李立峰 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
1 國外豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
自 20 世紀(jì) 70 年代以來，隨著畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?、集約化，使畜牧業(yè)生產(chǎn)廠家對畜禽舍環(huán)境調(diào)控設(shè)備的需求量急劇增加，特別是進(jìn)入 80 年代以后，隨著計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)在環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，環(huán)境調(diào)控設(shè)備制造業(yè)逐漸發(fā)展成為一項(xiàng)新型產(chǎn)業(yè)。豬舍環(huán)境的控制在荷蘭、美國、丹麥、日本、加拿大等發(fā)達(dá)國家已做得基本成熟。到 90 年代隨著測試技術(shù)的迅速發(fā)展，畜禽舍的環(huán)境測控系統(tǒng)也取得了迅速的發(fā)展。zhang等人研究了由電腦控制的畜禽舍分段通風(fēng)系統(tǒng)，來解決恒定通風(fēng)造成的過度熱損耗。Phillip等人設(shè)計(jì)的畜禽舍環(huán)境采集系統(tǒng)采用溫濕度一體傳感器，紅外線分析儀等，能利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集舍內(nèi)的溫度、相對濕度、氨氣濃度等信息。
Gates等人將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到豬舍分段通風(fēng)系統(tǒng)中，并就傳統(tǒng)控制器、一維模糊控制器、二維模糊控制器和三維模糊控制器做了對比模擬研究，結(jié)果表明二維模糊控制器優(yōu)于一維模糊控制器和傳統(tǒng)模糊控制器。但對于加入能量損耗變量的三維模糊控制器控制效果沒有前三種。Daskalov等人研究了一種非線性自適應(yīng)豬舍溫濕度控制器，該控制器根據(jù)豬舍環(huán)境狀況改變溫濕度設(shè)定值的方法來實(shí)現(xiàn)溫濕度的精準(zhǔn)控制。Leilei Pan等人將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合的方法來對豬舍的氣味進(jìn)行控制，研究利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力動(dòng)態(tài)的修改模糊控制的隸屬度函數(shù)，較模糊控制有一定的優(yōu)越性。
Guarino等人研究了一種豬舍自動(dòng)聲音探測器，能對豬發(fā)出的聲音進(jìn)行采集并以此來判斷豬生病與否，來實(shí)施控制措施。Bin Shao等人研究了一種豬舍實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控系統(tǒng)，由圖像判斷豬的行為，進(jìn)而判斷豬的冷熱反應(yīng)，實(shí)時(shí)相應(yīng)的控制措施。Jeonghwan等人研究了一種基于無線傳感技術(shù)的豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線傳感技術(shù)采集豬舍溫度、相對濕度、光照等，以此來控制風(fēng)機(jī)、加熱器、加濕器等的運(yùn)行。此外，荷蘭 Velos 智能化母豬群養(yǎng)系統(tǒng)，豬舍裝有溫濕度傳感器、氨氣傳感器、自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)、自動(dòng)控制卷簾等設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)豬舍小環(huán)境的自動(dòng)控制。并通過高清晣監(jiān)控系統(tǒng)、ERP 綜合信息管理系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。BigDutchman 公司研制的豬舍控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度、氨氣濃度的環(huán)境因素的自動(dòng)采集和控制。日本生產(chǎn)的環(huán)境調(diào)控集群控制系統(tǒng)，不僅能起到環(huán)境調(diào)控的作用，能診斷出發(fā)病畜禽。
2 國內(nèi)豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在我國豬舍環(huán)境控制還基本處于人工或半自動(dòng)化，仍然依靠工作人員對舍內(nèi)環(huán)境的主觀判斷，人工控制或調(diào)整環(huán)境的各種機(jī)械設(shè)備，比如熱風(fēng)爐、濕簾、通風(fēng)機(jī)等。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，養(yǎng)豬業(yè)逐步走向規(guī)模化、集約化、信息化，在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，國內(nèi)學(xué)者圍繞提高豬舍內(nèi)環(huán)境控制自動(dòng)化程度的采暖、降溫、通風(fēng)等環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)做了大量單環(huán)境因素的研究，并開始融入模糊控制技術(shù)等智能控制技術(shù)。劉金華利用虛擬儀器技術(shù)研究了一種適合畜禽舍環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)將虛擬儀器技術(shù)和模糊控制技術(shù)應(yīng)用到濕簾系統(tǒng)，解決夏季畜禽舍的自動(dòng)降溫問題。
肖雨賢利用單片機(jī)研究了哺乳仔豬舍溫濕度環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)。葛廣軍研究了一種畜禽飼養(yǎng)場的環(huán)境測控系統(tǒng)，主要利用傳感器陣列和虛擬儀器對禽畜舍內(nèi)的粉塵污染和氨氣、硫化氫、二氧化碳進(jìn)行了測定，并建立了有害氣體的排放模型，并利用 RPF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對氨氣濃度做了預(yù)測。刁統(tǒng)山研究了一種禽畜飼養(yǎng)場有害氣體測控系統(tǒng)，系統(tǒng)以 PLC 為控制核心器件，利用 VB 為監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)軟件。戴春霞研究了一種基于現(xiàn)場總線的豬舍環(huán)境因子測量和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)能利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。李保明等人研究了利用模糊數(shù)學(xué)的方法來評價(jià)濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)在中國各地區(qū)的可行性。張玉峰研究了一種基于 CAN 總線的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[71]。寧營營設(shè)計(jì)了規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，針對畜禽舍內(nèi)的環(huán)境，利用OPC 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)主從式 S7-315 系統(tǒng)的通訊。并利用模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、空調(diào)、濕簾和紅外燈自動(dòng)啟停。李秀梅研究了一種基于改進(jìn)遺傳算法的溫濕度模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。杜克明研究了一種農(nóng)業(yè)環(huán)境無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
總之，在豬舍環(huán)境的監(jiān)控中，近年來應(yīng)用了各種先進(jìn)的技術(shù)和裝備，如無線傳感設(shè)備，自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等，并且開始向多種技術(shù)的相互融合方向發(fā)展，以便于對豬舍環(huán)境的更精確控制。我國的養(yǎng)豬業(yè)生產(chǎn)水平和國外發(fā)達(dá)國家相比還比較落后，其中豬舍或豬場的環(huán)境問題是導(dǎo)致我國養(yǎng)豬業(yè)生產(chǎn)力水平低下的重要限制因素。近年來，我國大部分機(jī)械化養(yǎng)豬場陸續(xù)采用密閉方式進(jìn)行規(guī)?；曫B(yǎng)的同時(shí)，也采用了諸如縱向通風(fēng)、夏季濕簾降溫等一系列先進(jìn)環(huán)境控制技術(shù)，從硬件上為豬舍的環(huán)境調(diào)控提供了物質(zhì)保障手段。但在豬舍的環(huán)境調(diào)控中，環(huán)境因素之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多不完善，難以適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求。特別是在北方寒冷干旱地區(qū)，冬季寒冷且晝夜溫差較大，春季干旱，在這樣的惡劣氣候條件下，研究豬的合適飼養(yǎng)環(huán)境就顯得非常重要。
