嚴(yán)森泉

（羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東云浮527200）

在實(shí)際應(yīng)用過程中，自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)將自動化糞便清理、智能化喂食、自動化環(huán)境控制等技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，將全自動化養(yǎng)雞設(shè)備有效應(yīng)用其中，設(shè)計(jì)了傳感器數(shù)據(jù)采集模塊以及時鐘模塊，有效提升了自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)研制水平。

1 自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)概述

隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中，畜禽病毒疾病傳播現(xiàn)象較為嚴(yán)重，給人們的健康造成了一定威脅。為了滿足市場需求，畜禽養(yǎng)殖逐漸向自動化以及集約化方向發(fā)展，自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)一定程度上可以實(shí)現(xiàn)家禽糞便自動清理、自動調(diào)節(jié)環(huán)境因素、自動化給料作業(yè)、飼料自動化配置等功能，通過設(shè)計(jì)完善的軟硬件設(shè)備，將實(shí)時控制、監(jiān)測雞場內(nèi)環(huán)境因素，確保雞只健康生長。傳統(tǒng)養(yǎng)雞場工作量大，主要以人工方式進(jìn)行，會增加養(yǎng)雞場的運(yùn)行成本，而將智能控制系統(tǒng)應(yīng)用其中可智能控制雞舍，為雞只營造良好的生存環(huán)境，提高養(yǎng)殖效率，降低人力成本。自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)主要從傳送帶式自動清糞、自動喂料機(jī)系統(tǒng)以及通風(fēng)換氣系統(tǒng)等幾個層面進(jìn)行工作，通過密切關(guān)注場內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的具體情況，可實(shí)現(xiàn)各模塊輸出參數(shù)與養(yǎng)殖工藝要求的融合，實(shí)現(xiàn)家禽規(guī)?；曫B(yǎng)［1］。

2 自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，主要以模塊化設(shè)計(jì)為主，將傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、CPU（Cen?tral Processing Unit，中央處理器）控制模塊以及時鐘模塊等進(jìn)行有效結(jié)合。其中，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊又涉及不同的模塊，包括溫濕度檢測模塊、光照度模塊、通風(fēng)換氣模塊、自動清糞模塊以及自動喂料模塊等。在設(shè)計(jì)過程中需對控制核心進(jìn)行設(shè)定，通常情況下會選擇單片機(jī)，并密切關(guān)注傳感器的運(yùn)行情況，將獲取的相關(guān)溫度以及濕度信息等進(jìn)行有效結(jié)合，對其進(jìn)行集中分析處理；要充分結(jié)合養(yǎng)雞現(xiàn)場實(shí)際情況，將控制驅(qū)動模塊以及相關(guān)的硬件設(shè)備進(jìn)行綜合分析，以此完成自動化操作。其中，定時模塊的重要性較為顯著，主要具有發(fā)出信號的功能，與控制器保持聯(lián)系，并發(fā)出信號；在完成自動清糞的環(huán)節(jié)，主要是借助驅(qū)動模塊來實(shí)現(xiàn)，由控制器對其進(jìn)行控制；工作人員可以根據(jù)顯示模塊實(shí)時對養(yǎng)雞場相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)信息進(jìn)行審查，為后續(xù)工作的進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。采取這種自動化控制方式可以降低工作人員工作量，減少人為操作誤差，有效提升養(yǎng)雞場的養(yǎng)殖效率與質(zhì)量［2］。

3 自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)備設(shè)計(jì)

3.1 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

3.1.1 濕度檢測模塊設(shè)計(jì)。從濕度檢測模塊設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，其主要實(shí)現(xiàn)的是對雞舍的濕度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。在此環(huán)節(jié)需科學(xué)選擇檢測元件，通常選用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，該檢測元件的引腳數(shù)量一般為3個，數(shù)據(jù)傳送腳數(shù)量一般為1個，其中分布有1個I/O口。對該數(shù)字溫濕度傳感器進(jìn)行測試得到，數(shù)字溫濕度傳感器的濕度測量范圍在20%～90%RH，測量精度為±5.0%RH。

3.1.2 溫度檢測模塊設(shè)計(jì)。從溫度檢測模塊角度進(jìn)行分析，首先需要掌握雞籠的層數(shù)以及間距，層數(shù)3層、間距45 cm左右為最佳。在溫度檢測過程中，會受諸多因素影響，因此，為保證數(shù)據(jù)檢測結(jié)果的真實(shí)性，在傳感器布置過程中可采用多點(diǎn)立體式的布置方式，并對所測量的雞舍溫度數(shù)值進(jìn)行記錄。另外，在選擇檢測元件的過程中要堅(jiān)持科學(xué)性基本原則，選用DS18B20溫度傳感器，并合理設(shè)定傳感器測溫范圍，一般以-55～125℃為最佳。DS18B20溫度傳感器的優(yōu)勢較為顯著，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)中，能向MCU（Micro Control Unit，微控制單元）返回溫度測量值，采用單線接口的方式將地址信號進(jìn)行返回，以多點(diǎn)立體式布置的方式與MCU保持密切聯(lián)系，可有效保證溫度檢測地址的準(zhǔn)確性。

3.1.3 自動清糞模塊設(shè)計(jì)。從自動清糞模塊角度進(jìn)行分析，在該項(xiàng)模塊設(shè)計(jì)過程中，采用層疊式養(yǎng)殖，密切關(guān)注最底層雞糞的狀態(tài)，與收集倉保持連接。在實(shí)際輸送環(huán)節(jié)以帶式輸送方式為主，收集最底層雞糞并用帶式輸送方式輸送雞糞到收集倉。這種輸送方式的優(yōu)勢較為顯著，可及時清理干凈糞便，縮短養(yǎng)殖場內(nèi)家禽糞便滯留時間，減輕工作人員的工作壓力，減輕糞便臭氣污染，降低蚊蠅密度，可以阻斷病菌傳播源，最終減少面源污染。清糞系統(tǒng)的應(yīng)用可以提升養(yǎng)雞場的運(yùn)行效率與質(zhì)量，以每層錯開的方式，充分結(jié)合最底層巷道式輸送帶的運(yùn)行情況，使糞便集中在最底層的巷道式輸送帶上，主機(jī)機(jī)架上的電機(jī)帶動減速機(jī)，在帶動輸送帶時借助減速機(jī)實(shí)現(xiàn)有效輸送。同時，為了保證清糞的質(zhì)量，要根據(jù)輸送帶末端的實(shí)際情況，清理刮糞板，必要可以進(jìn)行水洗，以完成清理雞舍糞便［3］。

3.1.4 通風(fēng)換氣模塊設(shè)計(jì)。從通風(fēng)換氣模塊設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要密切關(guān)注室內(nèi)傳感器具體的運(yùn)行情況，將PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）有效應(yīng)用其中，通過PLC控制系統(tǒng)采集室內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行集中處理。這種通風(fēng)換氣模塊設(shè)計(jì)的優(yōu)勢較為顯著，程序較為簡單，主要是控制風(fēng)機(jī)及加濕機(jī)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一定難度，主要體現(xiàn)在傳感器的布置上。因此，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，首先需確保傳感器設(shè)置的科學(xué)性，要充分結(jié)合室內(nèi)各點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，對其進(jìn)行測量，對于存在測量不均衡的現(xiàn)象要及時進(jìn)行處理；其次要注重加強(qiáng)通風(fēng)換氣模塊的設(shè)計(jì)工作，關(guān)注室內(nèi)溫濕度等傳感器運(yùn)行的具體情況，并對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以保證進(jìn)入雞舍的空氣能充分混合均勻，對此，需通過PLC控制風(fēng)機(jī)等設(shè)備對室內(nèi)溫度等進(jìn)行有效控制，以此營造良好的雞舍環(huán)境。

3.2 MCU模塊設(shè)計(jì)

從MCU模塊設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，首先需要選擇最佳的控制器，通常選擇89C51單片機(jī)，對該單片機(jī)的引腳數(shù)量進(jìn)行時設(shè)定，總數(shù)為40個，并對89C51單片機(jī)的I/O口的數(shù)量進(jìn)行控制，總共32個，且主要以雙向輸入輸出為主。該單片機(jī)主要為16位定時器，定時器數(shù)量設(shè)定為2個，計(jì)數(shù)器的數(shù)量與定時器的數(shù)量相同，其中89C51單片機(jī)為2級中斷結(jié)構(gòu)，中斷結(jié)構(gòu)數(shù)量為5個，工作電壓為5.0 V。

3.3 時鐘模塊設(shè)計(jì)

從時鐘模塊角度進(jìn)行分析，要科學(xué)選擇時鐘芯片，一般多選用DS1302芯片，該芯片的優(yōu)勢較為顯著。對該時鐘電路進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其功耗較低，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以體現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保的基本原則，應(yīng)用效果較為顯著。在時鐘模塊設(shè)計(jì)中，應(yīng)將年、月以及日進(jìn)行全方位展示，并確?？梢栽敿?xì)地精確到時、分以及秒，以此實(shí)現(xiàn)對雞舍情況的實(shí)時監(jiān)測。

3.4 繼電器驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)

從繼電器驅(qū)動模塊角度進(jìn)行分析，其主要作用是對設(shè)備的開閉進(jìn)行控制，采用單片機(jī)對其進(jìn)行控制，密切關(guān)注輸入高電平以及低電平的狀態(tài)，從而準(zhǔn)確完成設(shè)備的開啟以及關(guān)閉。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，涉及單片機(jī)控制端輸入高電平以及低電平2種形式，以前者為例，要對三極管的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，此時需將三極管保持在導(dǎo)通狀態(tài)，充分結(jié)合光耦內(nèi)部二極管的運(yùn)行情況，并對其進(jìn)行監(jiān)測。此時若發(fā)現(xiàn)有電流流過，則隨即關(guān)注光耦右側(cè)的變化情況，關(guān)注三極管的狀態(tài)，主要以導(dǎo)通的形式存在，并借助固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對電器設(shè)備工作進(jìn)行控制。針對后者，此時需監(jiān)測三極管的狀態(tài)，當(dāng)輸入低電平時將處于斷開狀態(tài)，關(guān)注光耦內(nèi)部二極管的運(yùn)行情況，與第一種情況相關(guān)的是未發(fā)現(xiàn)有電流流過，隨即掌握光耦右側(cè)三極管的狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)此時處于斷開狀態(tài)，這一環(huán)節(jié)主要是將電器設(shè)備進(jìn)行斷開處理，仍需借助固態(tài)繼電器來完成控制。繼電驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)一定程度上會受不同環(huán)境驅(qū)動的影響，在這種情況下控制風(fēng)機(jī)以及空調(diào)的數(shù)量也將呈現(xiàn)出差異性［4］。

3.5 自動喂食模塊設(shè)計(jì)

從自動喂食模塊角度進(jìn)行分析，在實(shí)際應(yīng)用過程中，為充分發(fā)揮自動喂料機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢，應(yīng)密切關(guān)注分料機(jī)構(gòu)以及行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，將二者進(jìn)行有效結(jié)合。自動喂食模塊主要由儲料倉以及送料機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其主要是借助電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制，自動完成送料以及出料，并與自動供水系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，一定程度上提升了自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)的運(yùn)行水平。自動喂食系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢，其可對喂料量進(jìn)行控制，對出料口的打開時間進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)存在剩余飼料時，此該設(shè)備會通過攪龍末端回收，可以防止出現(xiàn)飼料浪費(fèi)的問題。

4 結(jié)語

自動化籠養(yǎng)雞智能控制系統(tǒng)研制方式較為復(fù)雜，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注重實(shí)現(xiàn)自動化喂食—糞便清理—養(yǎng)殖通風(fēng)換氣—自動溫控—自動撿蛋等作業(yè)的全程自動化系統(tǒng)，一定程度上減少人力、物力以及財力資源的消耗，縮短養(yǎng)殖場內(nèi)家禽糞便滯留留時間，減輕污染。