基于单片机的畜禽舍环境控制系统的研究.doc

基于单片机的畜禽舍环境控制系统的研究 韩 静1，王 熙2，贾永全3 （1.黑龙江八一农垦大学信息技术学院；2.黑龙江八一农垦大学工程学院；3.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆 163319） 摘要：畜禽舍的舍内温湿度及CO2浓度等因子是畜禽舍环境控制的重要因素，舍内环境的好坏将直接关系到畜禽的生长及生活。根据畜禽舍的环境控制的要求，设计了基于单片机的畜禽舍环境控制系统。该系统采用AT89C2051单片机，在控制软件的支持下对外围电路进行控制,实现了对畜禽舍环境的自动控制，该系统有良好的可推广性及可移植性。实践表明,系统基本稳定。 关键词：单片机；畜禽舍；温湿度；CO2；控制 在经历了农业社会和工业社会后，人类迈入了信息社会。电子信息技术是研究电子信息的产生、采集、存储、变换、传递和处理的过程及其可利用的各种新兴技术。线性空间和物理空间的并存、信息环境和自然环境的相联，深刻地影响和改变了人们传统的生活方式、工作方式和思维方式[1]。在畜牧业中，电子信息技术也上升到了比较重要的地位，使畜牧业发展产生革命性变化，畜牧生产信息化是畜牧业发展新的重要特征。电子信息技术在畜禽生产中的应用包括信息管理、畜禽饲喂及生长环境监测、遗传评估等方面。目前，对电子信息技术在畜牧业中应用的研究方兴未艾，应用领域涉及畜禽养殖的各个环节。 畜禽舍是一种可以改变畜禽生长环境、为畜禽生长创造更好条件、避免外界环境变化对其产生影响，最大限度提高生畜禽产量和质量的场所，是一个集结构、机电和生物环境一体的综合性系统。养殖环境包括舍内环境和舍外环境两个部分，对于舍外环境的研究开展得较早，而舍内环境的问题近年来才日益得到重视。畜禽舍内环境因子主要包括环境温度、湿度等。除了以上舍内环境因子外，有害气体含量对畜禽养殖来说是一个非常有必要控制的参量。要发展好家畜养殖业，就应当对畜舍内的有害气体含量进行监测和控制，防止舍内空气质量恶化，这是发展好家畜养殖的一个必要条件。 环境控制系统的结构组成，对整个畜禽舍控制系统的控制效果有直接的影响，其主要组成部分包括以下几个方面： 1、加温系统 加温系统是畜禽舍控制中的主要控制对象之一，它为畜禽舍内畜禽生长提供适宜的温度。加温系统一般有风机加温、锅炉热水系统、太阳能热水系统、电加温、水暖加温等几种方法。在寒冷的北方，因加温时间较长，一般都配置水暖加温，而南方则一般配置燃油热风机加温。对于大型畜禽舍主要使用热风机加热。 2、降温系统 降温系统主要由通风系统、湿帘风机系统组成。通风降温的主要目的是排除畜禽舍内的余热以及多余的水分，降低温度，同时调整室内空气中气体成分，排除有害气体，使畜禽舍内环境适合畜禽生长。通风方式分为自然通风和强制通风两种。自然通风一般是在畜禽舍顶部或侧墙设置窗户，依靠热压或风压进行通风，并可通过调节开窗的幅度来调节通风量。自然通风因受外界气候影响比较大，降温效果不稳定。强制通风是利用风机向畜禽舍外排风，使畜禽舍内形成负压，强迫空气通过侧窗进入畜禽舍，穿越畜禽舍由风机排出舍外。强制通风的优点在于畜禽舍的通风换气量受外界气候影响很小。 湿帘风机降温系统主要由湿帘、风机和水循环系统组成。它利用水蒸发时将空气中的显热转变为潜热的原理进行降温。湿帘风机一般在夏季畜禽舍外温度较高，只使用通风降温不能达到预期的温度时使用，而冬季室外温度较低，一般不需要开启湿帘风机。 3、湿度调节系统 湿度调节系统包括喷雾装置以及天窗等组成。当畜禽舍内的湿度不足，影响生畜禽生长时，使用喷雾装置增加室内湿度。喷雾装置是通过控制安装在畜禽舍顶梁上的喷嘴，向室内喷射水滴状的雾珠，达到增加畜禽舍内湿度的目的。一般在相对湿度为60%-75%时最适于畜禽的生长。当畜禽舍内湿度过大时，开启顶部天窗，利用畜禽舍内外的湿度差，调节舍内湿度。适当的加温也能降低畜禽舍内的湿度。 4、光照控制系统 光照控制系统，当光照强度不能满足畜禽生长需要时，需开启人工补光系统，以保证畜禽生长所需的光照。 5、CO2浓度控制系统 CO2是影响畜禽舍环境好环的重要因素，其控制方法是自然通风和强制通风。当CO2的浓度比较低时，可采取自然通风的方法；当CO2的浓度很大时，自然通风已不能满足要求时，宜采取强制通风，开启风机。以确保畜禽的成长和工作人员的健康。 畜禽舍环境控制系统在检测到畜禽舍内环境因子的状态后，将状态传递给控制器进行数据处理，然后将调整后的状态发送给执行机构，通过多种执行机构的动作来控制畜禽舍内环境因子的状态，以此来达到控制的目的。执行机构的主要任务是接收来自控制器的控制信号，执行相应的操作协同调节畜禽舍环境，达到合适的状态，实现最终控制效果。 基于单片机的畜禽舍环境控制系统主要针对舍内的环境因子及舍内空气环境质量两方面进行研发设计。 1.系统工作原理 对于畜禽舍内