基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)及調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種禽畜養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控設(shè)備和調(diào)控方法，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)及調(diào)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著禽畜養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，其養(yǎng)殖場地采用的設(shè)備越來越多，其中就包括主要用于調(diào)節(jié)溫度、濕度和光照的自動調(diào)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)環(huán)境控制系統(tǒng)包含但不限于:風(fēng)機(jī)/風(fēng)扇、日光燈、鹵化燈、加熱槽、供暖設(shè)備(如空調(diào)/暖氣)、降溫設(shè)備、濕簾/濕幕、抽風(fēng)機(jī)、門窗等，其環(huán)境采集探頭采集指標(biāo)包含但不限于:空氣溫度、空氣濕度、有害氣體濃度(氨氣、二氧化硫、硫化氫等)、光照強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速等。
[0003]傳統(tǒng)環(huán)境控制系統(tǒng)存在以下問題:(1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，還缺少系統(tǒng)整體聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)聯(lián)，難以形成基于物聯(lián)網(wǎng)的全面聯(lián)網(wǎng)管理。(2)在調(diào)控方法方面，由于沒有相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)，人工設(shè)置采集指標(biāo)的上下門限，通過采集值與門限對比來進(jìn)行設(shè)備的開關(guān)控制，所以存在如下缺陷:控制流程過于簡單草率，往往只考慮到其中某個單一環(huán)境指標(biāo)的作用，而忽視了其他環(huán)境指標(biāo)；只考慮到禽畜舍內(nèi)“小環(huán)境”的作用，而沒有與舍外“大環(huán)境”進(jìn)行融合，無法真正有效地做到環(huán)境調(diào)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)及調(diào)控方法。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]—種基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)，包括采集器、控制器、采集集中器、控制集中器、采控一體化基站、禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器、PC環(huán)境調(diào)控客戶端、手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端、專家策略模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和配置模塊，所述禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器分別與所述PC環(huán)境調(diào)控客戶端、所述手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端、所述專家策略模塊、所述數(shù)據(jù)分析模塊、所述配置模塊和所述采控一體化基站通信連接，所述采控一體化基站還分別與所述采集集中器和所述控制集中器通信連接，所述采集集中器用于采集包括但不限于溫度信息、濕度信息、氨氣信息、光照信息，所述控制集中器用于控制包括但不限于風(fēng)機(jī)、門窗、燈光、空調(diào)。上述采集器、控制器、采集集中器、控制集中器、采控一體化基站、禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器、PC環(huán)境調(diào)控客戶端和手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)硬件產(chǎn)品；專家策略模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和配置模塊可以為獨(dú)立硬件產(chǎn)品，也可以為設(shè)置在禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器中的軟件，無論硬件還是軟件，都為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)產(chǎn)品或程序。
[0007]一種基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)采用的調(diào)控方法，包括以下步驟:
[0008](1)將所有的環(huán)境采控指標(biāo)分為舍外大環(huán)境指標(biāo)和舍內(nèi)小環(huán)境指標(biāo)，舍內(nèi)小環(huán)境指標(biāo)采控采用分區(qū)域采控方案，各個區(qū)域內(nèi)的采集和控制只針對該區(qū)域有效；各個區(qū)域優(yōu)先考慮舍外大環(huán)境指標(biāo)對舍內(nèi)小環(huán)境指標(biāo)的影響，優(yōu)先米用舍外大環(huán)境指標(biāo)來調(diào)控舍內(nèi)小環(huán)境；
[0009](2)針對各個區(qū)域，設(shè)置各采集指標(biāo)的作用因子及應(yīng)激等級，其中應(yīng)激等級包含正負(fù)符號，計算各采集指標(biāo)的優(yōu)先級:采集指標(biāo)的優(yōu)先級=作用因子X應(yīng)激等級，調(diào)控時按各采集指標(biāo)的優(yōu)先級絕對值排序進(jìn)行調(diào)控，先滿足優(yōu)先級高的采集指標(biāo)調(diào)控策略；
[0010](3)根據(jù)目標(biāo)調(diào)控指標(biāo)的應(yīng)激等級確定目標(biāo)調(diào)控方向，目標(biāo)調(diào)控方向由“0-當(dāng)前應(yīng)激等級”所得值的正負(fù)關(guān)系確定；
[0011](4)針對各個區(qū)域，判斷舍外大環(huán)境對各個控制指標(biāo)的作用方向，當(dāng)舍外大環(huán)境采集指標(biāo)大于舍內(nèi)小環(huán)境采集指標(biāo)時，舍外大環(huán)境作用方向為正，反之為負(fù)；
[0012](5)針對各個區(qū)域，設(shè)置各控制指標(biāo)的基礎(chǔ)作用因子及能耗等級，計算各控制指標(biāo)的優(yōu)先級:控制指標(biāo)的優(yōu)先級=基礎(chǔ)作用因子X舍外大環(huán)境作用方向+能耗等級，按各控制指標(biāo)的優(yōu)先級絕對值排序，控制指標(biāo)的優(yōu)先級與目標(biāo)調(diào)控方向符號相同且優(yōu)先級絕對值大的先控制；
[0013](6)針對采集指標(biāo)變化趨勢進(jìn)行控制手段疊加開啟和逐步關(guān)閉:當(dāng)目標(biāo)調(diào)控方向為負(fù)時，當(dāng)前采集指標(biāo)走向為正，則啟動下一優(yōu)先級控制手段，如此循環(huán)，直到所有控制手段全部啟用；當(dāng)目標(biāo)調(diào)控方向為負(fù)時，當(dāng)前采集指標(biāo)走向為負(fù)，則先關(guān)閉優(yōu)先級較低的控制手段，如此循環(huán)，直到關(guān)閉所有控制手段。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明所述調(diào)控系統(tǒng)將信號采集、數(shù)據(jù)分析、終端遠(yuǎn)程通信、設(shè)備控制等集成于一體并全面關(guān)聯(lián)應(yīng)用，形成基于物聯(lián)網(wǎng)的全面聯(lián)網(wǎng)管理調(diào)控系統(tǒng)，適用于大規(guī)模養(yǎng)殖場；通過本發(fā)明所述調(diào)控方法，將舍外大環(huán)境和舍內(nèi)小環(huán)境的采集和控制進(jìn)行融合，能夠?qū)崿F(xiàn)更加科學(xué)有效的舍內(nèi)環(huán)境調(diào)控，減少了季節(jié)和地域化氣候?qū)︷B(yǎng)殖場所環(huán)境的影響，真正實(shí)現(xiàn)了禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0018]如圖1所示，本發(fā)明所述基于物聯(lián)網(wǎng)的禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控系統(tǒng)包括采集器、控制器、采集集中器、控制集中器、采控一體化基站、禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器、PC環(huán)境調(diào)控客戶端、手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端、專家策略模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和配置模塊，禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器分別與PC環(huán)境調(diào)控客戶端、手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端、專家策略模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、配置模塊和采控一體化基站通信連接，采控一體化基站還分別與采集集中器和控制集中器通信連接，采集集中器用于采集包括但不限于溫度信息、濕度信息、氨氣信息、光照信息，控制集中器用于控制包括但不限于風(fēng)機(jī)、門窗、燈光、空調(diào)，禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器根據(jù)需要輸入行業(yè)數(shù)據(jù)。上述設(shè)備中，采集器、采集傳感器(各采集信息通過采集傳感器采集)、控制器和控制設(shè)備共同組成系統(tǒng)的傳感/控制層，采集集中器、控制集中器和采控一體化基站共同組成系統(tǒng)的傳輸/網(wǎng)絡(luò)層，禽畜自動環(huán)境調(diào)控服務(wù)器、PC環(huán)境調(diào)控客戶端、手機(jī)環(huán)境調(diào)控客戶端、專家策略模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和配置模塊共同組成系統(tǒng)的應(yīng)用層。其中，傳感/控制層實(shí)現(xiàn)對禽畜舍內(nèi)/舍外各類環(huán)境指標(biāo)的采集，各類可控設(shè)備的實(shí)時控制，這一層所有設(shè)備應(yīng)充分考慮抗腐蝕性、需更換耗材的壽命及更換便捷性等等，設(shè)備通過無線/總線方式與集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時交互；傳輸/網(wǎng)絡(luò)層采用無線/總線方式與傳感/控制層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以形成禽畜舍內(nèi)局域網(wǎng)，采用GPRS/CDMA/wifi/有線網(wǎng)絡(luò)等方式與應(yīng)用層進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互；應(yīng)用層也稱為用戶展示層/決策層/管理層，這一層主要提供以下功能:禽畜養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控結(jié)果實(shí)時展示及預(yù)警報警，禽畜養(yǎng)殖環(huán)境設(shè)備遠(yuǎn)程應(yīng)急控制，禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控策略軟件算法實(shí)現(xiàn)，禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控數(shù)據(jù)收集、分析、展示，行業(yè)專家數(shù)據(jù)通道的建立，輔助行業(yè)專家策略的優(yōu)化，禽畜養(yǎng)殖環(huán)境自動調(diào)控策略軟件算法升級，禽畜養(yǎng)殖環(huán)境現(xiàn)場設(shè)備管理、狀態(tài)監(jiān)控、故障報警等。
[0019]各類采集探頭工程布點(diǎn)方法如下:
[0020]1、“舍外大環(huán)境”布點(diǎn)(即禽畜舍外自然環(huán)境采集探頭布點(diǎn)):
[0021]風(fēng)速/風(fēng)向采集探頭:在禽畜舍風(fēng)向灌入側(cè)布風(fēng)速/風(fēng)向采集設(shè)備(如:舍開窗的一側(cè))，布點(diǎn)個數(shù)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境而定，以實(shí)時得到禽畜舍外自然風(fēng)進(jìn)入舍內(nèi)的速度和方向；依據(jù):通風(fēng)對舍內(nèi)溫濕度及有害氣體有極大作用，基于此，各種禽畜舍的建造，都會考慮當(dāng)?shù)貧夂虻淖饔?，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐某Ｄ觑L(fēng)向，從而達(dá)到良好的通風(fēng)效果。
[0022]空氣溫度/濕度采集探頭:在禽畜舍外靠近該舍處布置，要避免太陽直曬/雨淋，考慮避雷；用于實(shí)時檢測該舍外的空氣溫度/濕度，以提供舍內(nèi)外溫度/濕度的對比。
[0023]有害氣體采集探頭:除特殊情況(如:旁邊有大型空氣污染企業(yè)、化工廠等)無需布點(diǎn)。
[0024]總之，對于“舍外大環(huán)境”的各類采集探頭布點(diǎn)，目的是準(zhǔn)確實(shí)時得到禽畜舍周邊環(huán)境指標(biāo)情況，以對自動調(diào)控決策提供現(xiàn)場真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支撐。
[0025]2、“舍內(nèi)小環(huán)境”布點(diǎn)(即禽畜舍內(nèi)環(huán)境采集探頭布點(diǎn)):
[0026]風(fēng)速/風(fēng)向米集探頭:無需布點(diǎn)。
[0027]空氣溫度/濕度/有害氣體采集探頭:根據(jù)風(fēng)機(jī)控制線路情況分區(qū)域布點(diǎn)，每個區(qū)域布點(diǎn)個數(shù)視實(shí)際情況而定，但各指標(biāo)均不少于兩個采集點(diǎn)，布局方向與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時的排風(fēng)方向平行；依據(jù):禽畜舍為了達(dá)到很好的通風(fēng)/除濕/降溫等效果，往往在舍的一側(cè)會裝置大型風(fēng)機(jī)，將風(fēng)機(jī)分為η組，對舍內(nèi)進(jìn)行η組分區(qū)域環(huán)境調(diào)控，每個區(qū)域各個指