CN112015216A - 养猪场环境控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种养猪场环境控制系统及方法，采集养猪场环境数据；对所述环境数据进行处理，养猪场内的电气控制设备根据所述控制指令执行相关动作，实现养猪场内环境调控；同时，将所述环境数据的处理结果反馈至终端设备。本发明可以实时监控养猪场内的环境数据，并实时调控养猪场内的环境，从而有利于促进猪的生长、发育。

Description

养猪场环境控制系统及方法

技术领域

本发明涉及养猪场环境控制技术，特别是一种养猪场环境控制系统及方法。

背景技术

生猪养殖效益不仅受市场、猪种、养殖规模以及饲养管理等因素的影响，在很大程度上与养殖环境也密切相关。猪生长适宜温湿度环境为高温不超过33℃、相对湿度30％；中温不超过31℃、相对湿度50％；低温为28℃、相对湿度75％。高温高湿能促进微生物孳生繁殖，导致疾病的发生和饲料霉变。但空气也不宜过分干燥，特别是高温时，干燥会影响黏膜和皮肤的防卫能力。相对湿度35％以下，易引起呼吸道疾病，防止舍内潮湿和过分干燥也是自动控制管理的一项重要任务。如何实时调节环境参数，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种养猪场环境控制系统及方法，实时调节养猪场内环境参数。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种养猪场环境控制系统，包括：

多个传感器，用于采集养猪场环境数据；

第一处理器，用于对所述环境数据进行处理，并将处理后得到的控制指令传输至执行模块；

执行模块，用于根据所述控制指令执行相关动作，实现养猪场内环境调控；

第二处理器，与所述第一处理器远程通信，将所述第一处理器处理结果反馈至终端设备。

所述多个传感器分别用于采集养猪场内的温度、湿度、二氧化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度。

所述多个传感器均通过标准MODBUS-RTU通信协议与第一处理器进行数据通信。

所述执行模块包括养猪场内的前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备、水泵、供热设备；

当养猪场处于高温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机开启，所述湿帘风机、除湿设备、制冷设备开启；

当养猪场处于中温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、除湿设备开启，湿帘风机、水泵、供热设备、制冷设备关闭；

当养猪场处于低温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备关闭，供热设备、除湿设备开启；

当所述养猪场处于高温中湿环境时，前窗风机、后窗风机、湿帘风机、水泵、制冷设备开启，供热设备、除湿设备关闭；

当所述养猪场处于高温低湿环境时，前窗风机、后窗风机、供热设备、除湿设备关闭，湿帘风机、水泵、制冷设备开启；

当所述养猪场处于中温低湿环境时，前窗风机、后窗风机开启，供热设备、除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭；

当所述养猪场处于低温低湿环境时，供热设备开启，前窗风机、后窗风机开启，除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭。

所述第二处理器与云端服务器通信。

当所述第一处理器判断所述第二处理器发送的数据与设定的数据不一致时，判定第二处理器离线，或者第一处理器与第二处理器之间的通讯断开。

所述第一处理器为PLC，第二处理器为智能模块FBOX。

本发明还提供了一种养猪场环境控制方法，其包括：采集养猪场环境数据；对所述环境数据进行处理，养猪场内的电气控制设备根据所述控制指令执行相关动作，实现养猪场内环境调控；同时，将所述环境数据的处理结果反馈至终端设备。

所述环境数据包括养猪场内的温度数据、湿度数据、二氧化碳浓度数据、氨气浓度数据、硫化氢浓度数据。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1、本发明可以实时监控养猪场内的环境数据，并实时调控养猪场内的环境，从而有利于促进猪的生长、发育；

2、本发明将环境控制与电气设备控制结合起来，利用养猪场内现有设备以及处理器的数据，调控环境参数，成本低，容易实现，实用性强；

3、智能模块FBOX可以实现设备数据管理和智能控制。

附图说明：

图1为环控系统工业互联网数据传输流程图；

图2为智能模块FBOX设备接口功能图；

图3为养猪场环控设备系统功能流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，养猪场环境参数控制采用智能远程控制模块、西门子PLC程序控制、工控机远程操作的全自动无线传输模式实现，利用传感器、采集器、控制器通信网络、电脑终端实现精确的自动化管理，特别是实现了猪场内温湿度、二氧化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度自动监测，实现全自动通风换气、湿帘、天窗、供料、清粪等设备的智能控制，并将所有数据通过无线通信传输方式传输至终端设备(如PC机或移动终端等)，实现远程数据交互和自动控制。

从图1可以看出，本发明实施例的环境控制系统(简称环控系统)中，FBox与PLC、互联网云平台、移动手机端通信；移动手机端可以与环控设备(即执行机构)通信，通过移动手机端可以向环控设备发送相关控制指令；同时，环控设备还可以与总监控室电脑端通信，总监控室电脑端与PLC通信，即环控设备也可以通过总监控室电脑端从PLC获取控制指令。

如图2，互联网云平台即云端服务器，云端服务器可以与PC客户端、移动客户端、OPC端口通信，FBox还可以通过以太网接HMI设备(人机接口设备)。

养猪场室内空气温湿度、二氧化碳浓度、硫化氢浓度自动监测的数据通过PLC数据转换处理，使猪场室内湿帘、天窗、风机、加热、供料、清粪等电气控制设备实现自动启动与停止，同时保留了全部的就地手动控制功能。所有数据通过智能无线通信模块FBOX传输到控制中心电脑上，工控电脑安装上位机组态软件，软件画面的操作实现猪场内所有设备的参数设置与启停功能，硬件配置的传感器、行程限位开关、特别是先进的温湿度传感器为实现自动化程序控制提供了有力的保障，同时具有本地和远程切换功能。

本发明主要监测的参数可以包括：室内温湿度、氨气浓度，光照，通过数字通信技术和配套的监控软件，可以实时监测各个圈舍内温湿度数据、氨气浓度、H2S浓度、光照度等参数，并通过上位机监测软件进行自动记录、存储、生成报表、数据导出、报警等，实现猪舍环境24小时全程监控。

温、湿度传感器分别检测环境的温度值和湿度值，将环境的温度和湿度转换成数字量，并将结果传送给PLC，PLC将传感器检测的温度值与设定的温度值进行比较，根据其偏差值的大小自动控制加温或者降温设备的数量以及工作时间，从而调节环境温度的变化。通过上位机设置输入温、湿度允许变化的上、下限值，在正常情况下，应保持温、湿度介于上、下限值之间，当温湿度超限时，报警灯亮，同时执行机构动作，直到温度和湿度达到标准范围内为止。执行机构包括加热、制冷、加湿、风机等设备，PLC通过继电器接各执行机构，对执行机构进行控制，通过控制继电器的工作状态，执行相应的控制操作，从而实现对环境温、湿度的检测和控制，PLC还可与上位机(PC机)通信，实现温度、湿度的打印、分析等功能。

PLC按照所采集的各项环境数据实现不同温湿度情况下各设备的启停控制。猪舍处于高温高湿的环境，则,前、后窗、后窗风机、降湿(除湿设备)、制冷设备(制冷装置)开启；湿帘风机、水泵、供热设备关闭。猪舍处于中温高湿的环境，则前、后窗、降湿设备开启；后窗风机、湿帘风机、水泵、供热、制冷设备关闭。猪舍处于低温高湿的环境，则前、后窗、后窗风机、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭；供热、降湿设备开启。猪舍处于高温中湿的环境，则前、后窗、湿帘风机、水泵、制冷设备开启；后窗风机、供热、降湿设备关闭。猪舍处于高温低湿的环境，则前、后窗、后窗风机、供热、降湿设备关闭；湿帘风机、水泵、制冷设备开启。猪舍处于中温低湿的环境，则前、后窗开启；其他设备处于关闭状态。猪舍处于低温低湿的环境，则为供热设备开启；其他设备处于关闭状态。猪舍处于中温中湿和低温中湿的环境，所有设备处于关闭状态。

主电源供电配置电路受PLC程序控制，实现猪场内的天窗及前、后窗自动开关，充分采集自然光并自动调节猪舍温湿度。后窗风机有加速降温的作用，湿帘风机水泵有助于降温、降湿，在环境温度高、湿度低时，自动控制湿帘风机水泵的开启，猪场供热可采用地暖或者供热泵来提高猪舍温度。

智能控制模块FBOX接口示意图见图3，对所有电气设备按照所编写的PLC自动化程序进行有目的的控制，特别是具有上位机软件画面配置与操作功能，实现用户所需要求设置和修改数据功能。

Claims (10)

1.一种养猪场环境控制系统，其特征在于，包括：

多个传感器，用于采集养猪场环境数据；

第一处理器，用于对所述环境数据进行处理，并将处理后得到的控制指令传输至执行模块；

执行模块，用于根据所述控制指令执行相关动作，实现养猪场内环境调控；

第二处理器，与所述第一处理器远程通信，将所述第一处理器处理结果反馈至终端设备。

2.根据权利要求1所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，所述多个传感器分别用于采集养猪场内的温度、湿度、二氧化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度。

3.根据权利要求1所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，所述多个传感器均通过标准MODBUS-RTU通信协议与第一处理器进行数据通信。

4.根据权利要求1所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，所述执行模块包括养猪场内的前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备、水泵、供热设备；

当养猪场处于高温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机开启，所述湿帘风机、除湿设备、制冷设备开启；

当养猪场处于中温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、除湿设备开启，湿帘风机、水泵、供热设备、制冷设备关闭；

当养猪场处于低温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备关闭，供热设备、除湿设备开启；

当所述养猪场处于高温中湿环境时，前窗风机、后窗风机、湿帘风机、水泵、制冷设备开启，供热设备、除湿设备关闭；

当所述养猪场处于高温低湿环境时，前窗风机、后窗风机、供热设备、除湿设备关闭，湿帘风机、水泵、制冷设备开启；

当所述养猪场处于中温低湿环境时，前窗风机、后窗风机开启，供热设备、除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭；

当所述养猪场处于低温低湿环境时，供热设备开启，前窗风机、后窗风机开启，除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭。

5.根据权利要求1所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，所述第二处理器与云端服务器通信。

6.根据权利要求1所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，当所述第一处理器判断所述第二处理器发送的数据与设定的数据不一致时，判定第二处理器离线，或者第一处理器与第二处理器之间的通讯断开。

7.根据权利要求1～6之一所述的养猪场环境控制系统，其特征在于，所述第一处理器为PLC，第二处理器为智能模块FBOX。

8.一种养猪场环境控制方法，其特征在于，包括：采集养猪场环境数据；对所述环境数据进行处理，养猪场内的电气控制设备根据所述控制指令执行相关动作，实现养猪场内环境调控；同时，将所述环境数据的处理结果反馈至终端设备。

9.根据权利要求7所述的养猪场环境控制方法，其特征在于，所述环境数据包括养猪场内的温度数据、湿度数据、二氧化碳浓度数据、氨气浓度数据、硫化氢浓度数据。

10.根据权利要求7所述的养猪场环境控制方法，其特征在于，所述电气设备包括养猪场内的前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备、水泵、供热设备；

当养猪场处于高温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机开启，所述湿帘风机、除湿设备、制冷设备开启；

当养猪场处于中温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、除湿设备开启，湿帘风机、水泵、供热设备、制冷设备关闭；

当养猪场处于低温高湿环境时，所述前窗风机、后窗风机、湿帘风机、除湿设备、制冷设备关闭，供热设备、除湿设备开启；

当所述养猪场处于高温中湿环境时，前窗风机、后窗风机、湿帘风机、水泵、制冷设备开启，供热设备、除湿设备关闭；

当所述养猪场处于高温低湿环境时，前窗风机、后窗风机、供热设备、除湿设备关闭，湿帘风机、水泵、制冷设备开启；

当所述养猪场处于中温低湿环境时，前窗风机、后窗风机开启，供热设备、除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭；

当所述养猪场处于低温低湿环境时，供热设备开启，前窗风机、后窗风机开启，除湿设备、湿帘风机、水泵、制冷设备关闭。

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