鸡舍分布式环境智能化控制装备研发与应用

张 倩，周 围，郑炜超，吕良鹏，任景乐，*

(1.青岛市畜牧兽医研究所，山东 青岛 266100；2.中国农业大学水利与土木工程学院)

环境控制系统是现代畜牧业的核心装备，是提升蛋鸡养殖现代化的重要技术手段，对搞好蛋鸡精准养殖、提高生产性能、降低发病率、提高养殖综合效益关系重大。是推进“互联网+” 畜牧业、实现蛋鸡场设施与装备物联化、智能化与信息化升级改造的主要抓手，对促进我国蛋鸡产业向高质高效转型升级具有重要作用。

1 环境智能化控制装备研发的必要性

1.1 推动我国蛋鸡产业转型升级

环境控制是提升畜牧业现代化的重要技术手段，这也是近年来我国超大规模蛋鸡场得以迅猛发展、生产成绩大幅度提高的最重要原因。但目前市场所销售的高端智能环控装备大多依赖进口产品且与我国现有的中小规模养殖场鸡舍类型和设施设备不匹配、价格高、改造费用高、操作繁琐等，导致中小规模养殖户用不起、用不上、不会用现代化环控设备，阻碍了这些养殖户管理水平的提升。由于我国专业化家庭养殖和中小规模养殖是我国蛋鸡养殖的主要形式，且短时期内难以改变。这部分养殖户普遍从业时间较长，鸡舍多数为半开型，基本实现了机械化养殖，但普遍缺少环控自动化装备，管理全凭经验，造成了疫病防控难度大、养殖效益低下。研发适合我国养殖场(户)需要、先进适用的智能化环境控制设备势在必行，让数量庞大的中小规模蛋鸡场也能用上现代化装备，将靠经验养殖升级为靠数据、靠标准养殖，逐步优化养殖模式，实现传统养殖向智能化、无抗化养殖的平稳升级。

1.2 适应蛋鸡产业高质量发展

环境控制系统与计算机网络结合将会促进产业更快发展。基于互联网鸡舍环境智能化控制系统，实现了蛋鸡舍内环境参数自动采集、本地及远程监测与控制，成为搭建远程综合服务管理平台入口。分散的养殖户可以借助移动端APP入口与管理平台直接沟通、获取信息。基于交互信息数据的分析和积累，借助互联网的优势，使信息发布、订单获取、产能组织、品质管控、溯源方面具有了可操作的基础。养殖户也可利用管理平台、通过托管服务的方式获得更优质专业化、社会化服务，实现养殖模式和资源配置的最优化。同时，以智能环控器为载体，养殖户可以对现有养殖设备进行物联化、智能化、信息化升级改造，以最小的成本推动我国蛋鸡养殖整体水平的提升和高质量发展。

1.3 确保蛋品质量安全和稳产保供

政府相关部门也加大了对畜产品中兽药残留量的监测与执法力度，蛋鸡 “无抗化”养殖已成为必然趋势。在饲料端禁抗、养殖端减抗、限抗的大趋势下，如何控制复杂多样的细菌病，在家禽养殖过程中做到减抗、无抗，是目前急需解决的问题。要实现蛋鸡养殖“无抗化”，首先要解决鸡群“吃好、喝好、环境好”问题，而“环境好”核心是要实施鸡舍环境精准化调控，为蛋鸡生产创造适宜的生活环境，最大限度减少因鸡舍温差大、有害气体和粉尘浓度高等造成的应激反应，使鸡群少得病，不得病。关键是要研发具有自主知识产权、适用于我国国情的先进适用的智能化装备，改变适度规模蛋鸡户管理凭经验的传统养殖方式，从而达到生态绿色养殖及无抗化生产的要求。

1.4 促进农民持续增收

改革开放40年来，我国鸡蛋产量增长了近12倍，蛋鸡养殖业从业人员超过1 000万人，蛋鸡产业经济年创产值3 000亿元，成为关系国计民生的支柱产业之一，也是是乡村振兴最重要的富民乡村产业。借助智能环控设备，建立基于互联网新型现代畜牧业组织架构，可以大大降低产业链品牌、资源、服务成本。通过订单农业、托管服务等方式，将中小养殖户融入产业链并分享产业链增值收益，形成有竞争力的产业集群，推动畜牧业一、二、三产的融合发展，实现我国由畜牧业大国向畜牧业强国转型。

2 鸡舍分布式环境智能化控制系统简介

2.1 分布式环境智能化控制系统主要功能

图1 主控柜

图2 控制面板

2.1.1 传感器设置 可接入温湿度传感器、负压传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、称重传感器等。

2.1.2 通风控制 可控制变频风机。(输出：0～10V)；定速风机脉冲模式，模拟变频风机。

2.1.3 温度曲线控制 可设定温度曲线、通风级别、风机组、保温门开度、加热设备、通风小窗开度等系统参数。

2.1.4 风门挡板控制 可控制通风窗与保温门的开度。

2.1.5 负压控制 通过负压传感器控制鸡舍负压值，达到最佳压差。

2.1.6 制冷控制根据鸡舍温度曲线，控制鸡舍湿帘开启时间。

2.1.7 加热控制 根据分布在鸡舍不同区域温度传感器参数，控制不同的加热设备开关，确保鸡舍温度均衡。对于育雏育成舍，可以根据雏鸡日龄预设温度参数，设备将会按照预设温度参数自动计算、精准调控加热设备开关。

2.1.8 照明曲线控制 可根据鸡群日龄预设照明时间，设备将会自动计算并调整。

2.1.9 料车及料线控制 料线安装传感器，可自动控制喂料时间和料量。

2.1.10 报警设置等 可设置停电、高低温、风机故障等故障报警，便于及时发现与维修。

2.1.11 支持主流手机端操作 可通过手机随时随地查看鸡舍内的主要环境参数和温湿度曲线等。

2.2 分布式环境智能化控制系统特点

2.2.1 适用范围广 可以应用于我国现有的各种鸡舍类型。舍内环境良好，不会影响鸡群的健康和生产性能，能完全满足鸡群生物特性的要求。

图3 分布式环境智能化控制系统结构图

2.2.2自主可控 智能高效具有自主知识产权，应用软件可以随时升级。实现了鸡舍风机与通风时间自动选择和主要环境参数的自动采集与本地及远程监测与控制。

2.2.3操作简便，控制精准 10寸触摸屏，操作简便，运行状态自反馈，一目了然。配备独有的温湿度一体化数字传感器精准度高，温度误差0.1%，湿度误差2%。

2.2.4施工便捷 成本降低环控系统采用分布式设计(已获专利授权)，改变了目前市场上主环控器与设备通过采用高压线缆连接的方式，综合成本降低20%以上。

2.2.5改造简单 易于配套新环控器在安装时，无需对原有的配电设施进行改动，降低改造成本。

2.2.6故障分离 便于维护分布式结构，故障分离，便于维护，安全风险降低。

2.2.7组合式设计 易于扩展通过扩展控制板，灵活增减系统。可接入温湿度传感器、负压传感器多种传感器。也可以接入电表、水表，详细统计鸡舍耗能。

3 半开放型鸡舍环境控制系统

图4 半开放型鸡舍环境控制系统结构图

3.1 加装导流窗(已获专利授权)

在推拉窗内侧加装角度为45°、可拆卸的导流窗，防止室外的风直接吹到鸡体。当遇到停电时，可将窗扇全部拆下，恢复自然通风模式。

3.2 改造推拉窗、保温门

对推拉窗、保温门采用减速电机和配重改造并与主环控器链接，实现推拉窗、保温门的自动开闭。

3.3 安装传感器

鸡舍安装环控器和温湿度一体化数字传感器、气体类传感器，即实现半开放鸡舍环境智能化控制。

3.4 采集实时数据

鸡舍主要环境参数可实现自动采集与远程实时监测。

图5 半开放型鸡舍环境参数远程实施监测截图

4 鸡舍分布式环境智能化控制系统试验应用

目前该设备已在青岛2处规模化蛋鸡场示范应用，示范场鸡舍通风得到了精准调控，除了夏季异常高温天气外，鸡舍昼夜温差和前后区温差均控制在目标温度3℃范围内。

鸡舍主要环境参数在电脑或手机端可以随时随地查看与监测，鸡舍空气质量有了极大改善，示范场2栋试验鸡舍45周没有发生呼吸道病，死淘率降低1.5%，产蛋率提高约2%，每只鸡每年增收7.5元，劳动强度大大降低。下一步我们将在全国不同地区选择更多的示范场进行试验示范，通过采集分析不同气候条件下鸡舍主要环境参数，进一步优化算法与调控方式，在实现鸡舍风机与通风时间自动选择基础上，力争更新的突破，填补我国在高端环控装备领域的技术空白，助力我国蛋鸡产业高质高效发展。