牛舍甲烷浓度监测技术的研究现状及展望

甲烷作为仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体,其排放带来的温室效应相当于CO_(2)的25倍,故畜禽排放甲烷浓度增加导致温室效应已越来越受到全球的重视。农业领域畜牧养殖过程中,饲养牛排放甲烷量居多,而牛舍甲烷排放主要来源于牛后肠道排气、打嗝或粪便等有机物无氧分解过程中产生。因甲烷减排是降低全球温室效应的有效途径之一,故对牛舍甲烷监测的准确性是实现甲烷减排的基础。因此,为提高畜牧养殖经济和环境的双重效益,针对国内外牛舍甲烷浓度监测技术的研究情况进行综述。

畜禽舍末端水喷淋废气处理系统的颗粒物净化性能分析与优化

【目的】畜禽养殖舍排出的大量颗粒物及吸附的臭气成分和微生物会对大气环境和周边人员的健康造成严重破坏,降低废气中颗粒物浓度是畜禽舍末端废气净化技术的核心目标之一。【方法】针对畜禽养殖末端卧式水喷淋净化技术,通过自主搭建的卧式水喷淋系统颗粒物净化效率试验平台,设计正交试验方案,采用极差分析和方差分析方法,研究通风风速、喷嘴压力、喷嘴额定孔径及喷嘴雾化角度等关键调控参数对颗粒物(PM2.5和PM10)净化效率的影响规律,并运用参数优化模型获得针对不同粒径颗粒物的最优调控参数组合。【结果】研究结果表明,影响PM2.5净化效果的主次顺序为喷嘴压力>通风风速>喷嘴额定孔径>喷嘴雾化角度;影响PM10净化效果的主次顺序为喷嘴压力>喷嘴额定孔径>喷嘴雾化角度>通风风速。通过优化求解,最优参数组合为通风风速为1.5 m/s、喷嘴压力为60 kPa、喷嘴额定孔径为11.1 mm、喷嘴雾化角度为120°。验证试验结果表明,最优参数组合的PM10净化效率为40.4%,PM2.5净化效率为41.1%。【结论】研究结果可以为畜禽舍末端废气处理系统颗粒物净化设备的设计和运行参数调控提供参考。

鸡舍排出空气过滤清洗装置设计与试验

为降低鸡舍排风对场区环境和生物安全的影响,规模化鸡场开始普遍采用在鸡舍排风机外侧设置过滤网的方式拦截羽毛和过滤粉尘。羽毛和粉尘在过滤网积聚易导致鸡舍通风效率降低,因此需要定期进行人工清洗,既费工费时又危害清洗人员呼吸道健康。为实现鸡舍排出空气的自动化高效净化,该研究设计了一种由过滤机构、清洗机构、驱动机构和控制机构组成的鸡舍排出空气过滤清洗装置,并进行了试验验证和运行能耗及成本核算。根据鸡舍排风污染物特性和过滤清洗需求,确定了过滤网材质及孔径、冲洗杆喷头选型及布置方式,以及驱动小车电机选型和车轮直径等关键参数,编写了装置运行控制程序。该装置通过自走式小车沿导轨往返运动驱动连接在过滤网内外侧竖直布置的冲洗杆和收集槽同步运动,冲洗杆采用喷水反向冲洗的方式,将过滤网内侧积聚的羽毛和粉尘冲洗至收集槽中,再排放至鸡场废水收集系统,从而实现过滤网的定期自动清洗功能,保证过滤效果的同时减少人力投入。试验验证结果表明,该装置运行可靠、控制简单,能够过滤拦截收集鸡舍排出空气中的羽毛,对鸡舍排出空气中粉尘的去除率可达到55.0%;运行能耗及成本核算结果表明,装置耗水量为2.17 L/(次·m^(2)),耗电量为0.0017(kW·h)/(次·m^(2)),运行成本为0.0206元/(次·m^(2)),为实现规模化鸡舍排出空气净化处理的工程应用提供了技术支撑。

9SW-60型母猪智能化饲喂系统配料模块的研究设计

为提高猪场的饲养管理水平,实现母猪科学、精量饲喂,本文研究了一套应用于母猪智能化饲喂系统的配料模块。该配料模块可通过计算机实现人机对话,根据母猪妊娠阶段及成长规律制定饲喂计划,完成母猪的精量智能饲喂。通过计算机操控可编程逻辑控制器PLC对配料器进行控制,可实现多点同时投料;通过电子称重传感器探测配料器的投料重量,并采集、传输称重信息,从而实现精准投料。经生产测试,9SW-60型母猪智能化饲喂系统配料模块使投料平均偏差低于1.62%,实现了精量定时饲喂;采用螺旋轴通过正、反转控制密封球升降进行配料和放料,使该饲喂系统总体造价降低36%以上,填补了母猪单栏饲养模式智能化精量饲喂设备的空白。

基于物联网平台的羊智慧养殖管控系统开发与应用

近年来,我国支持发展万头规模羊场,在全行业的共同努力下,我国畜禽标准化规模化养殖发展迅速,涌现一批大型现代化养殖企业,新品种、新技术及新设备推广应用加快,生产机械化、信息化及智能化水平不断提高。根据羊业集约化养殖现状,团队建立“吉羊”智慧养殖管控系统,并在示范场完成系统开发及应用测试。系统主要通过搭建人工智能物联网AIoT(artificial intelligence&Internet of Things)平台,实现羊只数据的共享与传输,实现物联网数据一体化,提高羊场饲养管理水平;通过采集环控环境数据实现智能控制,明确饮水、用电、用料量,准确采集生产数据,掌握生产成本,能耗数据实时准确采集,达到增产增效的目的;通过卷积算法和深度学习技术深度开发AI(artificial intelligence)盘点技术,提高饲养管理效率,进一步实现疾病诊断及溯源管理。本研究对该平台进行系统的应用测试,对主要的饲养管理功能及AI盘点功能进行数据检测,结果发现饲养管理功能数据传输准确、管理功能均可实现,AI盘点功能准确率远超预期,达到98%。该平台的开发利用将数字化管理系统引入羊场,为提高养羊业的集约化生产水平奠定基础。

基于RFID与WSN的奶牛养殖溯源信息采集与传输方法

为了实现奶牛溯源信息高效采集与实时传输,在分析现有技术的基础上,提出一种将射频识别技术与无线传感器网络技术相结合的无缝隙信息采集与传输方法,并对系统方案设计、网络体系架构和通信协议转换等主要内容进行研究,实现并应用于奶牛养殖信息溯源系统。试验结果表明,基于单点通信有障碍35m、无障碍75m范围所构建的射频传感网络,手持终端采集的养殖信息,其数据传输丢包率在5%以内,系统运行稳定、可靠、数据能够实时、高效传送到溯源数据中心。

奶牛个体智能化精料变量补饲系统设计与试验

设计了一种以槽轮为计量机构、以嵌入式系统为控制系统的奶牛个体精料变量补饲系统。该系统利用无线射频识别技术识别奶牛身份,根据个体奶牛的基础日粮采食量及其产奶量的差异,实现4种精饲料的精准配料、自动计量、混合与投放。检测结果表明,该系统的投料响应时间为1.47 s、同步投料时间为15.15 s、门禁栏杆开启时间为3.92 s、系统读卡距离为52.3 cm、报警料位高度为21.5 cm,系统射频识别正确率为100%,并且4种饲料的混合质量良好,计量误差小于5%,能够满足奶牛的饲喂要求,同时具有奶牛补料数据在线查询和打印功能。

基于Isomap和支持向量机算法的俯视群养猪个体识别

针对俯视群养猪视频序列,提出了一种利用机器视觉技术对猪个体进行识别的方法。首先对采集的俯视群养猪视频序列进行前景检测与目标提取,获得各单只猪个体,其后建立训练样本,提取猪个体颜色、纹理及形状特征,组合构建表征猪个体的特征向量,接着对组合特征利用Isomap算法做特征融合,在最大程度保留有效识别信息的基础上降低特征维数,最后利用优化核函数的支持向量机分类器进行训练与识别。试验选取了900帧图像,试验结果表明该文所提方法切实有效,猪个体最高识别率为92.88%。该文从机器视觉角度探索了俯视群养猪的个体识别,有别于传统的RFID猪个体识别,该研究为无应激的猪个体识别提供了新思路,也为进一步探索群养猪个体行为分析等奠定了基础。

羊只形态参数无应激测量系统设计与试验

为解决羊只体尺、体质量参数传统测量方法依靠人工完成、工作量大、对羊的体位要求高、易引发人畜共患病、对羊有应激等问题,设计了羊只形态参数无应激测量系统,包括个体识别、体位限制、体质量称量、视觉图像采集、自动测控硬件系统构架及软件程序开发,应用通用的Modbus协议及虚拟仪器技术构建系统。对内蒙古某肉羊养殖基地小尾寒羊的现场试验表明,该系统可以在羊只无应激的条件下,自动完成形态参数的采集,既为后期的形态评价提供了全面的数据,又实现了羊只的福利化养殖,同时避免了人畜共患病。

种鹅舍环境智能监控系统的研制和试验

针对种鹅反季节繁殖生产中硬件设备功能低下、难以实施舍内环境操作的适时精细调控、难以获取记录舍内环境数据进行问题溯源等问题,提出一种专门应用于种鹅反季节繁殖生产舍的环境智能监控系统。该系统通过BP神经网络建立温湿度智能调控模型,取代人工手动操作以满足舍内环境要求。通过GPRS模块无线传输舍内环境参数,并利用其GSM功能通过移动终端远程控制风机、照明、水泵等设备。以EXT、Hibernate和Spring为基本框架技术,构建了轻量级、强壮的多级缓存的J2EE企业级Web应用程序,实现鹅舍环境参数的远程监控,并与现有商用人工控制器进行了现场试验和性能对比。试验结果表明:该智能监控系统长期运行稳定、可靠,能够满足鹅反季节繁殖对光照和温湿度的环境调控要求。与人工粗略控制、上海梵龙的畜禽控制器相比,控制精度分别提高5.49%和2.83%。在夏季风机湿帘负压通风降温时测定的舍内温度相对于设定值的均方根误差分别为0.202、0.494、0.372℃,相对湿度相对于设定值的均方根误差分别为1.745%、3.166%、2.621%,控制效果显著优于人工粗略控制和现有控制器(P<0.05)。在精准的光照调控下,种鹅均能按预期的时间开产,并在高峰期长期维持产蛋率35%~45%,表现出稳定、良好的产蛋性能。

规模化猪舍废气复合净化系统设计与试验

为解决规模化猪舍废气排放造成的环境污染问题,设计了一种猪舍废气复合净化系统。该系统采用化学法与水洗法相结合,通过PLC(可编程逻辑控制器)控制系统实时采集净化系统内的p H值、电导率、液位和压差等动态环境数据,智能控制洗涤泵启停和电磁阀通断,自动完成供水、加酸、喷淋和排废4个工作环节。同时,控制系统采用MCGS触摸屏与PLC建立通讯,通过创建人机交互界面实现系统环境数据监测、运行状态流动显示、按需配置系统参数和报警信息输出等多种功能,实现了系统操作的人性化和过程的可视化。系统可根据实际应用中对净化效率和运行成本的要求,实现多种控制模式,均有效抑制了猪舍废气排放。试验结果表明,系统对主要污染成分氨气的平均去除率可达到85%,整体运行可靠、控制简单,经济成本量化清晰。该系统在江西某种猪场实施应用,成效显著,可为畜禽养殖环境废气净化处理的工程应用提供参考。

畜禽舍环境温度监控系统模糊控制算法的实现

针对传统畜禽舍管理水平落后,饲料等成本投入高、自动化程度低等问题,研制的系统利用模糊控制算法建立畜禽舍环境温度的数学模型,对畜禽舍环境温度状况进行实时监控,增加了测控过程的稳定性,避免了人工操作的主观性和随意性,提高了环境温度测控的精度和效率,适应了现代化畜禽养殖业科学生产和自动化管理的要求,具有较好的实用价值和应用前景。

犊牛智能化饲喂装置的设计

犊牛是牛场的后备力量,是牛群的基础。犊牛饲养技术水平不仅影响犊牛存活率,还直接关系到犊牛成年投产后的生产性能是否能够得到正常发挥。为此,设计了一种犊牛智能化饲喂装置,该装置主要由料仓、螺旋给料装置、搅拌装置、常乳精确供给系统及自动控制系统等组成,解决了人工饲喂劳动强度大、饲喂效率低等问题,实现了犊牛饲喂的科学化、自动化、精确化,为犊牛的健康成长提供了保障。

蛋鸡规模化养殖场的生产管理系统

针对中国规模化蛋鸡生产的现状以及对禽蛋需求量的增加 ,构思和完善了 2 0× 10 4 羽蛋鸡场生产管理系统 ,设计了以数据库、专家系统和自动化监控技术为基础的规模化蛋鸡场生产管理系统 ,探索建设养鸡场生产网络信息系统的技术和方法。将科学计算、数据分析、绘图处理、人工智能和自动化监控技术融为一体 ,建成一个可在单机或网络两种不同模式上运行的生产管理系统。为提高中国规模化蛋鸡企业生产、科学饲养、鸡病防治水平 ,以及专家咨询和早期预测的准确性提供可能 ;

奶牛饲喂技术与设备的现状分析

随着我国奶牛养殖业的高速发展,对奶牛饲喂机械化设备的需求较为迫切。为此,介绍了传统饲喂、TMR饲喂和饲喂机器人等3种饲喂技术,并对其配套设备的优缺点进行了分析,指出了以个体奶牛体况的精细化饲养来实现数字化养殖是将来的发展趋势。

群养母猪智能化精准饲喂装置的设计与试验

为了提高我国母猪养殖设备自动化和智能化水平,设计一种由全机械式饲喂通道、精准饲喂器及智能控制器组成的群养母猪智能化精准饲喂装置,该装置采用少量多次的下料方式,以可编程控制器(PLC)作为核心控制器,实现母猪采食信息的采集与储存。性能测定分析显示,当单次下料量为100g时,该装置的日下料量平均相对误差为2.59%,变异系数的均值为2.25%,最远识别半径为16cm。研究结果表明,该装置具有准确识别进食母猪身份、隔离饲喂及精准下料等功能,装置的下料精度和稳定性以及识别范围均达到设计要求。

基于以太网和移动平台的奶牛场环境远程监控系统

针对现有奶牛场环境远程监控系统移动性差、操作复杂、功耗高等缺点,开发了一种基于以太网和手机微信开放平台的奶牛场养殖环境远程监控系统,实现了奶牛场温度、湿度、CO2浓度、H2S浓度、SO2浓度、NH3浓度等环境参数的精确采集和远程实时监控。系统通过以太网进行数据传输,利用Kingview 6.55工业组态软件开发了上位机监控软件系统,将上位机监控系统数据库与微信公共平台有机融合,实现了利用手机微信客户端完成对奶牛场环境远程监控的功能。经过实验室仿真试验及在奶牛场的实际运行试验证明,该系统运行稳定可靠,实时性好,监控效果理想,数据丢包率在100 m范围内最高仅0.041%,有效地解决了对奶牛场环境信息进行实时现场监控和远程监控的问题。

规模化养牛场全自动无线智能环境采控器研究

针对目前封闭牛舍内小气候变化对奶牛生产性能产生不利影响的问题,研制出一套规模化养牛场全自动无线智能环境采控器。采控器可对牛舍内多点温度、湿度、有害气体浓度及光照等信息进行采集,并在牛舍内的液晶显示屏上实时显示。具有存储功能的上位机控制系统,在牛舍环境无线采控过程中,对数据进行长期记录,为奶牛繁殖及产奶量统计等信息提供分析依据。

基于单片机的奶牛精量饲喂系统的设计研究

开发了由PC机为管理平台基于单片微机控制的奶牛精量饲喂系统,介绍了系统的硬件、软件设计等方面的问题。本系统以PC机为管理软件运行平台,以ETR100嵌入式系统为控制平台,共同作为奶牛个体识别的Rf射频身份识别系统和给料系统的核心。该系统能够实现奶牛身份自动识别,并通过采集奶牛信息,根据不同情况自动计算奶牛应喂的精料量及饲喂次数,自动分多次、分时段对每头奶牛进行精量饲喂。经试验证明,该系统可靠性高、稳定性好、功能强、可扩展性好等,有广阔的开发应用前景。

基于RFID与WSN的现代化奶牛养殖系统研究

为了提高奶牛养殖的现代化水平,将RFID和WSN技术相融合,充分发挥两者各自的优势,构建适用于大规模奶牛养殖的现代化管理系统。利用RFID技术实现牲畜个体识别与追踪,WSN技术实现奶牛健康状况、养殖场环境的实时监测,为奶牛养殖的现代化管理、疾病防治和食品安全等提出了综合的解决办法。试验表明,该系统具有稳定、方便、布置灵活、成本低等特点,具有良好的应用前景。