孟祥露，李旭光，安盼盼，馬 壯

隨著規(guī)?；B(yǎng)雞的快速發(fā)展,養(yǎng)雞業(yè)集約化、工業(yè)化程度不斷提高,雞舍環(huán)境對(duì)雞的健康和生產(chǎn)性能的影響愈來愈大。雞蛋作為與人民生活息息相關(guān)的農(nóng)產(chǎn)品，是畜禽蛋白質(zhì)來源中最便宜的，也可以說雞蛋是畜牧產(chǎn)業(yè)中最廉價(jià)的動(dòng)物蛋白質(zhì)來源。提供等量的用于人體所需的蛋白質(zhì)，豬肉的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雞蛋的價(jià)格。基于此，雞蛋是確保我國(guó)所有群體獲取蛋白質(zhì)的一個(gè)最重要的渠道，是一個(gè)為中低收入家庭提供蛋白質(zhì)的重要產(chǎn)品，是一個(gè)戰(zhàn)略性保障食品。

現(xiàn)代養(yǎng)雞生產(chǎn)體系中,雞品種的優(yōu)良遺傳性能不斷被強(qiáng)化,品種更新?lián)Q代速度加快；而其對(duì)小氣候環(huán)境變化的適應(yīng)性則愈來愈差。所以現(xiàn)代養(yǎng)雞品種的抗病能力和健康水平呈下降趨勢(shì),這就更加要求規(guī)模化養(yǎng)雞的環(huán)境控制方式要不斷跟上現(xiàn)代養(yǎng)雞生產(chǎn)的需要。因此，本文提出利用相關(guān)設(shè)備智能設(shè)計(jì)一個(gè)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)雞舍內(nèi)環(huán)境狀況的系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)的檢測(cè)與控制，這樣不僅會(huì)大大減少疫情的發(fā)生，而且能提高飼養(yǎng)者的收益。此設(shè)計(jì)的另一個(gè)想法是要減小飼養(yǎng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，通過系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度、光照等，飼養(yǎng)者只需要通過顯示屏就能夠全面了解養(yǎng)雞舍內(nèi)實(shí)時(shí)情況，既做到了節(jié)省人力，又做到了環(huán)保節(jié)能。通過報(bào)警裝置，還可以及時(shí)提醒飼養(yǎng)者雞舍內(nèi)發(fā)生的異常。

1.解決人工控制燈光帶來的誤差。使開燈的時(shí)間足夠精確，能夠合理地控制光照強(qiáng)度。

2.能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)雞舍的溫度、濕度，及時(shí)控制溫濕度，避免人為操作失誤。

3.本系統(tǒng)有斷電保護(hù)功能，不必重新輸入相關(guān)參數(shù)。

4.本系統(tǒng)具有報(bào)警功能，當(dāng)雞舍出現(xiàn)異常狀況能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示管理人員排除故障，避免更大的事故發(fā)生。

5.本系統(tǒng)采用PLC控制，與其他單片機(jī)系統(tǒng)相比較，系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠。

6.本系統(tǒng)同時(shí)可提供遠(yuǎn)程智能控制接口，為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化的雞舍監(jiān)控系統(tǒng)提供技術(shù)支持。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成：上位機(jī)由觸摸屏組成監(jiān)控系統(tǒng)；下位機(jī)為PLC組成自動(dòng)化控制系統(tǒng)（主要包括：數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行部件等部分）?？蓪?shí)現(xiàn)養(yǎng)雞場(chǎng)的綜合監(jiān)控，包括室內(nèi)的溫度、濕度、氨氣濃度、光照等，并對(duì)溫度、濕度、氨氣濃度、光照度進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制，為雞的生長(zhǎng)提供舒適的環(huán)境，提高養(yǎng)殖行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

（二）主控模塊

主控模塊采用臺(tái)達(dá)PLC作主控器，型號(hào)為DVP-20S X 2。該主機(jī)具有PIDAuto Tuning指令，提供高效率PID控制功能，同時(shí)具備4AI/2AO。

（三）采集模塊介紹

溫濕度采集模塊采用JCJ100T B 485數(shù)字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合式傳感器。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

（四）控制模塊介紹

降溫控制模塊裝置選擇濕簾和負(fù)壓風(fēng)機(jī)配合使用，采用縱向通風(fēng)降溫，縱向通風(fēng)降溫具有設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單、成本較低，通風(fēng)和降溫效果良好，適合養(yǎng)雞場(chǎng)使用。溫度傳感器檢測(cè)到室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，通過PLC控制濕簾降溫系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。

升溫裝置采用電熱絲加熱升溫方案，放置均勻，以便雞舍空氣的溫度均勻。避免局部溫度高，造成雞舍流動(dòng)風(fēng)。本案針對(duì)產(chǎn)蛋雞舍的環(huán)境控制，最佳溫度范圍在19℃-23℃，PLC將檢測(cè)到的溫度信息與設(shè)定值進(jìn)行比較，偏離溫度控制區(qū)間時(shí)，根據(jù)偏離情況控制相應(yīng)模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。

產(chǎn)蛋雞舍的適宜濕度在適宜溫度時(shí)，一般認(rèn)為，45%～70%是雞的適宜濕度，相對(duì)濕度60%左右較好，所以選擇相對(duì)濕度為45%～65%。增濕系統(tǒng)采用噴霧增濕的方案，在雞舍屋頂附近不同范圍內(nèi)安裝噴霧頭，濕度傳感器檢測(cè)雞舍內(nèi)濕度情況，濕度傳感器把檢測(cè)濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，通過濾波放大電路作用后傳給控制中樞PLC，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)濕度小于45%時(shí)，PLC輸出相應(yīng)信號(hào)，控制水泵開啟，水泵提供足夠的水壓，以霧的形式噴出，把霧噴向屋頂和導(dǎo)流板上，進(jìn)行增濕操作，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)的濕度大于65%時(shí)切斷水泵。

雞舍降濕系統(tǒng)采用通風(fēng)降濕，當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)到室內(nèi)濕度高于66%，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)。當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度低于50%停止風(fēng)機(jī)工作。

雞舍的光照強(qiáng)度根據(jù)雞的視覺和生理需要而定，光照太強(qiáng)不僅浪費(fèi)電能，且雞易驚群，活動(dòng)量大，消耗能量，易發(fā)生斗毆和啄癖。光照過弱，影響采食和飲水，起不到刺激作用，影響產(chǎn)蛋量。產(chǎn)蛋期采用10-20勒克斯瓦/平方米。每天光照時(shí)間采用13-15小時(shí)為宜，利用PLC的時(shí)鐘模塊進(jìn)行定時(shí)，精確、準(zhǔn)確地控制光照時(shí)間，滿足雞不同時(shí)期對(duì)光照時(shí)間的高度要求。這樣使蛋雞更健康地產(chǎn)蛋并且產(chǎn)蛋量更高，產(chǎn)蛋持久，蛋個(gè)大。設(shè)定24小時(shí)一循環(huán)，一周期內(nèi)開燈時(shí)間控制為15小時(shí)。

通風(fēng)控制模塊，采用負(fù)壓通風(fēng)，利用排風(fēng)機(jī)將雞舍內(nèi)污濁空氣強(qiáng)行排出舍外，在建筑物內(nèi)造成負(fù)壓，新鮮空氣從進(jìn)風(fēng)口自行進(jìn)入雞舍。負(fù)壓通風(fēng)投資少，管理比較簡(jiǎn)單，進(jìn)入雞舍的氣流速度較慢，雞體感覺比較舒適，成為廣泛應(yīng)用于密閉雞舍的通風(fēng)方式。采用縱向通風(fēng)，排風(fēng)扇全部安裝在雞舍一端，進(jìn)風(fēng)口在另一側(cè)山墻，空氣沿雞舍的縱軸方向流動(dòng)。采用矩形通風(fēng)口，采用含有導(dǎo)流板的矩形口，可以控制風(fēng)速的大小，并且能夠遮陽(yáng)防止外光進(jìn)入雞舍。最小通風(fēng)就是計(jì)算出一個(gè)雞舍內(nèi)所需要的最小通風(fēng)量，最小通風(fēng)量用Y/（m^3*min）來表示，通風(fēng)量由雞的數(shù)量來確定。選擇好風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量為X/min，排風(fēng)機(jī)的數(shù)量為n,最小模式下工作的為m臺(tái)。強(qiáng)制通風(fēng)是指風(fēng)機(jī)持續(xù)開啟不進(jìn)入最小通風(fēng)模式，只有在收到敏感信號(hào)（溫度含量、濕度含量、鍵盤輸入）進(jìn)行開啟與關(guān)斷。關(guān)斷后自動(dòng)進(jìn)入最小通風(fēng)模式(鍵盤控制時(shí)能夠開啟備用的風(fēng)機(jī)）。

報(bào)警模塊設(shè)計(jì)，雞舍里面有可能發(fā)生緊急的情況：溫度異常（>32℃或<10℃）、濕度異常（<30%或>70%）、燈損壞。所以報(bào)警是非常重要的，這樣才能避免損失或使損失降到最低。采用聲光雙重警報(bào)信號(hào)來報(bào)警，使報(bào)警系統(tǒng)更有效起到報(bào)警的功效，當(dāng)報(bào)警信號(hào)來到時(shí)PLC接受信號(hào)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使報(bào)警器動(dòng)作。

三、系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)

（一）PLC的I/O口分配

見表1。

（二）軟件程序設(shè)計(jì)

軟件程序設(shè)計(jì)主要包括四部分：（1）PLC控制程序設(shè)計(jì)；（2）PLC與溫濕度傳感器的通訊；（3）PLC與上位機(jī)的通訊；（4）上位機(jī)的畫面設(shè)計(jì)。

表1 CPU的I/O分配表

圖3 PLC與傳感器的通訊

1.PLC程序編寫

因篇幅有限，程序較長(zhǎng)，所以展示出部分程序。

2.PLC與溫濕度傳感器的通訊

PLC與溫濕度傳感器采用Ethernet通訊方式，調(diào)試PLC與傳感器通訊時(shí)，要根據(jù)傳感器自身所帶的指令，編程設(shè)置通訊的方式、通訊的地址、通訊的數(shù)據(jù)格式，其詳細(xì)設(shè)置如圖3所示。

3.PLC與上位機(jī)的通訊

PLC與上位機(jī)觸摸屏的通訊采用R S 232的通訊方式，兩者根據(jù)相應(yīng)的通訊指令進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置，見圖4。

4.上位機(jī)畫面設(shè)計(jì)

上位機(jī)采用觸摸屏進(jìn)行監(jiān)控，其編程簡(jiǎn)單。監(jiān)控畫面如圖5所示，畫面直觀、控制便捷。

四、結(jié) 論

本方案是解決規(guī)?；荛]式蛋雞舍的環(huán)境控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制雞舍環(huán)境，給蛋雞提供舒適的產(chǎn)蛋環(huán)境，節(jié)省人力、物力資源，環(huán)保節(jié)約，與人工單獨(dú)控制相比更加精確。本方案易于實(shí)現(xiàn)，使用者設(shè)置環(huán)境參數(shù)只需在LCD屏上手動(dòng)調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單，適合廣大養(yǎng)殖人群的使用。方案設(shè)計(jì)中應(yīng)用臺(tái)達(dá)公司的PLC作為主控器，溫濕度傳感器作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，排風(fēng)控制模塊、溫度控制模塊、燈光控制模塊、濕度控制模塊、報(bào)警模塊構(gòu)成執(zhí)行系統(tǒng)，使用臺(tái)達(dá)公司的LCD觸摸屏做顯示、設(shè)置系統(tǒng)，三大系統(tǒng)與主控器共同構(gòu)成產(chǎn)蛋雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)。

圖4 PLC與上位機(jī)的通訊

圖5 上位機(jī)主界面設(shè)計(jì)

［1］楊寧.我國(guó)蛋雞業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)分析［J］.北方牧業(yè)，2010，（4）.

［2］段曉紅.雞舍環(huán)境控制的研究及推廣［D］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［3］李保明，施正香.設(shè)施農(nóng)業(yè)工程工藝及建筑設(shè)計(jì)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［4］殷若新.影響雞蛋品質(zhì)的因素分析［J］.家禽科學(xué).2009，（9）.