CN114831029B - 一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法，应用于封闭的养殖舍；排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；储氧项圈用于通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；所述甲烷回收子系统用于通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；新风子系统用于在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。本申请降低了排放到大气中的牲畜甲烷。

Description

一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法

技术领域

本申请涉及牲畜养殖领域，具体而言，涉及一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法。

背景技术

据统计，奶牛每年可排放高达110.7公斤的甲烷。在世界各地，每天有16亿头奶牛排放甲烷，这对全球变暖有着极其重要的影响。牛释放出的甲烷有90％至95％是通过口腔排出的，其余的5％至10％是以粪便和放屁的形式释放出来的。目前还没有对牛释放出的甲烷收集的方法。因此减低牲畜甲烷排放，对我国实现碳中和及碳达峰有积极作用。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法，能够回收养殖舍中的牲畜排放的甲烷，以降低排放到大气中的牲畜甲烷。

本申请实施例提供的一种种养殖舍甲烷的排放回收系统，应用于封闭的养殖舍；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

所述储氧项圈，用于通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

所述甲烷回收子系统，用于通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

所述新风子系统，用于在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述储氧项圈中设置有气流传感器、第一控制器和导气管，所述导气管中设置有阀门，所述储氧项圈的项圈主体通过所述导气管连接所述供氧鼻塞；

所述气流传感器，用于采集供氧鼻塞中的气流方向信号和气流速度信号，并将所采集的气流方向信号和气流速度信号发送至所述第一控制器；

所述第一控制器，用于接收所述气流方向信号和气流速度信号，并根据所述气流方向信号和气流速度信号生成一阀门控制信号，以控制导气管中阀门的开关状态；

所述阀门，用于根据接收的所述阀门控制信号确定开关状态，以控制所述导气管的通断。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述甲烷收集机构包括：由上隔离膜和下隔离膜围成的甲烷聚集层、甲烷传感器组和第二控制器；

所述甲烷聚集层，用于聚集养殖舍中的甲烷；

所述甲烷传感器组，用于收集养殖舍中的多个高度处的甲烷浓度信号，并将所述多个甲烷浓度信号发送至第二控制器；

所述第二控制器，用于接收所述多个甲烷浓度信号，并在所述多个甲烷浓度信号达到对应的目标浓度值时，控制所述甲烷回收机构回收所述甲烷聚集层中的甲烷。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述上隔离膜和下隔离模的顶部均设置有气阀；所述甲烷传感器组包括设置于上隔离膜顶部的上层甲烷传感器、设置与下隔离膜顶部的下层甲烷传感器；

所述下层甲烷传感器，用于采集所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度，以使所述第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，控制所述下隔离膜上的气阀打开，使甲烷进入所述甲烷聚集层；

所述上层甲烷传感器，用于监测所述甲烷聚集层中的第二甲烷浓度，以使第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述储氧项圈上设置有第一充气口；

所述排放回收系统还包括设置有倾斜面板的充气食槽，所述充气食槽包括充气槽、开设在所述倾斜面板上的进食口、以及设置在所述进食口处的单向开关门；所述充气槽上设置有第二充气口和引导机构；

所述单向开关门，用于在牲畜进食时打开，并在所述牲畜离开充气食槽时关闭，以使所述牲畜通过所述进食口进食；

所述充气槽，用于在牲畜进食时，通过所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述充气食槽还包括第三控制器；所述引导机构包括电磁铁；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜进食时，控制所述电磁铁得电，以及在检测到牲畜离开所述充气食槽时，控制所述电磁铁失电；

所述电磁铁，用于在得电时，吸附所述储氧项圈的第一充气口，以使所述第一充气口与充气槽上的第二充气口连接；以及用于在失电时，停止吸附所述储氧项圈的第一充气口。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述单向开关门，包括多个扇形单元和复位单元；

所述扇形单元，用于在牲畜外力的作用下向充气食槽内打开；

所述复位单元，用于在所述第三控制器检测到所述牲畜离开所述充气食槽时，使所述扇形单元复位。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述扇形单元包括首尾衔接的多个活节；所述复位单元包括开关拉绳和动力机构；所述开关拉绳的第一端与所述动力机构连接，第二端依次穿过所述扇形单元的多个活节；

所述开关拉绳，用于在处于松弛状态时，控制所述扇形单元受到外力则向充气食槽内弯曲；以及在处于绷直状态时，控制所述扇形单元复位；

所述动力机构，用于根据所述第三控制器发送的拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力，以使所述开关拉绳处于松弛状态或绷直状态；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜离开充气食槽时、扇形单元复位后，向所述动力机构发出拉力控制信号，以使所述动力机构根据所述拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述甲烷回收子系统包括甲烷提纯机构和甲烷回收容器；所述甲烷提纯机构与所述甲烷收集机构连通；所述甲烷回收容器与所述甲烷提纯机构连通。

在一些实施例中，还提供一种养殖舍甲烷的排放回收方法，应用于封闭的养殖舍中的排放回收系统；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

所述排放回收方法包括：

所述储氧项圈通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

所述甲烷回收子系统通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

所述新风子系统在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

申请实施例提供一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法，通过回收封闭的养殖舍中的牲畜排放的甲烷，降低排放到大气中的牲畜甲烷，而且通过甲烷回收子系统，使得养殖舍中的甲烷积聚到一定浓度再进行回收，降低了甲烷浓度子系统中甲烷回收机构的运作时间，节约能量；通过储氧项圈为牛提供呼吸所用的氧气，从而使得养殖舍的甲烷能够积聚到目标浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所述的牲畜甲烷的排放回收系统的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所述的储氧项圈的结构示意图；

图3示出了本申请实施例所述的甲烷收集机构的电路原理图；

图4示出了本申请实施例所述的储氧项圈的电路原理图；

图5示出了本申请实施例所述的充气食槽的结构示意图；

图6示出了本申请实施例所述的单向开关门的结构示意图；

图7示出了本申请实施例所述的充气食槽的电路示意图；

图8示出了本申请实施例所述的扇形单元的结构示意图；

图9示出了本申请实施例所述的养殖舍甲烷的排放回收方法的方法流程图。

100、项圈主体；101、供氧鼻塞；102、导气管；103、第一充气口；104、气流传感器；105、第一控制器；106、导气管中的阀门；200、新风子系统；201、换气管道；202、换气口；203、二氧化碳浓度传感器；301、上隔离膜；302、下隔离膜；303、甲烷聚集层；304、上层甲烷传感器；305、下层甲烷传感器；306、上隔离膜的气阀；307、底层甲烷传感器；308、甲烷提纯机构；309、甲烷回收容器；310、下隔离膜的气阀；311、第二控制器；400、充气食槽；401、供气机构；402、倾斜面板；403、单向开关门；404、扇形单元；4041、活节；4042、动力机构；405、第二充气口；406、引导机构；4061、电磁铁；407、开关拉绳；408、第三控制器；409、拉力传感器；410、牲畜定位传感器；411、充气槽的阀门。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。

据统计，奶牛每年可排放高达110.7公斤的甲烷。在世界各地，每天有16亿头奶牛排放甲烷，这对全球变暖有着极其重要的影响。牛释放出的甲烷有90％至95％是通过口腔排出的，其余的5％至10％是以粪便和放屁的形式释放出来的。目前还没有对牛释放出的甲烷收集的方法。因此减低牲畜甲烷排放，对我国实现碳中和及碳达峰有积极作用。

现有技术方案中，多为通过开发出降低甲烷排放量的饲料，以及减少粪便及粪便堆肥过程中产生的甲烷，来降低甲烷排放。这些方法虽然能够在某种程度上减低甲烷的排放，但这些方法降低的甲烷排放量较少。

基于此，本申请实施例提供一种养殖舍甲烷的排放回收系统及方法，通过回收封闭的养殖舍中的牲畜排放的甲烷，降低排放到大气中的牲畜甲烷，而且通过甲烷回收子系统，使得养殖舍中的甲烷积聚到一定浓度再进行回收，降低了甲烷浓度子系统中甲烷回收机构的运作时间，节约能量；通过储氧项圈为牛提供呼吸所用的氧气，从而使得养殖舍的甲烷能够积聚到目标浓度。

如图1和图2所示，本申请实施例提供的一种牲畜甲烷的排放回收系统，应用于封闭的养殖舍；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

所述储氧项圈，用于通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

所述甲烷回收子系统，用于通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

所述新风子系统，用于在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

本申请实施例中，所述牲畜主要为大型牲畜，例如猪、牛、驴等等。以下为所述牲畜为牛为例，说明本申请实施例所述排放回收系统的结构和工作原理。

所述储氧项圈，用于通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；所述储氧项圈的项圈主体佩戴在牛脖子处，并将所述供氧鼻塞插入牛的鼻孔中，以使牛能够呼吸到储氧项圈中的氧气。

如图2所示，所述储氧项圈为设置有开口的环形，以便于为牛佩戴储氧项圈；所述储氧项圈通过导气管和供氧鼻塞连通，以通过所述导气管为牛供氧。

在一些实施例中，所述储氧项圈的开口处设置有固定带，以通过所述固定带将所述储氧项圈固定在牛脖子位置，防止储氧项圈转动、脱落。

所述储氧项圈中储存的氧气可以为各种浓度；例如，与空气中的氧气浓度相同的、浓度为21％的氧气；氧气浓度为30％的生命级富氧浓度在45％-99％的医疗用氧；浓度为100％的纯氧；具体应用中，可以根据实际需求，选择合适的氧气浓度。示例性的，在正常的养殖过程中，可以选用浓度为21％的氧气；在测试过程中，可以选用各种浓度的氧气。

所述甲烷回收子系统，用于通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷。

由于养殖舍是封闭的，牛佩戴的储氧项圈能保证牛在封闭的智能化封闭的养殖舍正常呼吸，牛产生的废气，全部集中在智能化封闭养殖舍内。牛养殖过程中产生大量的甲烷气体，由于甲烷密度小，会聚集在养殖舍的顶部，因此，在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷，从而减少甲烷回收机构的运作时间，节约能量，同时也提高了甲烷回收机构回收的甲烷的浓度。

如1和图3所示，本申请实施例中，所述甲烷收集机构包括：由上隔离膜和下隔离膜围成的甲烷聚集层、甲烷传感器组和第二控制器；

所述甲烷聚集层，用于聚集养殖舍中的甲烷；

所述甲烷传感器组，用于收集养殖舍中的多个高度处的甲烷浓度信号，并将所述多个甲烷浓度信号发送至第二控制器；

所述第二控制器，用于接收所述多个甲烷浓度信号，并在所述多个甲烷浓度信号达到对应的目标浓度值时，控制所述甲烷回收机构回收所述甲烷聚集层中的甲烷。

其中，所述多个甲烷浓度信号达到对应的目标浓度值，包括：甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度达到对应的目标浓度，和/或甲烷聚集层中的第二甲烷浓度达到对应的目标浓度。

本申请实施例所述的牲畜甲烷的排放回收系统中，所述上隔离膜和下隔离膜的顶部均设置有气阀；所述甲烷传感器组包括设置于上隔离膜顶部的上层甲烷传感器、设置与下隔离膜顶部的下层甲烷传感器；

所述下层甲烷传感器，用于采集所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度，以使所述第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，控制所述下隔离膜上的气阀打开，使甲烷进入所述甲烷聚集层；

所述上层甲烷传感器，用于监测所述甲烷聚集层中的第二甲烷浓度，以使第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开。

本申请实施例所述的牲畜甲烷的排放回收系统的工作过程如下：

所述上隔离膜和下隔离膜的顶部均设置有气阀，且气阀均处于关闭状态。牛养殖过程中产生大量的甲烷气体，由于甲烷密度小，且所述下隔离膜顶部的气阀处于关闭状态，因此，甲烷会聚集在养殖舍的顶部、下隔离膜的下方。第二控制器通过设置在设置与下隔离膜顶部的下层甲烷传感器监测下隔离膜的下方积聚的甲烷的浓度，当所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，控制所述下隔离膜上的气阀打开，使甲烷进入所述甲烷聚集层。

这里，由于仅仅在甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，才允许积聚的甲烷进入甲烷聚集层，从而保证了甲烷聚集层中的甲烷浓度较高，也就是说，甲烷聚集层中掺杂的其他气体相对较少。

所述第二控制器在满足第一预设关闭条件时，控制所述下隔离膜上的气阀关闭。其中，所述第一预设关闭条件可以是：下层甲烷传感器采集的所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度降低至一定的甲烷浓度；下隔离膜上的气阀打开的时长达到预设时长，等等。

所述上隔离膜上的气阀通常情况下也处于关闭状态，以使进入甲烷聚集层中的甲烷聚集在所述甲烷聚集层中。当所述上层甲烷传感器监测所述甲烷聚集层中的第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，可以控制上隔离膜中的气阀打开，并通过所述甲烷回收机构将所述甲烷聚集层中的甲烷抽走。

所述第二控制器在满足第二预设关闭条件时，控制所述上隔离膜上的气阀关闭。其中，所述第二预设关闭条件可以是：上层甲烷传感器采集的所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度降低至一定的甲烷浓度；下隔离膜上的气阀打开的时长达到预设时长，等等。

优选的，本申请实施例中，在甲烷聚集层下的所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开将甲烷聚集层中的甲烷抽走；这样，当甲烷聚集层中的甲烷被抽走后，甲烷聚集层处于低气压状态，由于甲烷聚集层下的所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，已经满足进入甲烷聚集层的要求；因此，可以立即打开所述下隔离膜上的气阀，使得甲烷聚集层下聚集的甲烷流入甲烷聚集层，以平衡甲烷聚集层中的气压，且保证了甲烷聚集层中的甲烷浓度。至此，完成了一次甲烷聚集层和养殖舍中的养殖空间层中的甲烷气体的递进交换。

在一些实施例中，也可以在在甲烷聚集层下的所述第一甲烷浓度达到第三目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开将甲烷聚集层中的甲烷抽走；并在经过一段时间后，所述甲烷聚集层下的所述第一甲烷浓度重新达到第一目标浓度时，将所述下隔离膜上的气阀打开。

本申请实施例中，所述上隔离膜和下隔离膜采用收缩性隔离膜，在甲烷回收机构抽取甲烷聚集层中的甲烷时，甲烷聚集层中的气压降低，上隔离膜和下隔离膜变形，上隔离膜下降、下隔离膜上升。当下隔离膜的气阀打开后，下隔离膜方的甲烷重新进入所述甲烷聚集层中，所述上隔离膜、下隔离膜恢复形变。

在一些实施例中，所述上隔离膜和下隔离膜均设置为锥型的；所述气阀和甲烷甲烷传感器均设置在锥型的顶部。将上隔离膜和下隔离膜均设置为锥型，具有引导气体流向的作用；以下隔离膜为例，可以一定程度上避免出现气阀正下方的气体将以较快速度流入甲烷聚集层后，甲烷浓度较低的养殖空间层中的气体随之流入甲烷聚集层中的情况。也就是说，下隔离膜均设置为锥型后，可以引导积聚的甲烷进入甲烷聚集层。

本申请实施例中，在所述养殖空间层中还设置有底层甲烷传感器；所述底层甲烷传感器高度低于所述下层甲烷传感器的高度，并非设置在所述养殖空间层的底部。所述底层甲烷传感器用于监测所述养殖空间层中的甲烷浓度。

所述底层甲烷传感器的数目为一个或多个。当所述底层甲烷传感器的数目为多个时，可以更加全面的监测所述养殖空间层中的甲烷浓度。

所述新风子系统，用于在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

所述气体排放条件，包括以下之一：养殖空间层中二氧化碳浓度达到预设二氧化碳浓度、达到预设排放时长、接收到废气排放信号。

本申请实施例中，所述新风子系统中设置有至少一个二氧化碳浓度传感器，采集养殖空间层中的二氧化碳浓度信号，以监测所述养殖空间层的氧化碳浓度，并在养殖空间层中二氧化碳浓度达到预设二氧化碳浓度时，新风子系统将养殖空间层中的废气排出。

在一些实施例中，所述新风子系统，还用于实现养殖空间层与外界的气体交换。例如，每间隔一段时间，即将所述养殖空间层中的含有二氧化碳、硫化氢、氨气的废气抽出，并注入新鲜空气，以防止细菌滋生。

本申请实施例中，所述新风子系统的换气管道铺设在养殖舍地下；所述新风子系统的换气口设置在养殖舍的地面上，并与所述新风子系统的换气管道连通。

本申请实施例所述的排放回收系统，适用于牲畜测试实验，例如，测试牛在喂食不同种类饲料时甲烷排放情况。本申请实施例所述的排放回收系统，适用于养殖场；养殖场可以建设若干个设置了所述排放回收系统的封闭养殖舍，按照一定的规律，在不影响牛身体健康的前提下，间歇性的在所述封闭养殖舍中养殖牛，例如，每头牛在所述封闭养殖舍的养殖一定时长，在正常的养殖舍中养殖一定时长，从而兼顾牛的健康以及减少甲烷排放。

所述供氧鼻塞，用于将储氧项圈的项圈主体中的氧气导流至牲畜鼻腔，以使牲畜吸进项圈主体中的氧气，并将牲畜呼出的气体导流至养殖舍中。

在一些实施例中，具体的，所述供氧鼻塞中设置有两个单向阀门，一个单向阀门用于使导气管中的氧气单向进入供氧鼻塞，使得牛吸气的时候吸到储氧项圈所提供的氧气，另一个单向阀门用于将牛呼出的气体排放至养殖舍中。

也就是说，这里供氧鼻塞和储氧项圈是密封连接的。

在一些实施例中，由于储氧项圈中的氧气储量是有限的，为了延长储氧项圈的使用时长，如图4所示，所述储氧项圈中设置有气流传感器、第一控制器和导气管，所述导气管中设置有阀门，所述储氧项圈的项圈主体通过所述导气管连接所述供氧鼻塞；

所述气流传感器，用于采集供氧鼻塞中的气流方向信号和气流速度信号，并将所采集的气流方向信号和气流速度信号发送至所述第一控制器；

所述第一控制器，用于接收所述气流方向信号和气流速度信号，并根据所述气流方向信号和气流速度信号生成一阀门控制信号，以控制导气管中阀门的开关状态；

所述阀门，用于根据接收的所述阀门控制信号确定开关状态，以控制所述导气管的通断。

在牛进行呼吸的时候，所述气流传感器采集供氧鼻塞中的气流方向信号和气流速度信号，当气流方向由外界到牛鼻腔内时候，所述第一控制器判定为要牛需要吸气，第一控制器使导气管中的阀门打开，使得导气管导通，呈现开氧状态；当气流方向由牛鼻腔到外界，或只极弱的气流大小的时候，第一控制器判定为非吸气，第一控制器使导气管中的阀门关闭，导气管断开，呈现关氧状态；这样，即达到在牛需要吸氧时进行供氧的目的，又能一定程度上减少储氧项圈内氧气的损失。这里，所述供氧鼻塞上设置有出气口；牛吸气的时候，导气管中的阀门打开，导气管中气压大于外界空气的气压，供氧鼻塞将导气管中的氧气导流至牛的鼻腔，这样牛吸进的是导气管里面的氧气；牛呼气的时候，导气管的阀门关闭，牛呼出的气体直接通过供氧鼻塞的出气口排放到外界空气中。

也就是说，供氧鼻塞和导气管的组合能够堵住鼻孔，但是鼻塞和导气管之间固定连接即可，非密封连接。

本申请实施例中，当储氧项圈中氧气快用完时，可以人工更换牛佩戴的储氧项圈、人工为牛佩戴的储氧项圈充氧，以及自动为牛佩戴的储氧项圈充氧。

为了提高牛在封闭的养殖舍中的时间，以及保证养殖舍的封闭性，不过多的进行人工干预，提高所述排放回收系统的自动化程度，本申请实施例中所述的排放回收系统中，所述储氧项圈上设置有第一充气口；

如图5和图6所示，所述排放回收系统还包括设置有倾斜面板的充气食槽，所述充气食槽包括充气槽、开设在所述倾斜面板上的进食口、以及设置在所述进食口处的单向开关门；所述充气槽上设置有第二充气口和引导机构；

所述单向开关门，用于在牲畜进食时打开，并在所述牲畜离开充气食槽时关闭，以使所述牲畜通过所述进食口进食；

所述充气槽，用于在牲畜进食时，通过所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气。

所述单向开关门，在所述牲畜进食时，受到牲畜向内顶的力而向内打开，并且能够在所述牲畜离开，不再施加向内顶的力时复位。示例性的，如图6所示，所述单向开关门，包括多个扇形单元和复位单元；

所述扇形单元，用于在牲畜外力的作用下向充气食槽内打开；

所述复位单元，用于在所述第三控制器检测到所述牲畜离开所述充气食槽时，使所述扇形单元复位。

所述复位单元有多种实现形式，比如，所述复位单元采用复位转轴，所述复位转轴连接所述扇形单元和进食口的边沿，使得所述扇形单元沿进食口的边沿向进食口内部转动，且能够复位。

如图7所示，所述充气槽，用于在牲畜进食时，通过所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气，本申请实施例中，所述充气食槽还包括第三控制器；所述引导机构包括电磁铁；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜进食时，控制所述电磁铁得电，以及在检测到牲畜离开所述充气食槽时，控制所述电磁铁失电；

所述电磁铁，用于在得电时，吸附所述储氧项圈的第一充气口，以使所述第一充气口与充气槽上的第二充气口连接；以及用于在失电时，停止吸附所述储氧项圈的第一充气口。

所述电磁铁失电后，停止吸附所述储氧项圈的第一充气口，从而使得牛离开充气食槽时，储氧项圈的第一充气口和充气槽上的第二充气口分离。

这里，所述第三控制器在检测到牲畜进食，或者检测到牲畜离开所述充气食槽，是通过牲畜定位传感器实现的。所述牲畜定位传感器可以采用多种类型的传感器，例如，设置在充气食槽上的光电传感器、红外传感器、转矩传感器、压力传感器等等。

牲畜定位传感器将采集的牲畜定位信号发送至第三控制器，以使第三控制器判断牲畜是否进食或者牲畜是否离开。

示例性的，所述光电传感器、红外传感器、压力传感器可以设置在所述进食口的周围。所述光电传感器根据是否被储氧项圈遮挡，判断牲畜是否进食。所述红外传感器检测目标方向上有无牲畜，判断所述牲畜是否进食。所述压力传感器根据检测的压力值，判断所述牲畜是否进食。

所述转矩传感器可以与所述复位转轴配合，通过检测所述复位转轴的扭矩来判断牲畜是否进食；在牲畜进食时，由于牲畜将扇形单元顶向内部，复位转轴的扭矩应满足第一扭矩阈值；在牲畜离开时，复位转轴复位，复位转轴的扭矩应满足第二扭矩阈值。

本申请实施例中，所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气，具体包括：

在一些实施例中，所述第三控制器在检测到所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接时，打开所述充气槽的阀门，以通过第二充气口向储氧项圈充气。所述第三控制器在检测到所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口分离时，关闭所述充气槽的阀门。

所述第三控制器在检测到所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接或断开，可以通过项圈定位传感器实现，所述项圈定位传感器可以采用压力传感器、电容传感器等实现。

在一些实施例中，所述第三控制器在检测到牲畜进食时，打开所述充气槽的阀门，以通过第二充气口向储氧项圈充气。所述第三控制器在检测牲畜离开所述充气食槽时，关闭所述充气槽的阀门。

本申请实施例中，所述充气槽上的进气口连接供气机构。

所述供气机构可以为空气压缩机、制氧机等等。

本申请实施例中，所述充气槽还与充气食槽内部连通，当第三控制器在检测到牲畜进食时，同时充气食槽内释放氧气，让牛形成一个条件反射，即这个地方可以进食也有新鲜空气，从而在牛佩戴的储氧项圈缺乏氧气供给时，牛能通过建立的条件反射，来充气食槽内吸氧及进食，同时充氧。

本申请实施例中，如图8所示，所述扇形单元包括首尾衔接的多个活节；所述复位单元包括开关拉绳和动力机构；所述开关拉绳的第一端与所述动力机构连接，第二端依次穿过所述扇形单元的多个活节；

所述开关拉绳，用于在处于松弛状态时，控制所述扇形单元受到外力则向充气食槽内弯曲；以及在处于绷直状态时，控制所述扇形单元复位；

所述动力机构，用于根据所述第三控制器发送的拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力，以使所述开关拉绳处于松弛状态或绷直状态；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜离开充气食槽时、扇形单元复位后，向所述动力机构发出拉力控制信号，以使所述动力机构根据所述拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力。

所述开关拉绳第一端受到的拉力，是通过设置在开关拉绳第一端的拉力传感器确定的，也就是说，动力机构使开关拉绳处于1级拉力状态(拉力传感器感应)，这种状态使单向开关门处于密封闭合状态；动力机构使开关拉绳处于2级拉力状态(拉力传感器感应)，这种状态使单向开关门处于闭合松弛状态，即允许牛头进入状态。

这里，所述拉力传感器采集的开关拉绳第一端受到的拉力信号，发送至所述第三控制器，以实时所述第三控制器根据接收到的拉力信号生成拉力控制信号，并控制动力机构根据拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力。

这里，所述动力机构可以采用电机机构。

本申请实施例所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述甲烷回收子系统包括；所述甲烷提纯机构与所述甲烷收集机构连通；所述甲烷回收容器与所述甲烷提纯机构连通。

所述甲烷提纯机构抽取所述甲烷聚集层中的甲烷，并进行提纯，将提纯或的甲烷储存在所述甲烷回收容器，既避免了甲烷排放至空气中，又获得了纯净的甲烷便于二次利用。

本申请实施例还提供一种养殖舍甲烷的排放回收方法，应用于封闭的养殖舍中的排放回收系统；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

如图9所示，所述排放回收方法包括：

S901、所述储氧项圈通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

S902、所述甲烷回收子系统通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

S903、所述新风子系统在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

所述养殖舍甲烷的排放回收方法，通过回收封闭的养殖舍中的牲畜排放的甲烷，降低排放到大气中的牲畜甲烷，而且通过甲烷回收子系统，使得养殖舍中的甲烷积聚到一定浓度再进行回收，降低了甲烷浓度子系统中甲烷回收机构的运作时间，节约能量；通过储氧项圈为牛提供呼吸所用的氧气，从而使得养殖舍的甲烷能够积聚到目标浓度。

在一些实施例中，所述的养殖舍甲烷的排放回收系统中，所述储氧项圈中设置有气流传感器、第一控制器和导气管，所述导气管中设置有阀门，所述储氧项圈的项圈主体通过所述导气管连接所述供氧鼻塞；

所述排放回收方法包括：

所述气流传感器采集供氧鼻塞中的气流方向信号和气流速度信号，并将所采集的气流方向信号和气流速度信号发送至所述第一控制器；

所述第一控制器接收所述气流方向信号和气流速度信号，并根据所述气流方向信号和气流速度信号生成一阀门控制信号，以控制导气管中阀门的开关状态；

所述阀门根据接收的所述阀门控制信号确定开关状态，以控制所述导气管的通断。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述甲烷收集机构包括：由上隔离膜和下隔离膜围成的甲烷聚集层、甲烷传感器组和第二控制器；所述甲烷聚集层，用于聚集养殖舍中的甲烷；

所述排放回收方法包括：

所述甲烷传感器组收集养殖舍中的多个高度处的甲烷浓度信号，并将所述多个甲烷浓度信号发送至第二控制器；

所述第二控制器接收所述多个甲烷浓度信号，并在所述多个甲烷浓度信号达到对应的目标浓度值时，控制所述甲烷回收机构回收所述甲烷聚集层中的甲烷。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述上隔离膜和下隔离模的顶部均设置有气阀；所述甲烷传感器组包括设置于上隔离膜顶部的上层甲烷传感器、设置与下隔离膜顶部的下层甲烷传感器；

所述排放回收方法包括：

所述下层甲烷传感器采集所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度，以使所述第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，控制所述下隔离膜上的气阀打开，使甲烷进入所述甲烷聚集层；

所述上层甲烷传感器监测所述甲烷聚集层中的第二甲烷浓度，以使第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述储氧项圈上设置有第一充气口；

所述排放回收系统还包括设置有倾斜面板的充气食槽，所述充气食槽包括充气槽、开设在所述倾斜面板上的进食口、以及设置在所述进食口处的单向开关门；所述充气槽上设置有第二充气口和引导机构；

所述排放回收方法包括：

所述单向开关门在牲畜进食时打开，并在所述牲畜离开充气食槽时关闭，以使所述牲畜通过所述进食口进食；

所述充气槽在牲畜进食时，通过所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述充气食槽还包括第三控制器；所述引导机构包括电磁铁；

所述排放回收方法包括：

所述第三控制器在检测到牲畜进食时，控制所述电磁铁得电，以及在检测到牲畜离开所述充气食槽时，控制所述电磁铁失电；

所述电磁铁在得电时，吸附所述储氧项圈的第一充气口，以使所述第一充气口与充气槽上的第二充气口连接；以及在失电时，停止吸附所述储氧项圈的第一充气口。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述单向开关门，包括多个扇形单元和复位单元；

所述排放回收方法包括：

所述扇形单元在牲畜外力的作用下向充气食槽内打开；

所述复位单元在所述第三控制器检测到所述牲畜离开所述充气食槽时，使所述扇形单元复位。

在一些实施例中，所述封闭的养殖舍中的排放回收系统中，所述扇形单元包括首尾衔接的多个活节；所述复位单元包括开关拉绳和动力机构；所述开关拉绳的第一端与所述动力机构连接，第二端依次穿过所述扇形单元的多个活节；

所述排放回收方法包括：

所述开关拉绳在处于松弛状态时，控制所述扇形单元受到外力则向充气食槽内弯曲；以及在处于绷直状态时，控制所述扇形单元复位；

所述动力机构根据所述第三控制器发送的拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力，以使所述开关拉绳处于松弛状态或绷直状态；

所述第三控制器在检测到牲畜离开充气食槽时、扇形单元复位后，向所述动力机构发出拉力控制信号，以使所述动力机构根据所述拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述机构的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个机构或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略。

另外，在本申请各个实施例中的各个控制器可以集成在一个总控制器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，应用于封闭的养殖舍；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

所述储氧项圈，用于通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

所述甲烷回收子系统，用于通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

所述新风子系统，用于在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

2.根据权利要求1所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述储氧项圈中设置有气流传感器、第一控制器和导气管，所述导气管中设置有阀门，所述储氧项圈的项圈主体通过所述导气管连接所述供氧鼻塞；

所述气流传感器，用于采集供氧鼻塞中的气流方向信号和气流速度信号，并将所采集的气流方向信号和气流速度信号发送至所述第一控制器；

所述第一控制器，用于接收所述气流方向信号和气流速度信号，并根据所述气流方向信号和气流速度信号生成一阀门控制信号，以控制导气管中阀门的开关状态；

所述阀门，用于根据接收的所述阀门控制信号确定开关状态，以控制所述导气管的通断。

3.根据权利要求1所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述甲烷收集机构包括：由上隔离膜和下隔离膜围成的甲烷聚集层、甲烷传感器组和第二控制器；

所述甲烷聚集层，用于聚集养殖舍中的甲烷；

所述甲烷传感器组，用于收集养殖舍中的多个高度处的甲烷浓度信号，并将多个甲烷浓度信号发送至第二控制器；

所述第二控制器，用于接收多个甲烷浓度信号，并在多个甲烷浓度信号达到对应的目标浓度值时，控制所述甲烷回收机构回收所述甲烷聚集层中的甲烷。

4.根据权利要求3所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述上隔离膜和下隔离模的顶部均设置有气阀；所述甲烷传感器组包括设置于上隔离膜顶部的上层甲烷传感器、设置于 下隔离膜顶部的下层甲烷传感器；

所述下层甲烷传感器，用于采集所述甲烷聚集层下方聚集的第一甲烷浓度，以使所述第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度时，控制所述下隔离膜上的气阀打开，使甲烷进入所述甲烷聚集层；

所述上层甲烷传感器，用于监测所述甲烷聚集层中的第二甲烷浓度，以使第二控制器在所述第一甲烷浓度达到第一目标浓度，且所述第二甲烷浓度达到第二目标浓度时，控制所述上隔离膜的气阀打开。

5.根据权利要求4所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述储氧项圈上设置有第一充气口；

所述排放回收系统还包括设置有倾斜面板的充气食槽，所述充气食槽包括充气槽、开设在所述倾斜面板上的进食口、以及设置在所述进食口处的单向开关门；所述充气槽上设置有第二充气口和引导机构；

所述单向开关门，用于在牲畜进食时打开，并在所述牲畜离开充气食槽时关闭，以使所述牲畜通过所述进食口进食；

所述充气槽，用于在牲畜进食时，通过所述引导机构引导所述充气槽上的第二充气口和储氧项圈的第一充气口连接，以向所述储氧项圈内充气。

6.根据权利要求5所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述充气食槽还包括第三控制器；所述引导机构包括电磁铁；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜进食时，控制所述电磁铁得电，以及在检测到牲畜离开所述充气食槽时，控制所述电磁铁失电；

所述电磁铁，用于在得电时，吸附所述储氧项圈的第一充气口，以使所述第一充气口与充气槽上的第二充气口连接；以及用于在失电时，停止吸附所述储氧项圈的第一充气口。

7.根据权利要求6所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述单向开关门，包括多个扇形单元和复位单元；

所述扇形单元，用于在牲畜外力的作用下向充气食槽内打开；

所述复位单元，用于在所述第三控制器检测到所述牲畜离开所述充气食槽时，使所述扇形单元复位。

8.根据权利要求7所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述扇形单元包括首尾衔接的多个活节；所述复位单元包括开关拉绳和动力机构；所述开关拉绳的第一端与所述动力机构连接，第二端依次穿过所述扇形单元的多个活节；

所述开关拉绳，用于在处于松弛状态时，控制所述扇形单元受到外力则向充气食槽内弯曲；以及在处于绷直状态时，控制所述扇形单元复位；

所述动力机构，用于根据所述第三控制器发送的拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力，以使所述开关拉绳处于松弛状态或绷直状态；

所述第三控制器，用于在检测到牲畜离开充气食槽时、扇形单元复位后，向所述动力机构发出拉力控制信号，以使所述动力机构根据所述拉力控制信号调节所述开关拉绳第一端受到的拉力。

9.根据权利要求1所述的养殖舍甲烷的排放回收系统，其特征在于，所述甲烷回收子系统包括甲烷提纯机构和甲烷回收容器；所述甲烷提纯机构与所述甲烷收集机构连通；所述甲烷回收容器与所述甲烷提纯机构连通。

10.一种养殖舍甲烷的排放回收方法，其特征在于，应用于封闭的养殖舍中的排放回收系统；所述排放回收系统包括储氧项圈、新风子系统和甲烷回收子系统；所述储氧项圈包括项圈主体和与项圈主体连通的供氧鼻塞；所述甲烷回收子系统包括甲烷回收机构和设置在养殖舍顶部的甲烷收集机构；

所述排放回收方法包括：

所述储氧项圈通过所述供氧鼻塞为佩戴所述项圈主体的牲畜供氧；

所述甲烷回收子系统通过甲烷收集机构收集牲畜排放在养殖舍中的甲烷，并在养殖舍顶部的甲烷浓度达到目标浓度值时，通过所述甲烷回收机构回收所述甲烷收集机构中收集的甲烷；

所述新风子系统在满足气体排放条件时，排出养殖舍中的气体。

Images