雞舍分布式環(huán)境智能化控制裝備研發(fā)與應(yīng)用

張 倩，周 圍，鄭煒超，呂良鵬，任景樂，*

(1.青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島 266100；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院)

環(huán)境控制系統(tǒng)是現(xiàn)代畜牧業(yè)的核心裝備，是提升蛋雞養(yǎng)殖現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段，對搞好蛋雞精準(zhǔn)養(yǎng)殖、提高生產(chǎn)性能、降低發(fā)病率、提高養(yǎng)殖綜合效益關(guān)系重大。是推進“互聯(lián)網(wǎng)+” 畜牧業(yè)、實現(xiàn)蛋雞場設(shè)施與裝備物聯(lián)化、智能化與信息化升級改造的主要抓手，對促進我國蛋雞產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)高效轉(zhuǎn)型升級具有重要作用。

1 環(huán)境智能化控制裝備研發(fā)的必要性

1.1 推動我國蛋雞產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

環(huán)境控制是提升畜牧業(yè)現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段，這也是近年來我國超大規(guī)模蛋雞場得以迅猛發(fā)展、生產(chǎn)成績大幅度提高的最重要原因。但目前市場所銷售的高端智能環(huán)控裝備大多依賴進口產(chǎn)品且與我國現(xiàn)有的中小規(guī)模養(yǎng)殖場雞舍類型和設(shè)施設(shè)備不匹配、價格高、改造費用高、操作繁瑣等，導(dǎo)致中小規(guī)模養(yǎng)殖戶用不起、用不上、不會用現(xiàn)代化環(huán)控設(shè)備，阻礙了這些養(yǎng)殖戶管理水平的提升。由于我國專業(yè)化家庭養(yǎng)殖和中小規(guī)模養(yǎng)殖是我國蛋雞養(yǎng)殖的主要形式，且短時期內(nèi)難以改變。這部分養(yǎng)殖戶普遍從業(yè)時間較長，雞舍多數(shù)為半開型，基本實現(xiàn)了機械化養(yǎng)殖，但普遍缺少環(huán)控自動化裝備，管理全憑經(jīng)驗，造成了疫病防控難度大、養(yǎng)殖效益低下。研發(fā)適合我國養(yǎng)殖場(戶)需要、先進適用的智能化環(huán)境控制設(shè)備勢在必行，讓數(shù)量龐大的中小規(guī)模蛋雞場也能用上現(xiàn)代化裝備，將靠經(jīng)驗養(yǎng)殖升級為靠數(shù)據(jù)、靠標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖，逐步優(yōu)化養(yǎng)殖模式，實現(xiàn)傳統(tǒng)養(yǎng)殖向智能化、無抗化養(yǎng)殖的平穩(wěn)升級。

1.2 適應(yīng)蛋雞產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

環(huán)境控制系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)合將會促進產(chǎn)業(yè)更快發(fā)展?；诨ヂ?lián)網(wǎng)雞舍環(huán)境智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了蛋雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)自動采集、本地及遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制，成為搭建遠(yuǎn)程綜合服務(wù)管理平臺入口。分散的養(yǎng)殖戶可以借助移動端APP入口與管理平臺直接溝通、獲取信息。基于交互信息數(shù)據(jù)的分析和積累，借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，使信息發(fā)布、訂單獲取、產(chǎn)能組織、品質(zhì)管控、溯源方面具有了可操作的基礎(chǔ)。養(yǎng)殖戶也可利用管理平臺、通過托管服務(wù)的方式獲得更優(yōu)質(zhì)專業(yè)化、社會化服務(wù)，實現(xiàn)養(yǎng)殖模式和資源配置的最優(yōu)化。同時，以智能環(huán)控器為載體，養(yǎng)殖戶可以對現(xiàn)有養(yǎng)殖設(shè)備進行物聯(lián)化、智能化、信息化升級改造，以最小的成本推動我國蛋雞養(yǎng)殖整體水平的提升和高質(zhì)量發(fā)展。

1.3 確保蛋品質(zhì)量安全和穩(wěn)產(chǎn)保供

政府相關(guān)部門也加大了對畜產(chǎn)品中獸藥殘留量的監(jiān)測與執(zhí)法力度，蛋雞 “無抗化”養(yǎng)殖已成為必然趨勢。在飼料端禁抗、養(yǎng)殖端減抗、限抗的大趨勢下，如何控制復(fù)雜多樣的細(xì)菌病，在家禽養(yǎng)殖過程中做到減抗、無抗，是目前急需解決的問題。要實現(xiàn)蛋雞養(yǎng)殖“無抗化”，首先要解決雞群“吃好、喝好、環(huán)境好”問題，而“環(huán)境好”核心是要實施雞舍環(huán)境精準(zhǔn)化調(diào)控，為蛋雞生產(chǎn)創(chuàng)造適宜的生活環(huán)境，最大限度減少因雞舍溫差大、有害氣體和粉塵濃度高等造成的應(yīng)激反應(yīng)，使雞群少得病，不得病。關(guān)鍵是要研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適用于我國國情的先進適用的智能化裝備，改變適度規(guī)模蛋雞戶管理憑經(jīng)驗的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式，從而達到生態(tài)綠色養(yǎng)殖及無抗化生產(chǎn)的要求。

1.4 促進農(nóng)民持續(xù)增收

改革開放40年來，我國雞蛋產(chǎn)量增長了近12倍，蛋雞養(yǎng)殖業(yè)從業(yè)人員超過1 000萬人，蛋雞產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟年創(chuàng)產(chǎn)值3 000億元，成為關(guān)系國計民生的支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是是鄉(xiāng)村振興最重要的富民鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)。借助智能環(huán)控設(shè)備，建立基于互聯(lián)網(wǎng)新型現(xiàn)代畜牧業(yè)組織架構(gòu)，可以大大降低產(chǎn)業(yè)鏈品牌、資源、服務(wù)成本。通過訂單農(nóng)業(yè)、托管服務(wù)等方式，將中小養(yǎng)殖戶融入產(chǎn)業(yè)鏈并分享產(chǎn)業(yè)鏈增值收益，形成有競爭力的產(chǎn)業(yè)集群，推動畜牧業(yè)一、二、三產(chǎn)的融合發(fā)展，實現(xiàn)我國由畜牧業(yè)大國向畜牧業(yè)強國轉(zhuǎn)型。

2 雞舍分布式環(huán)境智能化控制系統(tǒng)簡介

2.1 分布式環(huán)境智能化控制系統(tǒng)主要功能

圖1 主控柜

圖2 控制面板

2.1.1 傳感器設(shè)置 可接入溫濕度傳感器、負(fù)壓傳感器、氨氣傳感器、二氧化碳傳感器、稱重傳感器等。

2.1.2 通風(fēng)控制 可控制變頻風(fēng)機。(輸出：0～10V)；定速風(fēng)機脈沖模式，模擬變頻風(fēng)機。

2.1.3 溫度曲線控制 可設(shè)定溫度曲線、通風(fēng)級別、風(fēng)機組、保溫門開度、加熱設(shè)備、通風(fēng)小窗開度等系統(tǒng)參數(shù)。

2.1.4 風(fēng)門擋板控制 可控制通風(fēng)窗與保溫門的開度。

2.1.5 負(fù)壓控制 通過負(fù)壓傳感器控制雞舍負(fù)壓值，達到最佳壓差。

2.1.6 制冷控制根據(jù)雞舍溫度曲線，控制雞舍濕簾開啟時間。

2.1.7 加熱控制 根據(jù)分布在雞舍不同區(qū)域溫度傳感器參數(shù)，控制不同的加熱設(shè)備開關(guān)，確保雞舍溫度均衡。對于育雛育成舍，可以根據(jù)雛雞日齡預(yù)設(shè)溫度參數(shù)，設(shè)備將會按照預(yù)設(shè)溫度參數(shù)自動計算、精準(zhǔn)調(diào)控加熱設(shè)備開關(guān)。

2.1.8 照明曲線控制 可根據(jù)雞群日齡預(yù)設(shè)照明時間，設(shè)備將會自動計算并調(diào)整。

2.1.9 料車及料線控制 料線安裝傳感器，可自動控制喂料時間和料量。

2.1.10 報警設(shè)置等 可設(shè)置停電、高低溫、風(fēng)機故障等故障報警，便于及時發(fā)現(xiàn)與維修。

2.1.11 支持主流手機端操作 可通過手機隨時隨地查看雞舍內(nèi)的主要環(huán)境參數(shù)和溫濕度曲線等。

2.2 分布式環(huán)境智能化控制系統(tǒng)特點

2.2.1 適用范圍廣 可以應(yīng)用于我國現(xiàn)有的各種雞舍類型。舍內(nèi)環(huán)境良好，不會影響雞群的健康和生產(chǎn)性能，能完全滿足雞群生物特性的要求。

圖3 分布式環(huán)境智能化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2.2自主可控 智能高效具有自主知識產(chǎn)權(quán)，應(yīng)用軟件可以隨時升級。實現(xiàn)了雞舍風(fēng)機與通風(fēng)時間自動選擇和主要環(huán)境參數(shù)的自動采集與本地及遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。

2.2.3操作簡便，控制精準(zhǔn) 10寸觸摸屏，操作簡便，運行狀態(tài)自反饋，一目了然。配備獨有的溫濕度一體化數(shù)字傳感器精準(zhǔn)度高，溫度誤差0.1%，濕度誤差2%。

2.2.4施工便捷 成本降低環(huán)控系統(tǒng)采用分布式設(shè)計(已獲專利授權(quán))，改變了目前市場上主環(huán)控器與設(shè)備通過采用高壓線纜連接的方式，綜合成本降低20%以上。

2.2.5改造簡單 易于配套新環(huán)控器在安裝時，無需對原有的配電設(shè)施進行改動，降低改造成本。

2.2.6故障分離 便于維護分布式結(jié)構(gòu)，故障分離，便于維護，安全風(fēng)險降低。

2.2.7組合式設(shè)計 易于擴展通過擴展控制板，靈活增減系統(tǒng)。可接入溫濕度傳感器、負(fù)壓傳感器多種傳感器。也可以接入電表、水表，詳細(xì)統(tǒng)計雞舍耗能。

3 半開放型雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)

圖4 半開放型雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 加裝導(dǎo)流窗(已獲專利授權(quán))

在推拉窗內(nèi)側(cè)加裝角度為45°、可拆卸的導(dǎo)流窗，防止室外的風(fēng)直接吹到雞體。當(dāng)遇到停電時，可將窗扇全部拆下，恢復(fù)自然通風(fēng)模式。

3.2 改造推拉窗、保溫門

對推拉窗、保溫門采用減速電機和配重改造并與主環(huán)控器鏈接，實現(xiàn)推拉窗、保溫門的自動開閉。

3.3 安裝傳感器

雞舍安裝環(huán)控器和溫濕度一體化數(shù)字傳感器、氣體類傳感器，即實現(xiàn)半開放雞舍環(huán)境智能化控制。

3.4 采集實時數(shù)據(jù)

雞舍主要環(huán)境參數(shù)可實現(xiàn)自動采集與遠(yuǎn)程實時監(jiān)測。

圖5 半開放型雞舍環(huán)境參數(shù)遠(yuǎn)程實施監(jiān)測截圖

4 雞舍分布式環(huán)境智能化控制系統(tǒng)試驗應(yīng)用

目前該設(shè)備已在青島2處規(guī)?；半u場示范應(yīng)用，示范場雞舍通風(fēng)得到了精準(zhǔn)調(diào)控，除了夏季異常高溫天氣外，雞舍晝夜溫差和前后區(qū)溫差均控制在目標(biāo)溫度3℃范圍內(nèi)。

雞舍主要環(huán)境參數(shù)在電腦或手機端可以隨時隨地查看與監(jiān)測，雞舍空氣質(zhì)量有了極大改善，示范場2棟試驗雞舍45周沒有發(fā)生呼吸道病，死淘率降低1.5%，產(chǎn)蛋率提高約2%，每只雞每年增收7.5元，勞動強度大大降低。下一步我們將在全國不同地區(qū)選擇更多的示范場進行試驗示范，通過采集分析不同氣候條件下雞舍主要環(huán)境參數(shù)，進一步優(yōu)化算法與調(diào)控方式，在實現(xiàn)雞舍風(fēng)機與通風(fēng)時間自動選擇基礎(chǔ)上，力爭更新的突破，填補我國在高端環(huán)控裝備領(lǐng)域的技術(shù)空白，助力我國蛋雞產(chǎn)業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展。