用于畜禽養(yǎng)殖舍的環(huán)境控制器及其控制系統(tǒng)

倪潤(rùn)滋

摘要：在畜禽養(yǎng)殖過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，廢棄物對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)來說較為嚴(yán)重。在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，能夠提升畜禽業(yè)的養(yǎng)殖效率?；诖耍疚膶?duì)于畜禽養(yǎng)殖舍的環(huán)境控制器及其控制系統(tǒng)進(jìn)行探討，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖舍；環(huán)境控制器；控制系統(tǒng)

0 引言

國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村各地區(qū)應(yīng)該總結(jié)畜禽養(yǎng)殖穩(wěn)產(chǎn)保供工作經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警，持續(xù)優(yōu)化環(huán)境管理服務(wù)，深入推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模養(yǎng)殖項(xiàng)目環(huán)評(píng)“放管服”改革，以此持續(xù)提高生產(chǎn)性能水平。但是，在部分農(nóng)村地區(qū)，畜禽養(yǎng)殖環(huán)境測(cè)控技術(shù)發(fā)展仍然存在瓶頸，基于此，文章對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境測(cè)控技術(shù)進(jìn)行闡述，并分析其發(fā)展趨勢(shì)，旨在改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化飼養(yǎng)。

1 畜禽養(yǎng)殖舍環(huán)境控制的必要性

隨著社會(huì)生產(chǎn)水平和人們生活質(zhì)量的不斷提升，促使著當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)肉制品和蛋類制品的需求量也在持續(xù)提高，這也間接性地推動(dòng)了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的全面發(fā)展。隨著社會(huì)建設(shè)的不斷發(fā)展，也對(duì)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)提出了全新的優(yōu)化方向和改革要求，盡可能地拋開傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，向綠色生態(tài)養(yǎng)殖方向發(fā)展。作為一種養(yǎng)殖新思路，綠色生態(tài)養(yǎng)殖融合了多種學(xué)術(shù)原理，并與系統(tǒng)化養(yǎng)殖工程進(jìn)行結(jié)合，從養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，到科學(xué)管理養(yǎng)殖，再到合理化生產(chǎn)等，多個(gè)模式相互協(xié)調(diào)，在保障養(yǎng)殖品質(zhì)的同時(shí)推動(dòng)自身向著綠色生態(tài)養(yǎng)殖的方向發(fā)展。

2 畜牧養(yǎng)殖環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

2.1 養(yǎng)殖畜禽舍建設(shè)不合理

畜牧小區(qū)從本質(zhì)上講屬于分散養(yǎng)殖到規(guī)?；B(yǎng)殖的過渡形式，更加適合當(dāng)前我國(guó)大部分農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)實(shí)際。如今多地已經(jīng)形成較好的區(qū)域化布局，但是局部地區(qū)仍然存在養(yǎng)殖小區(qū)建設(shè)不合理的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約畜牧小區(qū)發(fā)展。（1）選址隨意，為了方便畜禽屠宰、運(yùn)輸以及肉制品加工，部分養(yǎng)殖場(chǎng)戶將圈舍選擇在交通便利的干線周邊，或者與城中心距離過近的地區(qū)，外來車輛多，人員流動(dòng)性大，未留下充足的綠化空間，在養(yǎng)殖過程中畜禽糞便垃圾隨處堆放，給畜禽傳染病控制提供可乘之機(jī)，加快疫病傳播速率。

（2）配套服務(wù)落后，畜舍內(nèi)外環(huán)境沒有進(jìn)行定期消毒，造成水源污染和空氣污染。因此，加裝環(huán)境控制設(shè)備，減少人工工作量，同時(shí)能減少畜禽舍里面的環(huán)境生長(zhǎng)情況

2.2 排污設(shè)備陳舊落后

目前，大部分的飼養(yǎng)人員都存在手頭資金有限和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的問題，使其難以充分購買基礎(chǔ)設(shè)備與配套設(shè)備。尤其是在修建畜禽欄舍、整理養(yǎng)殖用地以及修建道路等工作開展之后，就會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖人員出現(xiàn)上述問題，難以滿足飼養(yǎng)和排污以及防疫等方面的設(shè)備與設(shè)施需求，進(jìn)而導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)畜禽糞便無害化處理和防疫消毒不到位以及環(huán)境污染等諸多問題的出現(xiàn)，與國(guó)家綠色可持續(xù)發(fā)展的概念相悖，不利于養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前，集團(tuán)規(guī)?；B(yǎng)殖主要是采用立體養(yǎng)殖裝備，立體養(yǎng)殖裝備大致可分為立體籠具、環(huán)控設(shè)備和飼喂設(shè)備。立體籠具主要為雞只提供生長(zhǎng)空間，同時(shí)提供了喂料、飲水、出糞等生活設(shè)施。重點(diǎn)考慮雞在生長(zhǎng)、免疫、抓捕過程中保持良好狀態(tài)，減少應(yīng)激、傷害，但籠具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也影響到雞只的通風(fēng)條件。環(huán)控設(shè)備一般包括環(huán)境控制器及控制柜，以及它們的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂破饕话憔哂袡z測(cè)、分析、處置功能，基本配備有溫度、濕度、負(fù)壓、風(fēng)速、二氧化碳濃度等檢測(cè)儀器，來采集禽舍內(nèi)外環(huán)境因子數(shù)據(jù)，根據(jù)禽舍環(huán)境狀況，結(jié)合飼養(yǎng)雞只數(shù)量、養(yǎng)殖天數(shù)等信息，做出綜合判斷，發(fā)出指令，利用控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行環(huán)境控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括風(fēng)機(jī)、小窗、進(jìn)風(fēng)口、濕簾、噴霧、加熱器、光照等。

2.3 畜禽養(yǎng)殖機(jī)械化發(fā)展存在困難

一是糞便污物機(jī)械化處理推廣應(yīng)用難度大。糞污處理的機(jī)械設(shè)備雖然品種比較多，但設(shè)備價(jià)格高、處理成本高、資源化利用效益低，養(yǎng)殖戶購置和使用積極性不高。有的養(yǎng)殖戶甚至把畜禽糞污未經(jīng)無害化處理直接排到周邊果林或速生桉林等。因此，推廣應(yīng)用機(jī)械化處理糞污技術(shù)難度較大。二是畜禽養(yǎng)殖機(jī)具購置補(bǔ)貼力度不夠。機(jī)具列入購置補(bǔ)貼目錄推進(jìn)工作慢，機(jī)具產(chǎn)品通過試驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)和申請(qǐng)進(jìn)入補(bǔ)貼目錄的時(shí)間周期比較長(zhǎng)。大型機(jī)具補(bǔ)貼額偏低，小型機(jī)具更新?lián)Q代快，價(jià)格變動(dòng)大，養(yǎng)殖戶不愿意申請(qǐng)辦理補(bǔ)貼。畜禽設(shè)施養(yǎng)殖的建設(shè)如養(yǎng)豬高架床建設(shè)等，是列入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼范圍還是作為項(xiàng)目建設(shè)補(bǔ)助，還需要進(jìn)一步明確和規(guī)范。三是畜禽養(yǎng)殖機(jī)械化統(tǒng)計(jì)工作滯后。長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展側(cè)重于農(nóng)作物生產(chǎn)機(jī)械化，對(duì)畜禽養(yǎng)殖機(jī)械化發(fā)展研究和重視不夠，養(yǎng)殖裝備、動(dòng)力和發(fā)展水平?jīng)]有做好統(tǒng)計(jì)工作，沒有明確各環(huán)節(jié)機(jī)械化率和綜合機(jī)械化率計(jì)算方法，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，影響了養(yǎng)殖機(jī)械化發(fā)展的考評(píng)工作。

2.4 消毒不到位

因產(chǎn)地檢疫的地方性限制導(dǎo)致檢疫資金不到位，影響產(chǎn)地檢疫工作的效率。相關(guān)檢疫人員工作態(tài)度的不端正導(dǎo)致消毒工具未進(jìn)行規(guī)范性的處理，降低了消毒的效率，不能及時(shí)滅殺畜禽存在的潛在病菌。

2.5 設(shè)施設(shè)備運(yùn)行不暢

畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用整體推進(jìn)后，養(yǎng)殖場(chǎng)戶實(shí)施了雨污分流改造，配套建設(shè)了糞污收處設(shè)施，有沼氣工程、堆漚肥設(shè)施、貯存發(fā)酵設(shè)施、暫存設(shè)施、糞肥施用設(shè)施等。目前，仍有一定比例的畜禽糞污集中處理設(shè)施閑置、利用率較低，加上種養(yǎng)結(jié)合不緊密、欠融合，終端糞肥產(chǎn)品就近就地還田消納不順暢、難全量，集中處理設(shè)施可持續(xù)運(yùn)行長(zhǎng)效機(jī)制不健全、未覆蓋。

3 畜禽養(yǎng)殖舍的環(huán)境控制器及其控制系統(tǒng)

3.1 科學(xué)選址

集約化規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)大氣和土壤及水資源等生態(tài)環(huán)境的污染嚴(yán)重，需做到合理規(guī)劃與科學(xué)選址，有效控制環(huán)境污染，確保養(yǎng)殖場(chǎng)的安全生產(chǎn)。一是在選址方面，養(yǎng)殖場(chǎng)需建造在遠(yuǎn)離人口密集和游覽區(qū)及工業(yè)區(qū)與城市的遠(yuǎn)郊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。養(yǎng)殖場(chǎng)需與主要交通干道和村莊保持一定的距離；避開主要河道與地下生活水源；場(chǎng)址要求坡度和排水及通風(fēng)等條件良好；距離魚池或農(nóng)田及果園與菜地等區(qū)域較近，便于糞污的及時(shí)利用。二是在規(guī)劃方面，做好空間布局規(guī)劃工作，在養(yǎng)殖場(chǎng)中劃分出生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)及隔離區(qū)等區(qū)域，各區(qū)域間間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，防止交叉污染。三是在條件保障方面，加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)殖密度的把控，保持排水通暢，對(duì)養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染物進(jìn)行無害化處理與資源化利用。

3.2 養(yǎng)殖場(chǎng)布局

一般根據(jù)當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向?qū)⑸顓^(qū)、管理區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、隔離區(qū)位置從上到下布局，坡度逐漸減緩，各區(qū)之間應(yīng)設(shè)置緩沖區(qū)與隔離帶，特別是生產(chǎn)區(qū)四周設(shè)置隔離帶，這樣可以避免生產(chǎn)區(qū)與外界直接接觸。養(yǎng)殖場(chǎng)入口設(shè)立消毒池、值班室、裝卸臺(tái)，以及配置噴灑消毒設(shè)施供內(nèi)部工作人員出入消毒，嚴(yán)禁閑雜人員等隨意出入養(yǎng)殖場(chǎng)。為預(yù)防交叉污染，場(chǎng)區(qū)道路應(yīng)分為凈道與排污道。

3.3 規(guī)?；B(yǎng)殖（電動(dòng)化設(shè)備）

國(guó)外大型養(yǎng)殖公司（如泰國(guó)正大公司）在國(guó)內(nèi)規(guī)?；曫B(yǎng)的成功起到了很好的示范作用，這種規(guī)?；B(yǎng)殖模式一年四季都可以穩(wěn)定養(yǎng)雞，國(guó)內(nèi)很多大中型養(yǎng)殖公司也紛紛效仿，大大加快了我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖的進(jìn)程。在規(guī)?；B(yǎng)殖過程中，平養(yǎng)、網(wǎng)養(yǎng)占比較多。規(guī)模化養(yǎng)殖與傳統(tǒng)養(yǎng)殖的設(shè)備存在明顯區(qū)別，規(guī)?；B(yǎng)殖采用了全套的電動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備，能夠極大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升養(yǎng)殖效

3.4 配備環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器

養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)（圈舍內(nèi)）溫濕度和畜禽糞便排放是引發(fā)環(huán)境污染的主要因素。因此養(yǎng)殖技術(shù)人員應(yīng)該從以上兩種方向入手，做好溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，比如可利用4G－C5溫濕度記錄儀，通過網(wǎng)絡(luò)基站將采集的溫濕度數(shù)據(jù)上傳至環(huán)境監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，通過智能養(yǎng)殖方式監(jiān)測(cè)溫濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的遠(yuǎn)程管理。該設(shè)備自身帶有大屏液晶，無須現(xiàn)場(chǎng)布線，信號(hào)穿透力強(qiáng)，養(yǎng)殖戶可根據(jù)不同的養(yǎng)殖品種，設(shè)置不同溫度，電池使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)60～70d，溫濕度記錄儀在工作時(shí)，如果溫濕度數(shù)值超過安全限制，系統(tǒng)會(huì)將異常信息記錄下來，通過電話報(bào)警、短信報(bào)警的方式，提醒養(yǎng)殖戶及時(shí)調(diào)控養(yǎng)殖環(huán)境中的溫濕度，從而保證養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)有害氣體濃度的降低，進(jìn)一步減少環(huán)境污染。

3.5 建設(shè)畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

目前，中國(guó)畜禽養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)各種信息化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，養(yǎng)殖信息化水平不斷提高?；谛笄蒺B(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用，積累了大量數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息不僅具有數(shù)據(jù)多的特點(diǎn)，同時(shí)還具有多源、異構(gòu)特征。目前，在畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用過程中，對(duì)于海量的數(shù)據(jù)信息缺乏應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得數(shù)據(jù)資源割裂現(xiàn)象較為嚴(yán)重，無法得到有效整體整合。此外，畜禽養(yǎng)殖軟件系統(tǒng)及設(shè)備和類別、參數(shù)各不相同，這就導(dǎo)致彼此之間往往無法兼容，進(jìn)而限制了信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大數(shù)據(jù)分析預(yù)警沒有得到普遍實(shí)現(xiàn)，這就導(dǎo)致海量的數(shù)據(jù)信息沒有得到充分利用，既浪費(fèi)了數(shù)據(jù)信息價(jià)值，也制約了畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的信息化發(fā)展，使信息化生產(chǎn)管理效率優(yōu)勢(shì)沒有得到充分發(fā)揮，經(jīng)濟(jì)效益沒有得到充分凸顯。因此，在此方面需要進(jìn)行深入研究，針對(duì)畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范加強(qiáng)建設(shè)，從而為充分發(fā)揮畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)價(jià)值，推動(dòng)中國(guó)畜牧業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量發(fā)展，提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐。

3.6 環(huán)境管理

注重養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)外環(huán)境衛(wèi)生，嚴(yán)格實(shí)行定期清掃、消毒制度，妥善處理糞污，每半個(gè)月用高壓水槍對(duì)養(yǎng)殖舍使用消毒液徹底消毒，包括養(yǎng)殖舍內(nèi)頂棚、四周墻壁、門窗、欄桿、地面，消毒藥品要2種或3種交替使用。調(diào)節(jié)養(yǎng)殖舍內(nèi)溫、濕度，溫度一般在5～21℃為宜；濕度可以有效控制病原微生物的增加，減少疾病發(fā)生概率；所以要保持養(yǎng)殖舍適宜的相對(duì)濕度，養(yǎng)殖舍適宜的相對(duì)濕度為50%～60%，最高不超過75%，濕度過高或過低都會(huì)影響畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育。冬季氣候較寒冷，注意防寒保暖，保持圈舍環(huán)境清潔、干燥。適量通風(fēng)換氣，避免出現(xiàn)粉塵飛揚(yáng)，為畜禽群提供一個(gè)舒適的生活環(huán)境。通風(fēng)不良的可在舍內(nèi)安裝通風(fēng)換氣裝置加以改善，另外可以利用生物技術(shù)（好氧微生物）去除有害氣體。

3.7 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境測(cè)控

為了獲取大范圍、高精度的環(huán)境因子數(shù)據(jù)，在未來工作中，應(yīng)該基于畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)實(shí)際需求，不斷優(yōu)化畜禽舍小氣候環(huán)境因子監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)，比如利用濕度傳感器芯片（默認(rèn)分辨率為相對(duì)濕度12位）、YS8156D型ＲS485氨氣傳感器（測(cè)量范圍0～1000mg/L，相應(yīng)時(shí)間＜6min，工作溫度－10℃～65℃，分辨率1mg/L，供電電源DC7～36V）、BBHl750FV光強(qiáng)度傳感器（輸入光范圍為1～65535lx，支持12C總線接口，供電電壓2.4～3.6V，工作溫度－40℃～85℃）。同時(shí)應(yīng)該在以上標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測(cè)控基礎(chǔ)上實(shí)施負(fù)壓風(fēng)機(jī)設(shè)備控制電路設(shè)計(jì)。改變傳統(tǒng)人工控制方式，根據(jù)畜禽舍適用面積，利用交流接觸器KM輔助常開觸點(diǎn)，結(jié)合μC/OS－II、TFT－LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面操作?；蛘呃谜崔D(zhuǎn)控制電氣設(shè)備與傳感器設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷簾正反轉(zhuǎn)電氣設(shè)備的自動(dòng)控制。根據(jù)畜禽舍內(nèi)部條件，依據(jù)傳感器參數(shù)，拓寬現(xiàn)代化測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得畜禽舍的監(jiān)測(cè)范圍由一間逐漸拓展到多間，便于養(yǎng)殖戶獲取更多、更準(zhǔn)確的信息，避免出現(xiàn)監(jiān)測(cè)不到位問題。

4 結(jié)語

在新時(shí)期的社會(huì)背景下，科學(xué)合理地將綠色生態(tài)養(yǎng)殖模式落實(shí)到畜禽養(yǎng)殖當(dāng)中，不僅能順應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)還極大地提高了自身經(jīng)濟(jì)效益，也為畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展背景下，養(yǎng)殖戶應(yīng)該以精細(xì)化管理為重點(diǎn)，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對(duì)畜禽養(yǎng)殖舍小氣候環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，便于養(yǎng)殖戶獲取更多、更準(zhǔn)確信息，避免出現(xiàn)監(jiān)測(cè)不到位問題。同時(shí)在今后畜禽養(yǎng)殖過程中，應(yīng)通過硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖舍環(huán)境測(cè)控實(shí)時(shí)性，拓寬環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍，提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量，從而更好地對(duì)畜禽養(yǎng)殖舍環(huán)境適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提高現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)應(yīng)用率。

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