RU2572536C1 - Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production - Google Patents

Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production Download PDF

Info

Publication number
RU2572536C1
RU2572536C1 RU2014105933/05A RU2014105933A RU2572536C1 RU 2572536 C1 RU2572536 C1 RU 2572536C1 RU 2014105933/05 A RU2014105933/05 A RU 2014105933/05A RU 2014105933 A RU2014105933 A RU 2014105933A RU 2572536 C1 RU2572536 C1 RU 2572536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lighting
input
output
animals
unit
Prior art date
Application number
RU2014105933/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Дубровин
Валентин Александрович Гусев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ)
Priority to RU2014105933/05A priority Critical patent/RU2572536C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2572536C1 publication Critical patent/RU2572536C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Housing For Livestock And Birds (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: invention relates to technologies of growing animals or poultry in premises with artificial electric intermittent lighting. The device comprises a time setting device 12, which output is connected through the setting device of species, the line of cross and age of the animals or poultry 13 and then through the setting device of technologically optimal standard lighting 14 to the connection of the first input of the computing unit 20 and the first input of lighting regulator 16. The output of the time setting device 12 through the setting device of variable signal of duty ratio in the range of change from zero to one (e.g., sawtooth-voltage generator) 18 is connected to the second input of the unit 20 and the first input of the lighting pulse former with variable duty ratio (biased multivibrator or phantastron) 22. The output of the setting device of species, the line of cross and age of the animals or poultry 13 through the unit of setting devices of coefficients of mathematical models for technology and saving of intermittent lighting of animal or poultry 19 is connected to the third input of the unit 20. The output of the lighting sensor 15 is connected to the second input of the lighting regulator 16, which output is connected to the first input of the coincidence circuit 25. The second input and output of the circuit 25 are connected to the output of the lighting pulse former 22 and to the inputs of the lighting devices in the premises for animals or poultry 17. The output of the unit 20 through the optimization unit of lighting porosity 21 is connected to the second input of the lighting pulse former 22.EFFECT: achievement of the most efficient production economic and at the same time corresponding to the energy economic mode of intermittent lighting of the facilities for livestock in livestock and poultry production is ensured.5 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям выращивания животных и птицы в помещениях с искусственным электрическим прерывистым освещением.The invention relates to the field of agriculture, to technologies for raising animals and birds in rooms with artificial electric intermittent lighting.

Известны способ и устройство для выращивания птицы, в которых управление технологическими процессами обогрева и кормления поголовья в помещении производится по технико-экономическому признаку (критерию) [1. Патент РФ №2340172 C1, А01K 29/00. Способ и устройство для выращивания птицы / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2008. №14].A known method and device for growing poultry, in which the control of technological processes of heating and feeding livestock in the room is made on the technical and economic basis (criterion) [1. RF patent No. 2340172 C1, A01K 29/00. Method and device for growing birds / A.V. Dubrovin and others // BI, 2008. No. 14].

Недостатком данного технического решения является невозможность его непосредственного применения в технологиях искусственного освещения, в том числе прерывистого, в животноводстве и птицеводстве.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of its direct application in artificial lighting technologies, including intermittent lighting, in animal husbandry and poultry farming.

Причиной этого является отсутствие соответствующих новых действий нового способа и соответствующих новых технических средств и новых связей между ними нового устройства экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве.The reason for this is the lack of appropriate new actions of the new method and corresponding new technical means and new connections between them of a new device for the economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry farming.

Также известны многочисленные способы и устройства экономически оптимального управления другими технологическими процессами в животноводстве и птицеводствеNumerous methods and devices for economically optimal control of other technological processes in animal husbandry and poultry farming are also known.

[2. Патент РФ 2229155. Способ и устройство экономичного общего обогрева животноводческого помещения и локального обогрева сельскохозяйственных животных / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2004. №14.[2. RF patent 2229155. Method and device for economical general heating of livestock buildings and local heating of farm animals / A.V. Dubrovin and others // BI, 2004. No. 14.

3. Патент РФ 2295237. Устройство инфокоммуникационного управления экономичными обогревательными технологиями в животноводстве и птицеводстве / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2007. №8.3. RF patent 2295237. Infocommunication control device for economical heating technologies in livestock and poultry farming / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2007. No. 8.

4. Патент РФ 2296464. Способ управления экономичным обогревом в животноводстве и птицеводстве и устройство для его осуществления / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2007. №10.4. RF patent 2296464. A method for controlling economical heating in livestock and poultry farming and a device for its implementation / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2007. No. 10.

5. Патент РФ 2297761. Способ экономичного обогрева сельскохозяйственных животных или птицы и устройство для его осуществления / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2007. №12.5. RF patent 2297761. A method for economical heating of farm animals or poultry and a device for its implementation / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2007. No. 12.

6. Патент РФ 2300194. Способ управления экономичной обогревательной технологией в животноводстве и птицеводстве и устройство для его осуществления / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2007. №16.6. RF patent 2300194. A method for controlling economical heating technology in animal husbandry and poultry farming and a device for its implementation / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2007. No. 16.

7. Патент РФ 2301521. Способ и устройство экономичного обогрева и кормления животных и птицы / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2007. №18.7. RF patent 2301521. Method and device for economical heating and feeding of animals and birds / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2007. No. 18.

8. Патент РФ 2328112. Способ и устройство информационно-коммуникационного управления экономичными обогревательными технологиями в птицеводстве / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2008. №19.8. RF patent 2328112. Method and device for information and communication management of economical heating technologies in poultry farming / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2008. No. 19.

9. Патент РФ 2414396. Способ и устройство экономичной транспортировки птичьих яиц магистральным транспортером птицефабрики / А.В. Дубровин // БИ, 2011. №8.9. RF patent 2414396. Method and device for economical transportation of bird eggs by the main conveyor of the poultry farm / A.V. Dubrovin // BI, 2011. No. 8.

10. Патент РФ №2327675. Способ и устройство управления экономичной переработкой птичьего помета в промышленном птицеводстве / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2008. №18.10. RF patent №2327675. Method and device for managing economical processing of poultry manure in industrial poultry farming / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2008. No. 18.

11. Патент РФ 2357812. Способ и устройство экономичной транспортировки, сбора, сортировки и утилизации бытовых отходов / А.В. Дубровин и др. / /БИ, 2009. №16.11. RF patent 2357812. Method and device for economical transportation, collection, sorting and disposal of household waste / A.V. Dubrovin et al. / / BI, 2009. No. 16.

12. Патент РФ 2423826. Комплекс безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2011. №20.12. RF patent 2423826. A complex of non-waste poultry and pig farming with its own production of feed and energy / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2011. No. 20.

13. Патент РФ 2462864. Устройство составления экономичного кормового рациона и экономичного кормления животных и птицы / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2012. №28.13. RF patent 2462864. Device for compiling an economical feed ration and economical feeding of animals and birds / A.V. Dubrovin et al. // BI, 2012. No. 28.

14. Патент РФ 2490875. Способ и устройство экономичной пастьбы в пастбищном животноводстве / А.В. Дубровин и др. // БИ, 2013. №24].14. RF patent 2490875. Method and device for economical grazing in pasture livestock / A.V. Dubrovin and others // BI, 2013. No. 24].

Общим недостатком перечисленных технических решений также является невозможность их непосредственного применения в технологиях искусственного освещения, в том числе прерывистого, в животноводстве и птицеводстве.A common drawback of the above technical solutions is the impossibility of their direct application in artificial lighting technologies, including intermittent lighting, in animal husbandry and poultry farming.

Причиной этого также является отсутствие соответствующих новых действий нового способа и соответствующих новых технических средств и новых связей между ними нового устройства экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве.The reason for this is also the lack of appropriate new actions of the new method and corresponding new technical means and new connections between them of a new device for the economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry farming.

В производственных помещениях сельскохозяйственного назначения, например в промышленных птичниках, одновременно выращиваются или содержатся до нескольких десятков тысяч птиц, поэтому даже незначительная погрешность в определении реального значения временного режима прерывистого освещения может привести к существенным дополнительным потерям продуктивности поголовья.In agricultural production facilities, for example, in industrial poultry houses, up to several tens of thousands of birds are simultaneously raised or kept, so even a slight error in determining the real value of the intermittent lighting intermittent regime can lead to significant additional losses in livestock productivity.

При этом дополнительные затраты электроэнергии на освещение сельскохозяйственных помещений даже при прерывистом режиме освещения достигают больших значений и по стоимости становятся сопоставимыми с другими составляющими издержек производства.At the same time, the additional energy costs for lighting agricultural premises, even with intermittent lighting, reach large values and become comparable in cost to other components of production costs.

Задачей изобретения является экономически оптимальное управление прерывистым освещением помещения для поголовья в животноводстве и птицеводстве, достижение наиболее результативного хозяйственного производственного и при этом одновременно соответствующего энергетически экономичного режима прерывистого освещения.The objective of the invention is the economically optimal control of intermittent lighting of the premises for livestock in poultry and poultry farming, the achievement of the most effective economic production and at the same time the corresponding energy-efficient intermittent lighting.

В результате использования изобретения устанавливается экономически наилучшее соотношение управляющих сигналов длительностей включенного технологически оптимального режима освещения помещения и выключенного освещения помещения для животных или птицы.As a result of using the invention, the economically best ratio of control signals of the durations of the switched on technologically optimal mode of lighting the room and off lighting of the room for animals or birds is established.

Вышеуказанный технический результат достигается способом экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве, включающим в себя задание нормативной освещенности помещения с поголовьем животных или птицы, измерение освещенности в помещении с поголовьем, регулирование освещенности при освещении помещения с поголовьем по технологической норме освещенности, осуществление режима прерывистого освещения помещения с поголовьем посредством периодического включения и выключения освещения помещения с поголовьем, причем формируют первый сигнал длительности включенного состояния освещения помещения с поголовьем, формируют второй сигнал длительности выключенного состояния освещения помещения с поголовьем, делят первый сформированный сигнал на второй сформированный сигнал и по результату деления формируют третий сигнал коэффициента заполнения, соответствующий по своей величине отношению длительностей включенного состояния освещения помещения с поголовьем к длительности выключенного состояния освещения помещения с поголовьем, изменяют сформированный третий сигнал коэффициента заполнения в диапазоне его значений от нуля до единицы, в зависимости от третьего сигнала формируют четвертый сигнал стоимости полезной продуктивности поголовья в ценах ее реализации, пятый сигнал стоимости энергетических затрат на освещение помещения с поголовьем и шестой сигнал прибыли технологического процесса прерывистого освещения помещения с поголовьем в виде разности четвертого и пятого сигналов, определяют наибольший по своему значению шестой сигнал прибыли в диапазоне изменения сформированного третьего сигнала коэффициента заполнения, также определяют соответствующий этому определенному наибольшему по значению шестому сигналу прибыли седьмой сигнал коэффициента заполнения из диапазона изменения сформированного третьего сигнала коэффициента заполнения, корректируют режим прерывистого освещения помещения с поголовьем в соответствии с седьмым сигналом коэффициента заполнения, соответствующим экономически наилучшему по своему значению сформированному третьему сигналу коэффициента заполнения, в результате данного управления прерывистым освещением по сигналу коэффициента заполнения непрерывно во времени устанавливается экономически оптимальный режим прерывистого освещения помещения с поголовьем животных или птицы.The above technical result is achieved by the method of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry farming, including setting the standard illumination of a room with a livestock of animals or birds, measuring illumination in a room with a livestock, dimming when lighting a room with livestock according to the technological norm of illumination, implementing intermittent lighting a room with livestock by periodically turning the lighting on and off a livestock, whereby the first signal of the duration of the on state lighting of the room with the livestock is generated, the second signal of the duration of the turned off state of the lighting of the room with the livestock is formed, the first generated signal is divided into the second generated signal and the third duty cycle signal corresponding in magnitude to the ratio is generated the duration of the on state of the lighting of the room with livestock to the duration of the off state of the lighting of the room with livestock eat, the generated third signal of the fill factor is changed in the range of its values from zero to one, depending on the third signal, they form the fourth signal of the cost of useful productivity of the livestock at the prices of its sale, the fifth signal of the cost of energy costs for lighting the room with the livestock and the sixth profit signal of the technological process intermittent lighting of a room with a livestock in the form of the difference of the fourth and fifth signals, determine the sixth signal of the highest value in profit in the range changes in the generated third duty cycle signal, also determine the seventh duty cycle signal corresponding to this determined sixth largest signal of profit from the variation range of the generated third duty cycle signal, adjust the intermittent lighting mode of the room with livestock in accordance with the seventh duty cycle signal, which corresponds to the economically best its value to the generated third duty cycle signal As a result of this intermittent lighting control signal for the duty ratio is set continuously in time economically optimum mode of intermittent illumination areas with livestock or poultry animal.

Технический результат достигается также тем, что устройство экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве содержит задатчик времени, задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы, задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности, датчик освещенности, регулятор освещенности, осветительные приборы в помещении для животных или птицы, причем в него дополнительно введены задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения), блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы, вычислительный блок, блок оптимизации скважности освещения, формирователь импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон), схема совпадения, при этом выход задатчика времени через задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы и затем через задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности подключен к соединению первого входа вычислительного блока и первого входа регулятора освещенности, также выход задатчика времени через задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения) соединен со вторым входом вычислительного блока и с первым входом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон), также выход задатчика вида, линии (кросса) и возраста животных и птицы через блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы подключен к третьему входу вычислительного блока, выход датчик освещенности соединен со вторым входом регулятора освещенности, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения, второй вход и выход которой соединены соответственно с выходом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) и со входами осветительных приборов, выход вычислительного блока через блок оптимизации скважности освещения подключен ко второму входу формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон).The technical result is also achieved by the fact that the device for economically optimal control of intermittent lighting in animal husbandry and poultry farming contains a time clock, a specifier of the type, line (cross) and age of animals or birds, a technologically optimal (normative) illuminator, a light sensor, a dimmer, and lighting devices in a room for animals or poultry, moreover, an adjuster for an alternating signal of the fill factor in the range of change from zero to one (for example, a sawtooth voltage generator), a block of coefficients of coefficients of mathematical models for the technology and economics of intermittent illumination of animals or birds, a computational unit, a unit for optimizing the duty cycle of light, a shaper of lighting pulses with a variable duty cycle (waiting multivibrator or sci-fi), a matching circuit, while the output of the time setter through the setter of the type, line (cross) and age of animals or birds, and then through the setter of the technologically optimal (standard) illumination It is connected to the connection of the first input of the computing unit and the first input of the dimmer, and the output of the time setter through the variable frequency duty unit in the range from zero to unity (for example, a sawtooth voltage generator) is connected to the second input of the computing unit and to the first input of the lighting pulse generator with a variable fill factor (waiting multivibrator or sci-fi), also the output of the specifier of the species, line (cross) and age of animals and birds through the block for coefficients of mathematical model coefficients for technology and economics of intermittent illumination of animals or birds connected to the third input of the computing unit, the output of the light sensor is connected to the second input of the dimmer, the output of which is connected to the first input of the matching circuit, the second input and output of which are connected respectively to the output of the pulse shaper illumination with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi) and with inputs of lighting devices, output of computing Lock through the optimization unit of the duty cycle of lighting is connected to the second input of the pulse shaper of lighting with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена общая схема технологии и технологического оборудования при выращивании животных или птицы в условиях искусственного освещения в животноводстве и птицеводстве: 1 - теплозащитные ограждающие конструкции помещения (здания) для животных или птицы; 2 - утепленный пол (древесностружечная подстилка) помещения для животных или птицы; 3 - приточная вентиляция; 4 - вытяжная вентиляция; 5 - поголовье животных или птицы; 6 - световые устройства (источники электрического освещения); 7 - энергетическая магистраль (электропроводка); 8 - устройство регулирования режимов прерывистого освещения; 9, 10 и 11 - измерители освещенности животного или птицы в различных зонах обитания поголовья в производственном помещении.Figure 1 shows the general scheme of technology and technological equipment for growing animals or poultry under artificial lighting in livestock and poultry: 1 - heat-protective enclosing structures of the premises (buildings) for animals or birds; 2 - insulated floor (particle board) rooms for animals or birds; 3 - forced ventilation; 4 - exhaust ventilation; 5 - livestock of animals or birds; 6 - light devices (sources of electric lighting); 7 - power line (wiring); 8 - control device intermittent lighting; 9, 10 and 11 - light meters of an animal or bird in various areas of livestock in the production room.

На фиг.2 приведена графическая иллюстрация технологических и экономических характеристик процесса прерывистого освещения промышленного птичника в зависимости от скважности импульсов освещения и от технического параметра освещенности:

Figure 00000001
- значение технологически оптимальной (нормативной) освещенности во время светового импульса, Вт/м2; ±ΔВ - отклонение освещенности от ее оптимального (нормативного) значения
Figure 00000002
Вт/м2;
Figure 00000003
- значения освещенности во время светового импульса, Вт/м2; р - коэффициент заполнения, отн. ед.;
Figure 00000004
- технологически оптимальное значение коэффициента заполнения p_ для получения наивысшей продуктивности птицы в третьем варианте прерывистого освещения птичника (в трех частных случаях
Figure 00000005
изменения освещенности значения коэффициента заполнения принимаются одинаковыми
Figure 00000006
отн. ед.;
Figure 00000007
- экономически оптимальное значение коэффициента заполнения для получения наивысшей прибыли от технологического процесса в наилучшем по освещенности третьем варианте прерывистого освещения птичника, отн. ед.;
Figure 00000008
- постоянная наивысшая (нормативная) продуктивность при постоянном нормативном освещении, кг/ед. времени;
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
- продуктивности соответственно при постоянном и при прерывистом освещении в трех показанных вариантах освещенности, кг/ед. времени;
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
- соответствующие наивысшие приросты продуктивности птицы при переходе с постоянного на прерывистое освещение, кг/ед. времени;
Figure 00000018
- зависимость прибыли от коэффициента заполнения для третьего технологически наилучшего варианта управления по технологическому критерию (по продуктивности), руб./ед. времени; ПЭОУР(р) - зависимость прибыли от скважности импульсов освещения для третьего технологически наилучшего варианта управления по экономическому критерию (по прибыльности), руб./ед. времени;
Figure 00000019
- наивысший прирост прибыли при переходе с постоянного освещения на третий (по освещенности) вариант управления прерывистым освещением по критерию продуктивности
Figure 00000020
руб./ед. времени;
Figure 00000021
- наивысший прирост прибыли при переходе с постоянного освещения на третий (по освещенности) вариант управления прерывистым освещением по критерию прибыли
Figure 00000022
руб./ед. времени;
Figure 00000023
- наивысший инновационный дополнительный прирост прибыли (в третьем наилучшем варианте освещения птичника при технологически оптимальной освещенности
Figure 00000024
) при переходе от управления прерывистым освещением по критерию продуктивности к управлению прерывистым освещением по критерию прибыли, руб./ед. времени; Эосв(р) - прямая пропорциональная зависимость эксплуатационных затрат на электроэнергию для прерывистого освещения от его коэффициента заполнения, руб./ед. времени;
Figure 00000025
- наивысшая экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения по критерию продуктивности по сравнению с постоянным освещением, руб./ед. времени;
Figure 00000026
- наивысшая экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения по критерию прибыли по сравнению с постоянным освещением, руб./ед. времени;
Figure 00000027
- инновационная дополнительная экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения при переходе от управления по критерию продуктивности к управлению по критерию прибыли, руб./ед. Времени.Figure 2 shows a graphical illustration of the technological and economic characteristics of the process of intermittent lighting of an industrial house depending on the duty cycle of the lighting pulses and on the technical parameter of illumination:
Figure 00000001
- the value of the technologically optimal (normative) illumination during the light pulse, W / m 2 ; ± ΔВ - deviation of illumination from its optimal (normative) value
Figure 00000002
W / m 2 ;
Figure 00000003
- values of illumination during a light pulse, W / m 2 ; p - fill factor, rel. units;
Figure 00000004
- the technologically optimal value of the fill factor p_ to obtain the highest bird productivity in the third variant of intermittent illumination of the house (in three special cases
Figure 00000005
changes in illumination fill factor values are assumed to be the same
Figure 00000006
rel. units;
Figure 00000007
- the economically optimal value of the fill factor to obtain the highest profit from the technological process in the best in terms of illumination third option of intermittent illumination of the house, rel. units;
Figure 00000008
- constant highest (normative) productivity with constant normative lighting, kg / unit. time;
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
- productivity, respectively, with constant and intermittent lighting in the three lighting options shown, kg / unit. time;
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
- the corresponding highest increase in bird productivity during the transition from constant to intermittent lighting, kg / unit. time;
Figure 00000018
- the dependence of profit on the fill factor for the third technologically best management option according to the technological criterion (productivity), rubles / unit. time; P ESD (p) - dependence of profit on duty cycle of lighting pulses for the third technologically best option for management according to the economic criterion (in terms of profitability), rubles / unit time;
Figure 00000019
- the highest gain in profit when switching from constant lighting to the third (by illumination) option for controlling intermittent lighting according to the productivity criterion
Figure 00000020
rub / unit time;
Figure 00000021
- the highest gain in profit when switching from constant lighting to the third (by illumination) option for controlling intermittent lighting according to the criterion of profit
Figure 00000022
rub / unit time;
Figure 00000023
- the highest innovative additional profit increase (in the third best option for lighting the house with technologically optimal illumination
Figure 00000024
) during the transition from intermittent lighting control according to the productivity criterion to intermittent lighting control according to the profit criterion, rub / unit time; E osv (p) is a direct proportional dependence of the operating costs of electricity for intermittent lighting on its fill factor, rubles / unit. time;
Figure 00000025
- the highest savings in energy costs for intermittent lighting according to the productivity criterion compared to continuous lighting, rubles / unit. time;
Figure 00000026
- the highest savings in energy costs for intermittent lighting according to the criterion of profit in comparison with constant lighting, rubles / unit. time;
Figure 00000027
- innovative additional savings in energy costs for intermittent lighting during the transition from management by the criterion of productivity to management by the criterion of profit, rubles / unit. Time.

На фиг.3 приведена функциональная схема устройства экономически оптимального управления прерывистым освещением помещения для животных или птицы: 12 - задатчик времени; 13 - задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы; 14 - задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности; 15 - датчик освещенности; 16 - регулятор освещенности; 17 - осветительные приборы в помещении для животных или птицы; 18 - задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения, в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения); 19 - блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения птицы; 20 - вычислительный блок; 21 - блок оптимизации скважности освещения; 22 - формирователь импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон); 23 - схема совпадения.Figure 3 shows a functional diagram of a device for economically optimal control of intermittent lighting in a room for animals or birds: 12 - time clock; 13 - adjuster of the species, line (cross) and age of animals or birds; 14 - adjuster technologically optimal (normative) illumination; 15 - light sensor; 16 - dimmer; 17 - lighting fixtures in a room for animals or birds; 18 is a variable frequency fill signal adjuster in the range from zero to one (for example, a sawtooth voltage generator); 19 is a block of adjusters of the coefficients of mathematical models for technology and economics of intermittent bird lighting; 20 - computing unit; 21 is a lighting duty cycle optimization unit; 22 - a shaper of lighting pulses with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi); 23 is a coincidence diagram.

На фиг.4 дана фотография традиционного потолочного освещения птичника с клеточными батареями для кур-несушек.Figure 4 is a photograph of the traditional ceiling lighting of the house with cell batteries for laying hens.

На фиг.5 показано потолочное освещение птичника посредством электрических ламп.Figure 5 shows the ceiling lighting of the house through electric lamps.

Способ осуществляется следующим образом. Известно, что различные значения величины освещенности В при постоянном освещении приводят к различным результатам выращивания животных или птицы по их продуктивности. Наивысшая продуктивность соответствует нормативной освещенности с технологически оптимальным значением

Figure 00000028
Любые отклонения освещенности от этого значения на величину ±ΔВ приведут только к падению результирующей продуктивности поголовья. Значит, при любом способе управления технологическим процессом прерывистого освещения всегда следует поддерживать точное значение нормативной освещенности животных или птицы (далее для сокращения текста указывается только птица) определенного вида, линии (кросса) и возраста (также указывается только птичник).The method is as follows. It is known that different values of the magnitude of illumination B with constant illumination lead to different results in raising animals or birds in terms of their productivity. Highest productivity complies with standard illumination with technologically optimal value
Figure 00000028
Any deviations of illumination from this value by ± ΔВ will only lead to a decrease in the resulting livestock productivity. This means that with any method of controlling the technological process of intermittent lighting, one should always maintain the exact value of the standard illumination of animals or birds (hereinafter, only the bird is indicated to reduce the text) of a certain species, line (cross-country) and age (only the house is also indicated).

При прерывистом освещении за промежутком времени освещенного состояния птичника следует промежуток времени темноты в помещении для птицы. Другими словами, период времени прерывистого освещения составляет время совместного действия импульса света и времени темноты, до появления очередного такого светового импульса определенной формы. Если свет в птичнике просто включается и просто выключается и имеет во время включенного состояния постоянное значение интенсивности освещения, то форма светового импульса прямоугольная. При имитировании в птичнике природного «рассвета-заката» освещенность должна сначала плавно нарастать и в конце светового импульса («светового дня») плавно убывать, т.е. форма импульса может выглядеть почти как гауссовская кривая, колоколообразного вида с плавно спадающими краями. Известное отношение периода следования (повторения) импульсов к длительности каждого из этих одинаковых импульсов называется скважностью импульсов (в данном контексте - скважностью световых импульсов). Понятно, что диапазон скважности может составлять от очень большого числа при коротких импульсах и длинном периоде их следования до единицы при равенстве длительностей импульса и периода его следования. Эти значения не всегда являются удобными для их использования. Поэтому применяют и другое распространенное понятие.In intermittent lighting, the time period of the illuminated state of the house is followed by the time interval of darkness in the birdhouse. In other words, the time period of intermittent lighting is the time of the combined action of the light pulse and the time of darkness, until the next such light pulse of a certain shape. If the light in the house simply turns on and just turns off and has a constant value of light intensity during the on state, then the shape of the light pulse is rectangular. When simulating the natural “dawn-sunset” in the house, the illumination should first gradually increase and at the end of the light pulse (“daylight”) gradually decrease, i.e. the shape of the pulse can almost look like a Gaussian curve, bell-shaped with smoothly falling edges. The known ratio of the pulse repetition period (repetition) to the duration of each of these identical pulses is called the duty cycle of the pulses (in this context, the duty cycle of light pulses). It is clear that the duty cycle range can be from a very large number with short pulses and a long period of their repetition to unity if the pulse durations are equal to the period of its repetition. These values are not always convenient for their use. Therefore, another common concept is used.

Величина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения. Эта величина часто используется в литературе на английском языке и пишется "Duty cycle" (англ.). Понятно, что коэффициент заполнения есть отношение длительности импульса к периоду их следования, т.е. скважность и коэффициентом заполнения являются по отношению друг к другу обратными величинами и являются безразмерными. Однако стоит уточнить, что в англоязычной документации коэффициент заполнения, как правило, измеряется в процентах (%).The reciprocal of the duty cycle is called the duty cycle. This value is often used in the literature in English and is written "Duty cycle" (English). It is clear that the duty cycle is the ratio of the pulse duration to the period of their succession, i.e. duty cycle and fill factor are inverse to each other and are dimensionless. However, it is worth clarifying that in English-language documentation, the fill factor is usually measured as a percentage (%).

Тогда значение коэффициента заполнения р (в данном контексте - заполнения птичника искусственным светом) при постоянном освещении равно 1 (единице), а при прерывистом освещении изменяется от 0 (от нуля) - полная темнота, до почти единицы - почти постоянное освещение с очень короткими временными промежутками темноты.Then the value of the fill factor p (in this context - filling the house with artificial light) under constant lighting is 1 (one), and with intermittent lighting it changes from 0 (from zero) - complete darkness, to almost unity - almost constant lighting with very short temporary intervals of darkness.

При сопоставимых значениях изменений затрат на освещение и прироста цены реализованной продукции (точнее, стоимости произведенной продукции в ценах реализации) экономическая оптимизация прерывистого режима освещения может оказаться экономически целесообразной. Этот вариант возникает при распространенных в настоящее время энергозатратных светильниках с применением в них электрических ламп накаливания и многих других световых приборах, целесообразных производителю сельскохозяйственной продукции по признаку их высокой надежности в конкретном технологическом процессе. Возникает существенный баланс между указанными изменениями. Реализация этого баланса путем экономически оптимального управления по величине коэффициента заполнения р (соответствующему фактически по принятому в птицеводстве соотношению светлого и темного времен) выливается в смещение значения этого коэффициента от его значения при технологически оптимальном (критерий продуктивности поголовья) режиме прерывистого освещения

Figure 00000029
к меньшему его значению при экономически (критерий прибыли) оптимальном режиме прерывистого освещения
Figure 00000030
на величину
Figure 00000031
Происходит экономия электроэнергии на освещение, превышающая неизбежное некоторое снижение продуктивности поголовья. В результате такого управления появляется дополнительная (инновационная) экономическая эффективность
Figure 00000032
управления по экономическому критерию технологическим процессом прерывистого освещения птичника по отношению к обычному автоматическому поддержанию даже наиболее удачного режима с его экономической эффективностью
Figure 00000033
по отношению к режиму постоянного освещения с оптимальной (нормативной) освещенностью
Figure 00000034
With comparable values of changes in lighting costs and an increase in the price of sold products (more precisely, the cost of manufactured products at selling prices), economic optimization of intermittent lighting may be economically feasible. This option occurs when energy-consuming luminaires are common at present with the use of electric incandescent lamps and many other light devices suitable for the agricultural producer on the basis of their high reliability in a particular technological process. There is a significant balance between these changes. The implementation of this balance by economically optimal control according to the fill factor p (corresponding actually to the ratio of light and dark times adopted in poultry farming) results in a shift in the value of this coefficient from its value under the technologically optimal (criterion of livestock productivity) intermittent lighting
Figure 00000029
to its smaller value at economically (criterion of profit) optimal intermittent lighting
Figure 00000030
by the amount
Figure 00000031
Electricity is saved on lighting, exceeding the inevitable slight decrease in livestock productivity. As a result of such management, additional (innovative) economic efficiency appears
Figure 00000032
control according to the economic criterion of the technological process of intermittent illumination of the house in relation to the usual automatic maintenance of even the most successful mode with its economic efficiency
Figure 00000033
in relation to the constant lighting mode with optimal (standard) illumination
Figure 00000034

На фиг.2 представлен характер взаимной зависимости от коэффициента заполнения р технических

Figure 00000035
технологических
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
и экономических
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
Figure 00000051
Figure 00000052
Figure 00000053
характеристик процесса прерывистого освещения промышленного птичника. Показаны три варианта нарастающей от малого значения до технологически оптимального значения величины освещенности птичника (нижние индексы 1, 2, 3 в обозначения указанных величин). В третьем режимном варианте экономически оптимального управления прерывистым освещением по величине коэффициента заполнения р также используется значение технологически оптимальной (технологически наилучшей) освещенности
Figure 00000054
во время светового импульса.Figure 2 shows the nature of the mutual dependence on the fill factor p technical
Figure 00000035
technological
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
and economic
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
Figure 00000051
Figure 00000052
Figure 00000053
process characteristics of intermittent lighting in an industrial house. Three options are shown increasing from a small value to a technologically optimal value of the illumination of the house (lower indices 1, 2, 3 in the designation of the indicated values). In the third mode variant of the economically optimal control of intermittent lighting by the value of the fill factor p, the value of the technologically optimal (technologically best) illumination is also used
Figure 00000054
during a light pulse.

В процессе многолетних и многочисленных технологических испытаний птицеводами установлены нормативные требования к постоянной освещенности птицы различных видов и возрастов, в настоящее время нащупывается и уже в некоторых частных случаях даже нормируется количественная связь между коэффициентом заполнения прерывистого освещения и продуктивностью птицы.In the process of long-term and numerous technological tests by poultry farmers, the regulatory requirements for constant illumination of birds of various species and ages were established, they are currently being felt and even in some special cases even the quantitative relationship between the fill factor of intermittent lighting and bird productivity.

Для управления прерывистым освещением птичника по экономическому критерию следует поступать следующим образом [см. также: Дубровин А.В. Основы автоматизированного управления технологическими процессами в птицеводстве по экономическому критерию. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2013. - 292 с.].To control the intermittent lighting of a house according to the economic criterion, proceed as follows [see also: Dubrovin A.V. Fundamentals of automated control of technological processes in poultry farming by economic criterion. - M .: GNU VIESH, 2013. - 292 p.].

Во-первых, надо иметь математическую модель продуктивности птицы в зависимости от величины освещенности при прерывистом освещении с изменяющимся значением коэффициента заполнения. В первом приближении внешний вид подобной математической и соответствующей графической модели есть парабола.First, you need to have a mathematical model of bird productivity depending on the amount of illumination in intermittent lighting with a varying fill factor. In a first approximation, the appearance of such a mathematical and corresponding graphic model is a parabola.

Во-вторых, требуется наложить ограничения на изменения управляемых параметров.Secondly, it is required to impose restrictions on changes in controlled parameters.

В-третьих, надо провести имитационное математическое моделирование и построить точные количественные соотношения в виде представленных на фиг.2 графиков функций.Thirdly, it is necessary to carry out mathematical simulation and build accurate quantitative relationships in the form presented on figure 2 graphs of functions.

В процессе решения оптимизационной задачи определяются экономически оптимальные режимы освещения и соответствующие необходимые коммутации в осветительных приборах птичника. Измерения освещенности и коэффициента заполнения позволяют повысить точность управления и построить уточненную функциональную схему устройства управления прерывистым освещением по экономическому критерию (фиг.2).In the process of solving the optimization problem, the economically optimal lighting conditions and the corresponding necessary switching in the lighting fixtures of the house are determined. Measurements of illumination and fill factor can improve control accuracy and build an updated functional diagram of the intermittent lighting control device according to the economic criterion (figure 2).

Основу построения математической модели экономически оптимального управления прерывистым освещением снова составляет модель В.А. Грабаурова [Грабауров В.А., Савченко Е.И. Исследование математической модели биологического объекта биотехнической системы. - Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1986. - 5 с. Деп. во ВНИИТЭИСХ. №59-ВС-87].The basis for constructing a mathematical model of economically optimal control of intermittent lighting is again V.A. Grabaurova [Grabaurov V.A., Savchenko E.I. Study of a mathematical model of a biological object of a biotechnological system. - Rostov-on-Don: RISM, 1986. - 5 p. Dep. in VNIITEISCH. No. 59-BC-87].

Приведем ее краткое описание. Климатическая математическая модель биологического объекта представляет собой зависимость продуктивности птиц (суточный прирост массы бройлеров от их возраста и от факторов микроклимата, в граммах массы) Пбр от возраста птиц t (в сутках) и основных параметров микроклимата - температуры воздуха Т (в градусах по шкале Цельсия), относительной влажности воздуха B1 (в процентах) и загазованности воздуха KA (массовая концентрация аммиака в воздухе, мг/м3):Here is a brief description of it. The climatic mathematical model of a biological object is the dependence of bird productivity (daily increase in broiler mass on their age and microclimate factors, in grams of mass) P br on bird age t (in days) and the main microclimate parameters - air temperature T (in degrees on a scale Celsius), relative air humidity B 1 (in percent) and gas contamination K A (mass concentration of ammonia in air, mg / m 3 ):

Figure 00000055
Figure 00000055

где а0, a1, …, а14 - коэффициенты уравнения регрессии, или константы для процесса управления микроклиматом в промышленном птичнике: а0=-715,1; а1=6,354; а2=27,076; а3=9,594; а4=-0,870; а5=-0,025; а6=-0,343; а7=-0,050; а8=-0,009; а9=-0,104; а10=-0,024; а11=0,003; а12=-0,102; а13=0,012; а14=0,008.where a 0 , a 1 , ..., and 14 are the coefficients of the regression equation, or constants for the microclimate control process in an industrial house: a 0 = -715.1; a 1 = 6.354; a 2 = 27.076; a 3 = 9.594; a 4 = -0.870; a 5 = -0.025; a 6 = -0.343; a 7 = -0.050; a 8 = -0.009; a 9 = -0.104; a 10 = -0.024; a 11 = 0.003; a 12 = -0.102; a 13 = 0.012; and 14 = 0.008.

Графически это серия оптимальных почти параболических кривых, все более «высоких» и «широких» и смещающихся влево по абсциссе температуры с возрастом бройлера в зависимости от температуры среды обитания. Это понятно, т.к. с возрастом птицы улучшается ее теплозащита, и она слабее реагирует на отклонения температуры среды от комфортного для организма данного возраста значения. При росте птицы также растут ее суточные привесы.Graphically, this is a series of optimal almost parabolic curves, increasingly “high” and “wide” and shifting to the left along the abscissa of temperature with the age of the broiler, depending on the temperature of the habitat. This is understandable since as a bird ages, its thermal protection improves, and it reacts weaker to deviations of the ambient temperature from a value that is comfortable for an organism of a given age. With the growth of the bird, its daily gain also grows.

Аналогично отражает рост и развитие птицы при всех прочих равных факторах математическая модель влияния на продуктивность птицы прерывистого освещения (2):Similarly, the mathematical model of the influence of intermittent lighting on the productivity of a bird reflects the growth and development of the bird with all other factors being equal (2):

Figure 00000056
Figure 00000056

где а0, a1, …, а14 - коэффициенты уравнения регрессии или константы, значения которых отличаются от приведенных в (1) значений и определяются в специально организованных новых опытах птицеводов и инженеров по определению влияния режима прерывистого освещения на продуктивность поголовья в птичнике.where a 0 , a 1 , ..., and 14 are the coefficients of the regression equation or constants, the values of which differ from the values given in (1) and are determined in specially organized new experiments by poultry farmers and engineers to determine the effect of intermittent lighting on livestock productivity in the house.

На фиг.3 приведена схема устройства для осуществления способа. Устройство экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве содержит задатчик времени 12, задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы 13, задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности 14, датчик освещенности 15, регулятор освещенности 16, осветительные приборы в помещении для животных или птицы 17, причем в него дополнительно введены задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения) 18, блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы 19, вычислительный блок 20, блок оптимизации скважности освещения 21, формирователь импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) 22, схема совпадения 23, при этом выход задатчика времени 12 через задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы 13 и затем через задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности 14 подключен к соединению первого входа вычислительного блока 20 и первого входа регулятора освещенности 16, также выход задатчика времени 12 через задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения) 18 соединен со вторым входом вычислительного блока 20 и с первым входом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) 22, также выход задатчика вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы 13 через блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы 19 подключен к третьему входу вычислительного блока 20, выход датчика освещенности 15 соединен со вторым входом регулятора освещенности 16, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения 23, второй вход и выход которой соединены соответственно с выходом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) 22 и со входами осветительных приборов в помещении для животных или птицы 17, выход вычислительного блока 20 через блок оптимизации скважности освещения 21 подключен ко второму входу формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) 22.Figure 3 shows a diagram of a device for implementing the method. The device for economically optimal control of intermittent lighting in animal husbandry and poultry farming includes a time dial 12, a dial for the type, line (cross) and age of animals or birds 13, a dial for the technologically optimal (normative) light 14, a light sensor 15, a light regulator 16, and indoor lighting fixtures for animals or poultry 17, moreover, an adjuster of the variable duty cycle signal in the range of change from zero to unity (for example, a sawtooth generator Phenomenon) 18, block of adjusters of coefficients of mathematical models for technology and economics of intermittent illumination of animals or birds 19, computational unit 20, block for optimizing the duty cycle of lighting 21, shaper of lighting pulses with a variable fill factor (standby multivibrator or sci-fi) 22, matching 23 the output of the time master 12 through the master species, line (cross) and the age of the animals or birds 13 and then through the master technologically optimal (standard) illumination 14 is connected to the connection the first input of the computing unit 20 and the first input of the dimmer 16, as well as the output of the time adjuster 12 through the variable frequency fill signal adjuster in the range from zero to unity (for example, a sawtooth voltage generator) 18 is connected to the second input of the computing unit 20 and to the first input of the driver lighting pulses with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi) 22, also the output of the species, line (cross) and age of the animals or birds 13 through the set of sensors coefficients of mathematical models for technology and economics of intermittent illumination of animals or birds 19 is connected to the third input of the computing unit 20, the output of the light sensor 15 is connected to the second input of the dimmer 16, the output of which is connected to the first input of the matching circuit 23, the second input and output of which are connected respectively with the output of the shaper of lighting pulses with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi) 22 and with the inputs of lighting devices in the animal room or birds 17, the output of the computing unit 20 through the lighting duty cycle optimization unit 21 is connected to the second input of the lighting pulse shaper with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi) 22.

Устройство работает следующим образом. В предлагаемом техническом решении параметр температуры воздуха считается нормативным (наилучшим при всех условиях) и не влияющим на изменения продуктивности при изменениях возраста животных или птицы, освещенности и коэффициента заполнения освещения. Все члены уравнения, содержащие величину температуры воздуха Т (в градусах по шкале Цельсия), изменяются только в связи с изменениями требуемого значения нормативной температуры воздуха Тнорм из-за изменения возраста поголовья t. Эти связи отражены в связях устройства экономически оптимального управления технологическим процессом прерывистого освещения: задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы 13 определяет работу блока задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения птицы 19. Этот блок 19 формирует Т=Тнорм в качестве не переменной величины, а значения обычного коэффициента для последующего математического моделирования по (2) в вычислительном блоке 20.The device operates as follows. In the proposed technical solution, the air temperature parameter is considered normative (best under all conditions) and does not affect changes in productivity with changes in the age of animals or birds, illumination and fill factor of lighting. All terms of the equation containing the air temperature T (in degrees Celsius) are changed only due to changes in the required value of the standard air temperature T norms due to changes in the age of the population t. These connections are reflected in the connections of the device for economically optimal control of the process of intermittent lighting: a specifier of the type, line (cross-country) and age of animals or birds 13 determines the operation of the unit for adjusting the coefficients of mathematical models for the technology and economy of intermittent lighting of bird 19. This block 19 forms T = T norms as not a variable, but the values of the usual coefficient for subsequent mathematical modeling according to (2) in the computing unit 20.

Блок оптимизации скважности освещения 21 устанавливает на своем выходе найденное оптимальное значение расчетного по формуле (2) коэффициента заполнения

Figure 00000057
Задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения 18 выдает сигнал переменного значения коэффициента заполнения р, этот сигнал сравнивается в формирователе импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения 22 (по существу, в функциональном аналоге обычной схемы сравнения, точнее, компаратора) с сигналом вычисленного в вычислительном блоке 20 экономически оптимального значения коэффициента заполнения
Figure 00000058
Полученный в момент времени равенства указанных входных сигналов, выходной сигнал формирователя 22 разрешает прохождение через схему совпадения 23 отрегулированного в регуляторе освещенности 16 сигнала нормативной освещенности в осветительные приборы в помещении для животных или птицы 17.The lighting duty cycle optimization unit 21 sets at its output the found optimal value of the fill factor calculated by formula (2)
Figure 00000057
The variable fill factor signal generator 18 provides a variable fill factor signal p, this signal is compared in a pulse shaper with a variable fill factor 22 (essentially a functional analog of a conventional comparison circuit, more precisely, a comparator) with a signal calculated in the computing unit 20 which is economically optimal fill factor
Figure 00000058
Received at the time point of equality of the specified input signals, the output signal of the shaper 22 allows passage through the matching circuit 23 of the regulatory illumination signal adjusted in the dimmer 16 to the lighting devices in the room for animals or birds 17.

Теперь устройство работает в режиме нормативного (во время действия светового импульса) прерывистого освещения всего птичника, или определенной производственной технологической зоны в птичнике, с экономически оптимальным значением коэффициента заполнения по критерию прибыли от действия технологического процесса прерывистого освещения. Достигается наивысшая прибыльность технологического процесса прерывистого освещения поголовья животных или птицы.Now the device operates in the standard (during the light pulse) intermittent lighting of the entire house, or a certain production technological zone in the house, with an economically optimal fill factor according to the profit criterion from the operation of intermittent lighting. The highest profitability of the technological process of intermittent illumination of livestock or birds is achieved.

На фиг.4 и 5 даны иллюстрации варианта потолочного освещения птичника с клеточными батареями для содержания кур-несушек светильниками с применением электрических ламп накаливания. Способ и устройство позволяют автоматически управлять по экономическому критерию прибыли от процесса прерывистого освещения соотношением времени освещения помещения и времени выключенного состояния светильников, показанных на фиг.4 и 5. В результате такого управления устанавливается экономически оптимальное указанное соотношение, которое по способу и по устройству также вполне соответствует экономически оптимальному значению широко известного коэффициента заполнения.Figures 4 and 5 show illustrations of a variant of the ceiling lighting of a house with cell batteries for keeping laying hens with lights using electric incandescent lamps. The method and device allow automatically controlling, according to the economic criterion, the profit from the intermittent lighting process by the ratio of the lighting time of the room and the off time of the luminaires shown in Figs. 4 and 5. As a result of such control, the economically optimal specified ratio is established, which, by the method and device corresponds to the economically optimal value of the well-known duty cycle.

Технология прерывистого освещения становится экономически наилучшей для поголовья любого вида, породы (кросса, линии и т.п.) и возраста, поскольку эти параметры поголовья автоматически учитывается. Экономически наилучший режим работы осветительных приборов устанавливается автоматически, не зависимо от их типа, поскольку учитывается их электропотребление в экономически наилучшем режиме и, соответственно, стоимость расходуемой электроэнергии на прерывистое освещение.The intermittent lighting technology becomes economically best for a livestock of any kind, breed (cross, line, etc.) and age, since these livestock parameters are automatically taken into account. The economically best operating mode of lighting fixtures is set automatically, regardless of their type, since their power consumption is taken into account in the economically best mode and, accordingly, the cost of energy consumed for intermittent lighting.

Обеспечивается наилучшее для технологии прерывистого освещения в данном производственном помещении и для предприятия в целом соотношение между получаемой продукцией животноводства и птицеводства и расходуемой при этом энергией на освещение поголовья в помещении (например, бройлеров в промышленном птичнике).The best ratio is provided for intermittent lighting technology in a given production room and for the enterprise as a whole, the ratio between the output of livestock and poultry farming and the energy expended for lighting livestock in the room (for example, broilers in an industrial house).

Фиг.1. Общая схема технологии и технологического оборудования при выращивании животных или птицы в условиях искусственного освещения в животноводстве и птицеводстве: 1 - теплозащитные ограждающие конструкции помещения (здания) для животных или птицы; 2 - утепленный пол (древесностружечная подстилка) помещения для животных или птицы; 3 - приточная вентиляция; 4 - вытяжная вентиляция; 5 - поголовье животных или птицы; 6 - световые устройства (источники электрического освещения) в помещении для животных или птицы; 7 - энергетическая магистраль (электропроводка); 8 - устройство регулирования режимов прерывистого освещения; 9, 10 и 11 - измерители освещенности животного или птицы в различных зонах обитания поголовья в производственном помещении.Figure 1. The general scheme of technology and technological equipment for growing animals or poultry under artificial lighting in livestock and poultry farming: 1 - heat-protecting enclosing structures of a room (building) for animals or poultry; 2 - insulated floor (particle board) rooms for animals or birds; 3 - forced ventilation; 4 - exhaust ventilation; 5 - livestock of animals or birds; 6 - light devices (sources of electric lighting) in a room for animals or birds; 7 - power line (wiring); 8 - control device intermittent lighting; 9, 10 and 11 - light meters of an animal or bird in various areas of livestock in the production room.

Фиг.2. Графическая иллюстрация технологических и экономических характеристик процесса прерывистого освещения промышленного птичника в зависимости от скважности импульсов освещения и от технического параметра освещенности:

Figure 00000059
- значение технологически оптимальной (нормативной) освещенности во время светового импульса, Вт/м2; ±ΔВ - отклонение освещенности от ее оптимального (нормативного) значения В т е х н о л о п т
Figure 00000060
, Вт/м2;
Figure 00000061
- значения освещенности во время светового импульса, Вт/м2; р - коэффициент заполнения, отн. ед.;
Figure 00000062
- технологически оптимальное значение коэффициента заполнения p для получения наивысшей продуктивности птицы в третьем варианте прерывистого освещения птичника (в трех частных случаях
Figure 00000063
изменения освещенности значения коэффициента заполнения принимаются одинаковыми
Figure 00000064
), отн. ед.; p э к о н 3 о п т
Figure 00000065
- экономически оптимальное значение коэффициента заполнения для получения наивысшей прибыли от технологического процесса в наилучшем по освещенности третьем варианте прерывистого освещения птичника, отн. ед.;
Figure 00000066
- постоянная наивысшая (нормативная) продуктивность при постоянном нормативном освещении, кг/ед. времени;
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000069
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
- продуктивности соответственно при постоянном и при прерывистом освещении в трех показанных вариантах освещенности, кг/ед. времени;
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000075
- соответствующие наивысшие приросты продуктивности птицы при переходе с постоянного на прерывистое освещение, кг/ед. времени;
Figure 00000076
- зависимость прибыли от коэффициента заполнения для третьего технологически наилучшего варианта управления по технологическому критерию (по продуктивности), руб./ед. времени; ПЭОУЗ(р) - зависимость прибыли от скважности импульсов освещения для третьего технологически наилучшего варианта управления по экономическому критерию (по прибыльности), руб./ед. времени;
Figure 00000077
- наивысший прирост прибыли при переходе с постоянного освещения на третий (по освещенности) вариант управления прерывистым освещением по критерию продуктивности
Figure 00000078
руб./ед. времени;
Figure 00000079
- наивысший прирост прибыли при переходе с постоянного освещения на третий (по освещенности) вариант управления прерывистым освещением по критерию прибыли
Figure 00000080
руб./ед. времени;
Figure 00000081
наивысший инновационный дополнительный прирост прибыли (в третьем наилучшем варианте освещения птичника при технологически оптимальной освещенности
Figure 00000082
) при переходе от управления прерывистым освещением по критерию продуктивности к управлению прерывистым освещением по критерию прибыли, руб./ед. времени; Эосв(р) - прямая пропорциональная зависимость эксплуатационных затрат на электроэнергию для прерывистого освещения от его коэффициента заполнения, руб./ед. времени;
Figure 00000083
- наивысшая экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения по критерию продуктивности по сравнению с постоянным освещением, руб./ед. времени;
Figure 00000084
- наивысшая экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения по критерию прибыли по сравнению с постоянным освещением, руб./ед. времени;
Figure 00000085
- инновационная дополнительная экономия затрат на электроэнергию для прерывистого освещения при переходе от управления по критерию продуктивности к управлению по критерию прибыли, руб./ед. Времени.Figure 2. Graphic illustration of the technological and economic characteristics of the intermittent lighting of an industrial house depending on the duty cycle of the lighting pulses and on the technical parameter of the illumination:
Figure 00000059
- the value of the technologically optimal (normative) illumination during the light pulse, W / m 2 ; ± ΔВ - deviation of illumination from its optimal (normative) value AT t e x n about l about P t
Figure 00000060
, W / m 2 ;
Figure 00000061
- values of illumination during a light pulse, W / m 2 ; p - fill factor, rel. units;
Figure 00000062
- the technologically optimal value of the fill factor p to obtain the highest bird productivity in the third variant of intermittent lighting of the house (in three special cases
Figure 00000063
changes in illumination fill factor values are assumed to be the same
Figure 00000064
), rel. units; p uh to about n 3 about P t
Figure 00000065
- the economically optimal value of the fill factor to obtain the highest profit from the technological process in the best in terms of illumination third option of intermittent illumination of the house, rel. units;
Figure 00000066
- constant highest (normative) productivity with constant normative lighting, kg / unit. time;
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000069
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
- productivity, respectively, with constant and intermittent lighting in the three lighting options shown, kg / unit. time;
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000075
- the corresponding highest increase in bird productivity during the transition from constant to intermittent lighting, kg / unit. time;
Figure 00000076
- the dependence of profit on the fill factor for the third technologically best management option according to the technological criterion (productivity), rubles / unit. time; P EEUZ (p) - dependence of profit on duty cycle of lighting pulses for the third technologically best option for management according to the economic criterion (in terms of profitability), rubles / unit time;
Figure 00000077
- the highest gain in profit when switching from constant lighting to the third (by illumination) option for controlling intermittent lighting according to the productivity criterion
Figure 00000078
rub / unit time;
Figure 00000079
- the highest gain in profit when switching from constant lighting to the third (by illumination) option for controlling intermittent lighting according to the criterion of profit
Figure 00000080
rub / unit time;
Figure 00000081
the highest innovative additional profit increase (in the third best option for lighting the house with technologically optimal illumination
Figure 00000082
) during the transition from intermittent lighting control according to the productivity criterion to intermittent lighting control according to the profit criterion, rub / unit time; E osv (p) is a direct proportional dependence of the operating costs of electricity for intermittent lighting on its fill factor, rubles / unit. time;
Figure 00000083
- the highest savings in energy costs for intermittent lighting according to the productivity criterion compared to continuous lighting, rubles / unit. time;
Figure 00000084
- the highest savings in energy costs for intermittent lighting according to the criterion of profit in comparison with constant lighting, rubles / unit. time;
Figure 00000085
- innovative additional savings in energy costs for intermittent lighting during the transition from management by the criterion of productivity to management by the criterion of profit, rubles / unit. Time.

Фиг.3. Функциональная схема устройства экономически оптимального управления прерывистым освещением помещения для животных или птицы: 12 - задатчик времени; 13 - задатчик вида, линии (кросса) и возраста животных или птицы; 14 - задатчик технологически оптимальной (нормативной) освещенности; 15 - датчик освещенности; 16 - регулятор освещенности; 17 - осветительные приборы в помещении для животных или птицы; 18 - задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения, в диапазоне изменения от нуля до единицы (например, генератор пилообразного напряжения); 19 - блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения птицы; 20 - вычислительный блок; 21 - блок оптимизации скважности освещения; 22 - формирователь импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон); 23 - схема совпадения.Figure 3. Functional diagram of a device for economically optimal control of intermittent lighting in a room for animals or birds: 12 - time clock; 13 - adjuster of the species, line (cross) and age of animals or birds; 14 - adjuster technologically optimal (normative) illumination; 15 - light sensor; 16 - dimmer; 17 - lighting fixtures in a room for animals or birds; 18 is a variable frequency fill signal adjuster in the range from zero to one (for example, a sawtooth voltage generator); 19 is a block of adjusters of the coefficients of mathematical models for technology and economics of intermittent bird lighting; 20 - computing unit; 21 is a lighting duty cycle optimization unit; 22 - a shaper of lighting pulses with a variable duty cycle (standby multivibrator or sci-fi); 23 is a coincidence diagram.

Фиг.4. Иллюстрация традиционного потолочного освещения птичника с клеточными батареями для кур-несушек обычными электрическими лампами.Figure 4. Illustration of a traditional birdhouse ceiling light with cell batteries for laying hens with conventional electric lamps.

Фиг.5. Дополнительная иллюстрация потолочного освещения птичника для яйценоской птицы посредством обычных электрических ламп.Figure 5. An additional illustration of the ceiling lighting of a poultry house for eggs by conventional electric lamps.

Claims (1)

Устройство экономически оптимального управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве, содержащее задатчик времени, задатчик вида, линии кросса и возраста животных или птицы, задатчик технологически оптимальной нормативной освещенности, датчик освещенности, регулятор освещенности, осветительные приборы в помещении для животных или птицы, отличающееся тем, что в него дополнительно введены задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы, например генератор пилообразного напряжения, блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы, вычислительный блок, блок оптимизации скважности освещения, формирователь импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон), схема совпадения, при этом выход задатчика времени через задатчик вида, линии кросса и возраста животных или птицы и затем через задатчик технологически оптимальной нормативной освещенности подключен к соединению первого входа вычислительного блока и первого входа регулятора освещенности, также выход задатчика времени через задатчик переменного сигнала коэффициента заполнения в диапазоне изменения от нуля до единицы, например генератор пилообразного напряжения соединен со вторым входом вычислительного блока и с первым входом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон), также выход задатчика вида, линии кросса и возраста животных или птицы через блок задатчиков коэффициентов математических моделей для технологии и экономики прерывистого освещения животных или птицы подключен к третьему входу вычислительного блока, выход датчик освещенности соединен со вторым входом регулятора освещенности, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения, второй вход и выход которой соединены соответственно с выходом формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон) и со входами осветительных приборов в помещении для животных или птицы, выход вычислительного блока через блок оптимизации скважности освещения подключен ко второму входу формирователя импульсов освещения с переменным коэффициентом заполнения (ждущий мультивибратор или фантастрон). A device for economically optimal control of intermittent lighting in animal husbandry and poultry farming, comprising a time clock, a specifier of a species, cross-line and age of animals or birds, a technologically optimal normative illuminator, an ambient light sensor, a dimmer, lighting devices in a room for animals or birds, characterized in that it additionally introduces a variable duty ratio adjuster in the range from zero to unity, for example, a sawtooth generator voltages, unit for setting coefficients of mathematical models for technology and economics of intermittent illumination of animals or birds, computing unit, unit for optimizing the duty cycle of lighting, driver of lighting pulses with a variable duty cycle (waiting multivibrator or sci-fi), matching circuit, while the output of the time setting through the type setting , lines of cross-country and the age of animals or birds and then, through the dial of the technologically optimal standard illumination, is connected to the connection of the first entrance to the calculating unit and the first input of the dimmer, as well as the output of the time adjuster through the variable frequency duty signal adjuster in the range from zero to unity, for example, a sawtooth voltage generator is connected to the second input of the computing unit and to the first input of the lighting pulse shaper with a variable duty ratio (standby multivibrator or sci-firon), also the output of the setter of the species, the cross-line and the age of animals or birds through the block of setters of coefficients mathematically x models for technology and economics of intermittent illumination of animals or birds are connected to the third input of the computing unit, the output of the light sensor is connected to the second input of the dimmer, the output of which is connected to the first input of the matching circuit, the second input and output of which are connected respectively to the output of the pulse shaper with variable fill factor (standby multivibrator or sci-fi) and with inputs of lighting devices in the room for animals or birds, the output of the computing unit and by optimizing the duty ratio of lighting unit is connected to the second input of the pulse illumination with a variable duty cycle (or monostable multivibrator phantastron).
RU2014105933/05A 2014-02-19 2014-02-19 Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production RU2572536C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014105933/05A RU2572536C1 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014105933/05A RU2572536C1 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2572536C1 true RU2572536C1 (en) 2016-01-20

Family

ID=55086965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014105933/05A RU2572536C1 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2572536C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4721062A (en) * 1985-04-04 1988-01-26 Quail Roost Quail Farms Method of raising roosting fowl
SU1546029A1 (en) * 1987-08-14 1990-02-28 Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт птицеводства Method of growing broilers
RU2077842C1 (en) * 1994-09-30 1997-04-27 Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства Poultry keeping method
RU2143195C1 (en) * 1998-12-30 1999-12-27 Резник Виктор Александрович Bird feeding system and method
RU2289915C1 (en) * 2005-05-17 2006-12-27 ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства (ГНУ ВНИТИП) Breeding cock keeping method
RU2373702C1 (en) * 2008-05-12 2009-11-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Method of raising broiler chickens

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4721062A (en) * 1985-04-04 1988-01-26 Quail Roost Quail Farms Method of raising roosting fowl
SU1546029A1 (en) * 1987-08-14 1990-02-28 Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт птицеводства Method of growing broilers
RU2077842C1 (en) * 1994-09-30 1997-04-27 Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства Poultry keeping method
RU2143195C1 (en) * 1998-12-30 1999-12-27 Резник Виктор Александрович Bird feeding system and method
RU2289915C1 (en) * 2005-05-17 2006-12-27 ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства (ГНУ ВНИТИП) Breeding cock keeping method
RU2373702C1 (en) * 2008-05-12 2009-11-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Method of raising broiler chickens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2462864C2 (en) Device of formulation of economical feed ration and economical feeding animals and birds
Sitaram et al. IoT based smart management of poultry farm and electricity generation
Soh et al. Development of automatic chicken feeder using Arduino Uno
Campbell et al. Rearing enrichments affected ranging behavior in free-range laying hens
Hsiao et al. Building a fish–vegetable coexistence system based on a wireless sensor network
CN104662565A (en) Method and system for monitoring and/or controlling the resource consumption of an agricultural plant
Revanth et al. Design and Development of an IoT Based Smart Poultry Farm
Kirankumar et al. Smart monitoring and water quality management in aquaculture using IOT and ML
Liu et al. Choice between fluorescent and poultry-specific LED lights by pullets and laying hens
RU2572536C1 (en) Device of economically optimal control of intermittent lighting in livestock and poultry production
Bose et al. A novel algorithmic electric power saver strategies for real-time smart poultry farming
Choosumrong et al. Smart poultry farm based on the real-time environment monitoring system using internet of things
Bea et al. Chicken farm monitoring system using sensors and Arduino microcontroller
Maaño et al. Towards the development of a smart photovoltaic-powered temperature-controlled poultry egg incubator
Safputra et al. IoT-Based Monitoring and Feeder Control for Smart Poultry Farm System
Parenreng et al. Hybrid Electrical Interchange System in IoT-Based Egg-Hatching Equipment
Natho et al. A Prototype Platform for Automated Chicken Feeding Control with an Embedded System
Ribeiro et al. Spacial illuminances variability and energy consumption in aviaries for laying hens equiped with compact fluorescent lamps and light emitting diode
Herdian et al. Smart Fish Feeder Design and Analysis at Sekemala Integrated Farming (Seinfarm)
Gilongos et al. Automated Chicken Feeder and Counter Using Yolov4 Algorithm
Mustika et al. Implementation of Fuzzy Logic in Temperature Control Automation Start Phase Quail Brooder
Kamble et al. IoT based smart greenhouse automation using Arduino
RU2572537C1 (en) Device of economically optimal control and completion of feeding process at rearing animals and birds
RU2295237C1 (en) Apparatus for data communicational controlling of economic heating processes in animal farming and poultry farming
Soliman-Cuevas ZamPen Chick Monitoring using Wireless Sensor Network

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160220