有的采暖保温装置如电热地板、红外线灯、PTC保温箱或者是以上几种的组合等没有与单片机相结合，无法实时监测养殖环境温度并根据不同生长阶段母、仔猪所需的环境温度进行智能变温调控。
温度控制系统被广泛地运用于各行各业，最常用的设计方法是单片机结合PID控制器(吴渊(中国)，基于模糊PID的循坏水温度控制系统研究，电子科技大学硕士学位论文，2013)，可实现较精准的控制，目前的研究也比较成熟((张艳艳(中国)，基于PID算法和89C52单片机的温度控制系统，工控技术，2009))。
畜禽舍常用的供热设备有热水式，热风式和局部供热式三种，但由于装置体积大，常与养猪建筑结合等原因存在无法灵活移动的问题(蒋恩臣(中国)，畜牧业机械化，中国农业出版社，2005)。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，可以灵活移动并能智能变温调控在仔猪哺乳期的猪栏局部养殖环境温度。
本发明所采用的技术方案：
本发明包括刹车轮、机架、铰链、温度传感器、两个热源、温控电路、计算机和收放绳，四个刹车轮安装在机架底部的四角，机架通过刹车轮沿地面猪栏侧方的轨道移动，两个热源分别安装在机架沿移动方向的前后两侧，热源通过铰链和收放绳可展开或者收拢地连接到机架；每个热源的两端均悬挂有温度传感器，热源和温度传感器通过电缆经温控电路和计算机相连接，温控电路和计算机均固定安装在机架上。
所述的机架包括矩形框、机架平板、丝杆和手动转盘，刹车轮安装在矩形框底部的四角，矩形框的中部竖直安装有丝杆，机架平板通过螺纹套在丝杆中部，丝杆的顶端连接有用于手动控制旋转的手动转盘，机架平板的两端部穿出矩形框的两侧并安装有热源，机架圆环安装在矩形框顶部，通过转动手动转盘经丝杠副带动机架平板的上下运动。
所述的热源包括封闭管、小型风扇、加热器和热源圆环，封闭管的侧壁开有均匀分布的用于散热的通孔，封闭管两端内部均安装有一加热器，封闭管内部底面安装小型风扇；封闭管的一端铰接到所述机架的机架平板上，靠近封闭管的另一端处设有热源圆环，热源圆环通过收放绳连接到所述机架顶部的机架圆环。
所述的温控电路包括A/D转换器、固态继电器和单片机，四个温度传感器通过A/D转换器与单片机相连，热源通过固态继电器与单片机相连，单片机连接到计算机。
所述的热源展开放置时两个热源分别水平布置在猪栏的两侧，收放绳被拉伸到最长。
所述的热源收拢放置时均竖直布置在所述机架的矩形框侧壁，收放绳被拉紧到最短。
本发明系统采用单片机结合PID控制器智能控温，四个温度传感器感知外界温度并送入单片机，单片机通过PID控制器决定热源开断方式。
本发明具有的有益的效果：
本发明可在不同的猪栏间移动，可根据仔猪日龄自动控制局部环境温度，改善养殖环境，减轻劳动强度。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是图1热源5平放时的示意图。
图3是系统应用示意图。
图4是机架结构图。
图5是热源结构图。
图6是温控电路硬件框图。
图7是本发明系统的控制流程图。
图中：1、刹车轮，2、机架，3、铰链，4、温度传感器，5、热源，6、温控电路，7、计算机，8、收放绳。
201、矩形框，202、机架平板，203、丝杆，204、机架圆环，205、手动转盘。
501、封闭管，502、小型风扇，503、加热器，504、热源圆环。
601、A/D转换器，602、固态继电器，603、单片机，604、报警器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明包括刹车轮1、机架2、铰链3、温度传感器4、两个热源5、温控电路6、计算机7和收放绳8，四个刹车轮1安装在机架2底部的四角，机架2通过刹车轮1沿地面猪栏侧方的轨道移动，两个热源5分别安装在机架2沿移动方向的前后两侧，热源5通过铰链3和收放绳8可展开或者收拢地连接到机架2；每个热源5的两端均悬挂有温度传感器4，热源5和温度传感器4通过电缆经温控电路6和计算机7相连接，温控电路6和计算机7均固定安装在机架2上。
如图4所示，机架2包括矩形框201、机架平板202、丝杆203和手动转盘205，刹车轮1安装在矩形框201底部的四角，矩形框201的中部竖直安装有丝杆203，机架平板202通过螺纹套在丝杆203中部，丝杆203的顶端连接有用于手动控制旋转的手动转盘205，机架平板202的两端部穿出矩形框201的两侧并安装有热源5，机架圆环204安装在矩形框201顶部，通过转动手动转盘205经丝杠副带动机架平板202的上下运动。
如图5所示，热源5包括封闭管501、小型风扇502、加热器503和热源圆环504，封闭管501的侧壁开有均匀分布的用于散热的通孔，封闭管501两端内部均安装有一加热器503，封闭管501内部底面安装小型风扇502；封闭管501的一端铰接到所述机架2的机架平板202上，靠近封闭管501的另一端处设有热源圆环504，热源圆环504通过收放绳8连接到所述机架2顶部的机架圆环204。
如图6所示，温控电路6包括A/D转换器601、固态继电器602、单片机603和报警器604，四个温度传感器4通过A/D转换器601与单片机603相连，报警器604与单片机603相连，热源5通过固态继电器602与单片机603相连，单片机603连接到计算机。
如图2和图3所示，热源5展开放置时两个热源5分别水平布置在猪栏的两侧，收放绳8被拉伸到最长。
如图1所示，热源5收拢放置时均竖直布置在所述机架2的矩形框201侧壁，收放绳8被拉紧到最短。
本发明的具体实施例及其工作过程如下：
热源采用SZKQJRQ-FB型石英管加热器，温度传感器采用LM35型温度传感器，A/D转换器601采用ADC0809型A/D转换器，单片机603使用89C52型单片机，报警器604采用LZQ-12095型蜂鸣器，刹车轮1使用SRCA2型刹车轮，小型风扇502使用中联FG系列型风扇。
如图7所示，将本发明所研制的移动式局部养殖环境温度控制系统移动到指定的猪栏，旋转手动转盘205调节机架平板的高度以适应猪栏的高度，按图2的方式，将热源5放置到水平位置，具体的应用方式如图3所示，在计算机7上设定养殖环境中临界温度上限和临界温度下限，计算机7通过RS232传送给单片机603，单片机603保存用户设定的2个临界温度值，同时由4个温度传感器感知此时的养殖环境温度，先后经A/D转换器601转换为数字信号后送入单片机603再通过RS232通讯显示在计算机7上，单片机603通过PID控制算法决定开断热源5的方式，当温度传感器感知的最高环境温度高于临界温度上限时，断开热源5；当温度传感器感知的最低环境温度低于临界温度下限时，单片机603产生PWM波控制固态继电器的开断，决定热源5开启和断开的时间间隔，PWM的周期为10秒，系统由定时器控制不断刷新，实现实时的智能控温。
在系统内部设定系统的最低最高温度，即防止仔猪冻伤、灼伤的温度，当传感器感知的任何一个温度低于系统最低温度，开启热源加热，并通过单片机启动报警器；当传感器感知的任何一个温度高于系统最高温度，关闭热源，并通过单片机启动报警器；提醒饲养人员温度调节出现异常。本实施案例数据如下表所示：
表1临界温度上下限设置：
表2日期和仔猪日龄设置
| 当前日期 | 2015/12/3 |
| 仔猪出生日期 | 2015/12/1 |
| 当前仔猪日龄 | 2天 |
表3温度设置(仔猪出生第二天温度)：
| 临界温度上限 | 温度传感器1 | 系统最高温度 |
| 35.0℃ | 32.5℃ | 40℃ |
| 临界温度下限 | 温度传感器2 | 系统最低温度 |
| 32.0℃ | 32.5℃ | 10.0℃ |
| 最适温度 | 温度传感器3 | 偏差温度 |
| 33.5℃ | 33.5℃ | 0.5℃ |
| 当前平均温度 | 温度传感器4 | |
| 33.0℃ | 33,5℃ |
表1的数据是系统内部设定的临界温度上下限，系统的一个工作周期是从仔猪出生第0天到28天，也可根据实际需要修改临界温度上下限，延长或缩短工作周期，表2是系统根据用户设定的仔猪出生日期，自动记录仔猪日龄为2日，并根据仔猪2日龄调整临界温度上下限来进行环境温度的控制，表3是仔猪2日龄时，用户看到的某时刻实时数据，包括系统设定的临界温度上下限，最适温度(临界温度上、下限的均值)，当前平均温度(4个温度传感器的温度均值)，4个温度传感器温度值，系统最高温度和系统最低温度(用来防止仔猪的灼伤和冻伤)，偏差温度(最适温度与平均温度的差值)。
由此，本发明可在不同的猪栏间移动，可根据仔猪日龄自动检测温度并控制猪栏的局部环境温度，改善养殖环境，减轻劳动强度，具有突出显著的技术效果。
Claims (6)
1.一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：包括刹车轮(1)、机架(2)、铰链(3)、温度传感器(4)、两个热源(5)、温控电路(6)、计算机(7)和收放绳(8)，四个刹车轮(1)安装在机架(2)底部的四角，机架(2)通过刹车轮(1)沿地面猪栏侧方的轨道移动，两个热源(5)分别安装在机架(2)沿移动方向的前后两侧，热源(5)通过铰链(3)和收放绳(8)可展开或者收拢地连接到机架(2)；每个热源(5)的两端均悬挂有温度传感器(4)，热源(5)和温度传感器(4)通过电缆经温控电路(6)和计算机(7)相连接，温控电路(6)和计算机(7)均固定安装在机架(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：所述的机架(2)包括矩形框(201)、机架平板(202)、丝杆(203)和手动转盘(205)，刹车轮(1)安装在矩形框(201)底部的四角，矩形框(201)的中部竖直安装有丝杆(203)，机架平板(202)通过螺纹套在丝杆(203)中部，丝杆(203)的顶端连接有用于手动控制旋转的手动转盘(205)，机架平板(202)的两端部穿出矩形框(201)的两侧并安装有热源(5)，机架圆环(204)安装在矩形框(201)顶部，通过转动手动转盘(205)经丝杠副带动机架平板(202)的上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：所述的热源(5)包括封闭管(501)、小型风扇(502)、加热器(503)和热源圆环(504)，封闭管(501)的侧壁开有均匀分布的用于散热的通孔，封闭管(501)两端内部均安装有一加热器(503)，封闭管(501)内部底面安装小型风扇(502)；封闭管(501)的一端铰接到所述机架(2)的机架平板(202)上，靠近封闭管(501)的另一端处设有热源圆环(504)，热源圆环(504)通过收放绳(8)连接到所述机架(2)顶部的机架圆环(204)。
4.根据权利要求1所述的一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：所述的温控电路(6)包括A/D转换器(601)、固态继电器(602)和单片机(603)，四个温度传感器(4)通过A/D转换器(601)与单片机(603)相连，热源(5)通过固态继电器(602)与单片机(603)相连，单片机(603)连接到计算机。
5.根据权利要求1所述的一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：所述的热源(5)展开放置时两个热源(5)分别水平布置在猪栏的两侧，收放绳(8)被拉伸到最长。
6.根据权利要求1所述的一种移动式仔猪哺乳期局部养殖环境监控系统，其特征在于：所述的热源(5)收拢放置时均竖直布置在所述机架(2)的矩形框(201)侧壁，收放绳(8)被拉紧到最短。
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