1、基于控制邏輯算法的雞舍環境監控系統淺析        摘要：該文主要針對在開發智能雞舍監控系統過程中，控制邏輯模塊的設計，具體闡述了每個控制過程的運行原理以及過程的運行程序設計，從而避免了設備之間的沖突，為雞舍的環境控制作出了最優的判斷；解決了雞舍中各個環境因子之間互相影響、以及執行設備之間的優先選擇和設備之間互相沖突的問題。關鍵詞：雞舍；控制邏輯；環境控制；1、引言環境作為雞生長的關鍵因素，直接影響到雞的生產性能以及是否引發疾病。因此調控好雞舍內部溫度、濕度、空氣等環境，是雞舍飼養管理的最根本的問題1。基于國內養

2、殖業的現狀，主要依靠的是人工養殖，這樣的方法已經難以擴大規模，其經濟效益低；面對正在世界各地肆虐的禽流感引起了各國人事的關注，它嚴重的打擊了國內的養禽業及相關產業的發展，為了遏制禽流感病毒傳播勢頭，因此我們必須采取更為完善的措施，保證雞群生活在更優良的環境下，為此筆者在開發智能雞舍環境監控系統的同時，主要針對氣候控制過程的邏輯關系進行了分析和設計，實現對雞舍環境的智能控制，科學、合理地控制影響雞群生長的各種環境因子。此關系的建立可以優化雞舍內環境，有效的對雞的疾病進行預防。提高養雞業的科技水平和綜合能力，促進家禽養殖業的增產增收、增效和實現家禽養殖自動化管理。2、雞舍氣候控制過程運行原理在整個

3、系統設計中，我們分成了以下幾個模塊：系統設置模塊、報警系統模塊、控制邏輯模塊、曲線顯示模塊、視頻監控模塊；而在我們的系統中，控制邏輯部分的設置是系統的核心模塊，包括基本的針對控制單條件環境因子進行設計，另外針對更加細微的控制環境，能進行多環境因子的綜合調節，實現復雜的設備控制邏輯；因此，我們對每一個控制過程做以下詳細的分析。環境控制涉及到許多不同的控制過程，每個控制過程又或多或少地與其他控制過程有關聯，因此不能只是就某一個控制過程而片面的解釋，割裂了它和其他過程之間的關聯關系，如圖1就表示了每個控制過程和其他過程之間的影響關系（單箭頭表示過程之間的相互輔助關系，雙箭頭表示過程之間的沖突關系，影

4、響每個控制過程的其它因素注明在括號里）。圖1控制過程之間的關聯關系12.1加熱過程加熱過程主要由溫度條件控制其運行，但是，其他因素在加熱過程中也起著作用，雞最適宜的溫度為1525，在雞舍中，溫度是影響雞群調節的主要因素。溫度過高、過低，均影響其產熱和散熱的水平，因此在兩個臨界溫度范圍之間的溫度是適中的溫度舒適區。雞對冷熱的適應性因雞齡、類型和品種而有差別。溫度若超過一定限度或發生急劇變化，都會給雞的生理帶來危害。影響加熱過程運行的除了溫度之外，還有其他一些因素主要包括：通風窗、風機、時間、噴霧過程；程序設計時，設置白天和夜間加熱過程運行控制的溫度條件。同時，把一天分成幾個時間段，為每個時間段設

5、置自己的加熱過程的運行條件。并且在加熱過程運行的同時，風機必須被停止，而且如果雞舍需要打開通風窗，通常加熱過程停止運行，但是根據實際情況，比如在高濕低溫的情況下，可以采取開窗，加熱過程繼續運行的方法，這些都是通過程序設計來實現它們之間的不沖突。2.2降溫/噴霧過程降溫/噴霧過程可以分為兩種情況，一是降低舍內的絕對溫度，使雞只周圍的環境溫度達到理想溫度；二是降低雞只的體感溫度，影響雞只體感溫度的主要因素有雞只上方空氣流速、雞舍的濕度、雞群的日齡2。針對第一種情況，我們采取濕簾或噴霧的方法；在雞舍一端或是兩端安裝濕簾，通過不斷淋濕濕簾，產生濕表面來吸收空氣種的熱量，而在雞舍另一端利用風機不斷排氣，

6、這樣舍外熱空氣不斷通過濕簾，達到降溫的目的。第二種情況，我們采取縱向通風的方法；打開風機以及風機對面的側窗，考慮不同季節，雞群對通風量的要求，可以搭配不同的風機使用，以便于在不同季節根據通風量要求使用不同數量、不同流量的風機3。2.3補光過程適宜的光照能提高蛋雞的產蛋量，加快雞的增重速度，一般雞舍內適宜的光照強度為510klux。影響補光過程運行的因素以及氣候控制過程：光照、時間、遮陽過程；根據雞群在育雛期、育成期、產蛋期對光照強度要求的不同，以及自然光照的長短，設置補光燈開啟/關閉的時間；根據光照強度的大小來配合遮陽網的展開和卷起。值得注意的是補光過程對雞群的飲水也產生了一定的影響，補光過程

7、的操作運行能控制飲水系統閥門的開啟或關閉，兩者之間存在著一定的耦合關系2.4遮陽過程遮陽過程在雞舍氣候控制中大致有三種用途：用來減少輻射強度、用來降低舍內溫度、在某一特殊的時間段內用來保存溫室的熱量。在雞舍的向陽面、太陽光直射的門窗和雞舍進風口搭設遮陽網，避免陽光直射。空氣經遮陽網后變涼爽進入雞舍，可降低舍內溫度23。在加熱運行過程中，可以利用遮陽網保存雞舍內的熱量不外放。影響遮        陽過程的運行控制的因素有：溫度、光照以及時間；遮陽網根據溫度、光照條件來決定是否應該展開或卷起遮陽網。遮陽過程可以在無需運

8、行控制條件的情況下根據時間來進行操作，同時，必須為需要運行遮陽網來幫助防止雞舍內的熱量散失設置運行時間范圍。2.5通風過程我國某些地區，夏季氣溫高，持續時間長，屬于濕熱性氣候。通風是一種應用空氣對流原理使雞只增加舒適感的方法。在一些傳統的通風方式中，它存在著通風不均勻、容易產生死角、容易造成雞舍間交叉感染疾病等不缺點，因此我們采用一種更全面科學的通風的方式，它是利用風機和通風窗進行通風的一種過程，它避免了由于改善雞舍溫度和濕度，而產生另一個問題。影響通風過程運行的因素有：溫度、濕度、時間、通風窗、風機、降溫過程、循環通風過程、特殊通風過程。2.5.1通風窗的運行控制影響通風窗運行的因素或氣候過

9、程：根據雞只不同時間對溫度要求條件的不同，我們可以把一天分為幾個時間段，然后對每個時間段有不同的通風窗運行的溫度條件設置。通風窗和風機配合運行程序。降溫過程、除氨過程可影響通風窗的開度水平2.5.2風機的運行控制影響風機運行的因素或氣候過程：根據設置白天和夜間開始、停止運行的溫度條件來控制風機的運行。風機可以與降溫過程中的濕簾運行聯系起來。風機可以與除氨過程聯系起來。通過特殊通風、循環通風過程運行來啟動特定的風機運行。2.5.3循環通風過程運行控制循環通風過程是強制將雞舍內的污濁空氣排出,或是混合雞舍內的空氣，達到一定的均衡，利用通風窗和風機配合進行通風過程，在此過程中需要考慮的因素有：主要是

10、根據時間來運行，設置循環通風的啟停時間，同樣，在該時間范圍內設置循環通風的運行周期時間長度和周期間的間隔時間。設置循環通風的濕度條件，當達到設定的濕度水平時，循環通風開始運行；在達到雞舍適宜的濕度水平時，循環通風便會停止。設置雞舍內外的最低溫度值，當達到定義的雞舍內外最低溫度條件設定值，循環通風便會停止；設置常規傳感器的測定值作為啟動和停止循環通風的條件。與降溫過程一起聯合起作用。2.5.4特殊通風過程運行控制特殊通風過程是將雞舍的污濁空氣排出，利用通風窗和風機配合進行，根據不同的條件設置幾個不同的特殊通風程序，在此過程中需要考慮的因素有：設置特殊通風過程的開始時間和每次運行的時間長度。根據定

11、義的雞群適宜的溫度條件，當達到最低溫度時，特殊通風便會停止運行。2.6除氨過程雞舍內的環境由于糞便、雞舍內墊物反復利用和通風不良等情況會促使氨濃度增高，若空氣中氨氣的超過一定的濃度，并長期的保持下去，將會危害雞的生理，降低雞的抵抗力；有研究表明，即使有必要的氧，空氣中氨的濃度如果達到20ppm，雞易患呼吸器官疾病；50ppm時，會使得雞的眼睛發炎；75ppm以上時，會妨礙肉用仔雞的發育。因此，雞舍內氨的濃度必須控制在20ppm以下4。影響除氨過程運行的的因素有：氨氣濃度、濕度、時間、通風過程（通風窗、風機）；通過一定的時間積累，檢測舍內氨氣的濃度值，根據定義的氨氣濃度水平，配合通風過程的運行來

12、滿足雞群的生活環境，進行除氨過程的操作；并且可以根據氨氣檢測點的不同，打開不同位置的通風窗和風機；由于雞舍內的濕度水平和氨氣濃度之間還存在著一定的聯系，舍內太高的濕度水平會導致氨氣濃度的增大，因此當濕度達到某一值時，檢測氨氣在舍內的濃度含量。2.7喂食過程雞群在不同的發育階段所消耗的能量不同，因此需要制訂一個食物量的大概標準，喂食應定時、定點、定量，避免吃不完或是吃不飽。用戶可以根據雞只在各個階段的身體發育狀況改變喂食的種類和數量，為它制定科學的喂食程序。影響喂食過程運行的因素有：時間、雞群的發育狀態、飼槽；3、雞舍氣候控制過程的運行設置3.1加熱過程運行程序設計程序運行依據的控制條件參數為雞

13、舍內的一個溫度傳感器或多個溫度傳感器的平均值。運行條件的設置，用戶可以為其設定白天和夜間不同的運行溫度條件，或者把一天分成幾個時間段，為每個時間段設置不同的溫度條件設定值。并且其中要考慮通風窗打開的時候是否運行加熱系統，或是風機開啟的時候是否需要停止加熱系統。3.2降溫/噴霧過程運行程序設計此系統主要是進行降低溫度或增加雞舍的濕度水平。程序設置運行條件：過程開始運行時間的設置、停止運行的時間設置；溫度高于設定值以及濕度低于設定值時開始運行此過程；溫度降低的累積值以及濕度增加的累積值達到設定值時停止此過程；溫度低于設定值以及濕度高于設定值時停止運行此過程；溫度高于某一值時系統不運行確定為設備出故

14、障；但是在使用此系統進行雞舍加濕的同時，必然會導致溫度的降低，因此我們提供了全面的運行條件設置，即多因子之間相互關聯、相互影響的情況，以保證在加濕過程和降溫過程協調運行。不至于造成當改善雞舍濕度或溫度時，而產生另一個問題。用戶可以根據需要設置運行的條件，實現設備之間的協調運行。3.3遮陽網系統運行程序設計遮陽網是用來提供遮陽的，程序設計可以在定義的溫度和光照條件得到滿足的情況下開始運行遮陽網；也可以在無條件控制的情況下，設置展開和卷起遮陽網的時間；在雞舍保溫的過程中，可以設置獨立運行的保溫過程運行程序，用戶可以自己定義開始、停止運行遮陽網的時間。3.4通風系統的運行程序設計3.4.1通風窗的設

15、計雞舍的通風窗主要在雞舍的通風過程、除氨過程中使用。通過控制通風窗的運行可以控制雞舍的溫度、濕度以及氨氣濃度。原本打開和關閉通風窗是一種機械過程，但是由于通風窗在不同的過程中使用，而產生了通風窗運行的差異。根據溫度、濕度、氨氣濃度條件運行通風窗的程序，在白天和夜間設置開窗的溫度條件值，并且可以在一天內設置幾個時間段，用戶可以為每個時間段設置操作窗戶的溫度條件值，并為雞舍的累積濕度過程的運行設置溫濕度條件值，來控制通風窗的開啟；根據風力和降雨的程度，設置通風窗的開度水平，每個開度水平之間設置暫停時間，來保護通風窗不至于因為某些環境因素的變化而連續的執行開關操作。3.4.2強制通風的運行程序設計強

16、制通風過程是通過控制風機和位于雞舍側面的通風窗的運行來完成的。其中包括風機的運行程序設計、循環通風的運行程序設計以及特殊通風的運行程序設計。風機的運行程序設計：風機是否被激活；設置白天和夜間能操控風機運行的溫度條件值；并且設定在風機和降溫過程聯合起作用的時溫度條件的設定值；通過程序設置可以使風機配合循環通風過程或是特殊通風過程一起運行，以協調運作達到最佳效果。循環通風過程的運行程序設計：要設置一個運行操作的時間范圍以及一次操作的時間長度并且在改變不同運行操作之間的等待時間；定義循環通風過程運行的濕度和常規傳感器條件值；定義舍內外溫度低于設定值時，循環通風過程停止運行。特殊通風過程的運行程序設計

17、：設置特殊通過過程的運行時間，以及一次操作的運行時間長度；根據設置的溫度傳感器和常規傳感器值條件值，停止特殊通風過程的運行。3.5氨氣處理過程的運行程序設計氨氣處理過程主要是清潔雞舍內的空氣，此過程的運行程序設計：設置氨氣檢測點的時間范圍；處理過程中檢測點的數量；以及設置每個檢測點測定氨氣濃度所需要的時間。3.6喂食過程的運行程序設計喂食過程的運行程序設計：用戶可以根據需要設置哪個飼槽處于喂食狀態；設定每日雞群需要的食物量；以及設置雞群采食的時間長度；4、結束語雞舍氣候環境是一個多變量、多耦合、非線性、大滯后的動態系統，系統設計是通過傳感器實現對雞舍內外環境參數以及雞群生長信息的采集，通過對數據進行分析處理，并根據相關控制邏輯判斷，針對相應的外部控制設備進行控制，以實現對雞舍環境的自動調節，為雞群提供最佳的生長環境。控制邏輯部分通過對環境因子之間的相互關系，以及設備之間的結合和沖突關系，我們采用了智能的控制邏輯算法，避免了設備之間的沖突，為雞群提供了良好的生長發育，根據雞群不同的生長階段，執行不同的操作，以提高養