RU2808180C1

RU2808180C1 - System for creating microclimate in cowshed

Info

Publication number: RU2808180C1
Application number: RU2023105713A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Григорьевич Борулько; Юрий Григорьевич Иванов; Дмитрий Андреевич Понизовкин; Юлия Анатольевна Бовина; Сергей Андреевич Андреев
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-11-24

Abstract

FIELD: cattle breeding.

SUBSTANCE: system includes a control unit connected to electric drives equipped with blade speed regulators, mounted on hinges in a row above the feeding and resting areas of animals and axial fans directed at an angle from top to bottom, an electric drive with a gearbox equipped with a fan speed regulator in a row, a pumping unit with a filter, temperature and humidity sensors in the cowshed and connected via a wireless transceiver device, heart rate and respiration rate sensors attached to the animal. Based on the data received from the sensors, the control unit turns the axial fans on or off, sends a signal to turn them, sets the speed of rotation of the blades, and also sends a signal to supply water from the pumping unit to the fog-forming element with nozzles, where it is sprayed.

EFFECT: invention ensures the creation of a microclimate in a cowshed.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области животноводства и предназначена для вентиляции коровников в летний период времени.The invention relates to the field of animal husbandry and is intended for ventilation of barns in the summer.

Известно, что коровы при температуре выше 25°С, начинают снижать удои, примерно 1,0 л в день на каждые 2°С, из-за теплового стресса. В связи с этим к существующей системе естественной вентиляции, обеспечивающей воздухообмен внутри помещения, как правило, добавляют дополнительную принудительную вентиляцию, обеспечивающую создание комфортных условий для коров путем подачи на них потока воздуха.It is known that cows at temperatures above 25°C begin to reduce their milk yield, approximately 1.0 liters per day for every 2°C, due to heat stress. In this regard, additional forced ventilation is usually added to the existing natural ventilation system, which provides air exchange inside the premises, to ensure the creation of comfortable conditions for cows by supplying them with an air flow.

Известно устройство вентиляции коровника для летнего периода времени, содержащее устройство, создающее поток воздуха, направленный на животное, находящееся в стойле, путем подачи воздуха через трубопроводы к каждому стойлу (патент RU 2229220, A01K 1/00).A barn ventilation device for the summer period is known, containing a device that creates an air flow directed at the animal in the stall by supplying air through pipelines to each stall (patent RU 2229220, A01K 1/00).

Недостатком указанного устройства, является то, что оно содержит большое количество трубопроводов, а фиксированное положение отверстий не позволяет изменять направление и скорость потока воздуха. Подача воздуха через трубопроводы не регулируется, а большое количество трубопроводов создает дополнительные технические сложности при монтаже и эксплуатации такой системы вентиляции.The disadvantage of this device is that it contains a large number of pipelines, and the fixed position of the holes does not allow changing the direction and speed of air flow. The air supply through the pipelines is not regulated, and a large number of pipelines creates additional technical difficulties during the installation and operation of such a ventilation system.

Данное устройство предназначено для коровников с привязной технологией содержания животных, кроме того устройство является материалоемким и энергозатратным. Поскольку в настоящее время строятся коровники только с беспривязной технологией содержания, данная система вентиляции для них не может быть использована.This device is intended for barns with tethered technology for keeping animals; in addition, the device is material-intensive and energy-consuming. Since barns are currently being built only with free-stall housing technology, this ventilation system cannot be used for them.

Известна система вентиляции коровников, содержащая вентиляционный конек с управляемой заслонкой, боковые проемы в здании с управляемыми шторами, осевые вентиляторы, установленные в ряды над зонами кормления и отдыха, направленных под углом сверху вниз, датчики температуры и влажности, подключенные к блоку управления. (http://irbis-kursk.ru/oborudovanie/sistema-ohlazhdeniya-korovnikov-s-privyaznym-soderzhaniem/).A barn ventilation system is known, containing a ventilation ridge with a controlled damper, side openings in the building with controlled curtains, axial fans installed in rows above the feeding and resting areas, directed at an angle from top to bottom, temperature and humidity sensors connected to a control unit. (http://irbis-kursk.ru/oborudovanie/sistema-ohlazhdeniya-korovnikov-s-privyaznym-soderzhaniem/).

Указанная система вентиляции обеспечивает направленный поток воздуха на животных, находящихся в рядах отдых и кормления, создавая комфортные зоны. По сигналам от датчиков температуры и влажности, установленных в коровнике, блок управления обеспечивает их включение и выключение.This ventilation system provides a directed air flow to the animals in the resting and feeding rows, creating comfortable zones. Based on signals from temperature and humidity sensors installed in the barn, the control unit ensures they are turned on and off.

Известная система вентиляции функционирует с постоянной частотой вращения вентиляторов и не обеспечивает эффективное охлаждение при различных значениях температуры и влажности. Также стоит отметить то, что вентиляторы, расположенные в ряд, являются неподвижными и требуют использования нескольких рядов вентиляторов, над каждой из зон нахождения животных, что создает дополнительные технические сложности при монтаже и эксплуатации такой системы вентиляции.The known ventilation system operates with a constant fan speed and does not provide effective cooling at different temperatures and humidity. It is also worth noting that fans located in a row are stationary and require the use of several rows of fans above each area where animals are located, which creates additional technical difficulties during the installation and operation of such a ventilation system.

Наиболее близким является устройство для вентиляции коровника (патент RU 178643, A01K 1/00) Устройство включает установленные на шарнирах в ряд над зонами кормления и отдыха с заданным расстоянием осевые вентиляторы с электроприводом, причем осевые вентиляторы снабжены регуляторами частот вращения лопастей и редуктором, а также туманообразующими элементами с форсунками.The closest is a device for ventilation of a barn (patent RU 178643, A01K 1/00). The device includes axial fans with an electric drive installed on hinges in a row above the feeding and resting areas with a given distance, and the axial fans are equipped with blade speed controllers and a gearbox, as well as fogging elements with nozzles.

Основной недостаток указанного устройства - не достаточно эффективное охлаждение животноводческих помещений, особенно в летний период, что отражается на продуктивности животных.The main disadvantage of this device is the insufficiently effective cooling of livestock buildings, especially in the summer, which affects the productivity of animals.

Техническая проблема, обеспечиваемая при использовании изобретения и которая не могла быть решена при осуществлении аналогов заключается в недостаточном арсенале технических средств для животноводческих помещений, создающих комфортные условия животным особенно в летний период времени.The technical problem provided by the use of the invention and which could not be solved by implementing analogues is the insufficient arsenal of technical means for livestock buildings that create comfortable conditions for animals, especially in the summer.

Технический результат, предложенного технического решения повышение продуктивности животных, которое обеспечивается за счет создания комфортных условий и предотвращения теплового стресса.The technical result of the proposed technical solution is an increase in animal productivity, which is ensured by creating comfortable conditions and preventing heat stress.

Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата предлагаемое устройство включает блок управления, связанный с оснащенными регуляторами частоты вращения лопастей электроприводами установленных на шарнирах в ряд над зонами кормления и отдыха животных и направленными под углом сверху вниз осевыми вентиляторами, электроприводом с редуктором, оснащенным регулятором частоты вращения поворота вентиляторов в ряду, насосной установкой с фильтром, датчиками температуры и влажности в коровнике, и связанными через беспроводное приемо-передающее устройство, закрепленными на животном датчиками сердечных сокращений и частоты дыхания, на основе полученных от датчиков данных, блок управления включает или выключает осевые вентиляторы, подает сигнал на их поворот, устанавливает частоту вращения лопастей, а также подает сигнал на подачу воды насосной установкой к туманообразующему элементу с форсунками, где происходит ее распыление.To solve this problem and achieve the stated technical result, the proposed device includes a control unit connected to electric drives equipped with blade speed regulators, mounted on hinges in a row above the feeding and resting areas of animals and axial fans directed at an angle from top to bottom, an electric drive with a gearbox equipped with a frequency regulator rotation of fans in a row, a pumping unit with a filter, temperature and humidity sensors in the barn, and connected through a wireless transceiver device, heart rate and respiratory rate sensors attached to the animal, based on the data received from the sensors, the control unit turns on or off the axial fans, gives a signal to turn them, sets the speed of rotation of the blades, and also gives a signal to supply water by the pumping unit to the fog-forming element with nozzles, where it is sprayed.

Устройство поясняется чертежами: на фиг. 1 приведена схема системы вентиляции коровника вид сверху; на фиг. 2 - схема системы вентиляции коровника вид сбоку; на фиг. 3 - схема системы вентиляции коровника вид спереди.The device is illustrated by drawings: Fig. 1 shows a diagram of the barn ventilation system, top view; in fig. 2 - diagram of the barn ventilation system, side view; in fig. 3 - diagram of the barn ventilation system, front view.

Устройство для создания микроклимата в коровнике, содержит вентиляционный конек 1 с управляемой заслонкой 2, боковые проемы 3 в здании с управляемыми шторами 4, осевые вентиляторы 5, установленные в ряд над зонами кормления и отдыха с заданным расстоянием, направленные под углом сверху вниз, датчики температуры 6 и влажности 7, подключенные к блоку управления 8, электроприводом 9 с редуктором 10 с кулисой 11 на выходном валу для поворота ряда вентиляторов, установленных на шарнирах 12. Кулиса 11 и осевые вентиляторы 5 присоединены к тросу 13 с противовесом 14, выходы блока управления 8 подключены к электроприводу 9 редуктора 10, оснащенного регулятором частоты вращения 15 и электроприводам 17 осевых вентиляторов 5, оснащенных регуляторами частот вращения 16, насосной установкой 18 и фильтром для воды 19, осевые вентиляторы снабжены туманообразующим элементом с форсунками 20, датчиком сердечных сокращений 22, датчиком частоты дыхания 23 закрепленные непосредственно на животном и подключенные через приемопередающее устройство с блоком управления осевыми вентиляторами 5.A device for creating a microclimate in a barn contains a ventilation ridge 1 with a controlled damper 2, side openings 3 in the building with controlled curtains 4, axial fans 5 installed in a row above the feeding and resting areas with a given distance, directed at an angle from top to bottom, temperature sensors 6 and humidity 7, connected to the control unit 8, an electric drive 9 with a gearbox 10 with a rocker 11 on the output shaft for turning a number of fans mounted on hinges 12. The rocker 11 and axial fans 5 are connected to a cable 13 with a counterweight 14, the outputs of the control unit 8 connected to the electric drive 9 of the gearbox 10, equipped with a speed controller 15 and electric drives 17 of axial fans 5, equipped with speed controllers 16, a pumping unit 18 and a water filter 19, the axial fans are equipped with a fog-forming element with nozzles 20, a heart rate sensor 22, a frequency sensor breathing 23 mounted directly on the animal and connected through a transceiver device with a control unit for axial fans 5.

Устройство для создания микроклимата в коровнике работает следующим образом.A device for creating a microclimate in a barn works as follows.

Нормальная частота дыхания коровы - 15 вдохов в минуту, частота сердечных сокращений - 60 ударов в минуту. При повышении температуры воздуха внутри коровника до 20°С и выше, частота дыхания и частота сердечных сокращений у коровы увеличиваются и при увеличении от нормы на 10-15% установленные на животном датчики 22 и 23 передают информацию на блок управления 8. Блок управления 8 анализирует указанную информацию с датчиков частоты сердечных сокращений и частоты дыхания 22 и 23, а также датчиков температуры 6 и относительной влажности 7 воздуха в коровнике и включает/отключает вентиляторы 5.The normal breathing rate of a cow is 15 breaths per minute, and the heart rate is 60 beats per minute. When the air temperature inside the barn increases to 20°C and above, the respiratory rate and heart rate of the cow increase and with an increase from the norm by 10-15%, sensors 22 and 23 installed on the animal transmit information to the control unit 8. The control unit 8 analyzes the specified information from the heart rate and respiratory rate sensors 22 and 23, as well as temperature sensors 6 and relative humidity 7 of the air in the barn and turns on/off the fans 5.

Датчики сердечных сокращений 22 и частоты дыхания 23, установлены непосредственно на животном и подключены через приемо-передающее устройство с блоком управления 8 осевых вентиляторов 5. По команде датчиков 22 и 23 включаются электроприводы 17 вентиляторов ряда осевых вентиляторов 5 снабженных туманообразующим элементом с форсунками 20, установленных под углом сверху вниз (фиг. 2), в зависимости от сигналов с датчиков температуры 6 и влажности 7 регуляторами частоты вращения 16 через электроприводы 17 осевых вентиляторов 5 задается скорость вращения лопастей вентиляторов 5. Параллельно блок управления 8 подает сигнал на электропривод 9 редуктора 10 для поворота ряда осевых вентиляторов 5 снабженных туманообразующим элементом с форсунками 20, скорость поворота ряда изменяется за счет регулятора частоты вращения редуктора 15, соединенного с электроприводом 9 редуктора 10. Редуктор 10 с кулисой 11 на выходном валу соединен с тросом 13 и противовесом 14, который обеспечивает обратное движение ряда осевых вентиляторов 5 снабженных туманообразующим элементом с форсунками 20. Осевые вентиляторы 5 с туманообразующим элементом 20 установлены на шарнирах 12, которые обеспечивают возможность поворота. А также параллельно блок управления 8 подает сигнал на насосную установку 18, и вода подается через фильтр к насосной установке 18 и к туманообразующему элементу с форсунками 20 осевых вентиляторов 5, где происходит распыл воды, обеспечивая эффективное охлаждение при различных значениях температуры и влажности.Heart rate sensors 22 and respiratory rate 23 are installed directly on the animal and connected through a transceiver device with a control unit of 8 axial fans 5. At the command of sensors 22 and 23, electric drives 17 of fans of a number of axial fans 5 are turned on, equipped with a fog-forming element with nozzles 20 installed at an angle from top to bottom (Fig. 2), depending on the signals from the temperature sensors 6 and humidity 7, the speed controllers 16 through the electric drives 17 of the axial fans 5 set the rotation speed of the fan blades 5. In parallel, the control unit 8 sends a signal to the electric drive 9 of the gearbox 10 for rotation of a row of axial fans 5 equipped with a fog-forming element with nozzles 20, the speed of rotation of the row changes due to the speed controller of the gearbox 15, connected to the electric drive 9 of the gearbox 10. The gearbox 10 with a rocker 11 on the output shaft is connected to a cable 13 and a counterweight 14, which ensures the opposite movement of a number of axial fans 5 equipped with a fog-forming element with nozzles 20. Axial fans 5 with a fog-forming element 20 are installed on hinges 12, which provide the ability to rotate. And also in parallel, the control unit 8 sends a signal to the pumping unit 18, and water is supplied through the filter to the pumping unit 18 and to the fog-forming element with nozzles 20 of the axial fans 5, where water is sprayed, providing effective cooling at different temperatures and humidity.

Время и направление воздушного потока, и распыление воды от вентиляторов зависит от показаний датчиков температур 6 и влажности 7 расположенных в коровнике и датчиков сердечных сокращений 22 и частоты дыхания 23, установленных непосредственно на животном.The time and direction of the air flow, and the spraying of water from the fans depends on the readings of temperature sensors 6 and humidity 7 located in the barn and heart rate sensors 22 and respiratory rate 23 installed directly on the animal.

Предлагаемое устройство для вентиляции коровника по сравнению с прототипом, за счет оптимизации параметров микроклимата обеспечивает комфортные условия содержания животных, что отражается на их продуктивности.The proposed device for ventilation of the barn, in comparison with the prototype, by optimizing microclimate parameters, provides comfortable conditions for keeping animals, which affects their productivity.

Claims

A system for creating a microclimate in a barn, characterized by the fact that it includes a control unit connected to electric drives equipped with blade speed regulators, mounted on hinges in a row above the feeding and resting areas of animals and axial fans directed at an angle from top to bottom, an electric drive with a gearbox equipped with a frequency regulator rotation of the rotation of fans in a row, a pumping unit with a filter, temperature and humidity sensors in the barn and connected via a wireless transceiver device, heart rate and respiratory rate sensors attached to the animal, based on the data received from the sensors, the control unit turns the axial fans on or off, gives a signal to turn them, sets the speed of rotation of the blades, and also gives a signal to supply water by the pumping unit to the fog-forming element with nozzles, where it is sprayed.