淺析小型室內(nèi)養(yǎng)雞場的溫濕度控制

摘要：養(yǎng)雞場內(nèi)的溫度、濕度直接影響?zhàn)B雞場內(nèi)雞的成長，適當(dāng)?shù)臏囟取穸仁翘岣唠r雞成活率、成雞產(chǎn)蛋率的重要影響因素。目前我國室內(nèi)養(yǎng)雞場的自動(dòng)環(huán)境控制技術(shù)有了很大的進(jìn)步，但是小型室內(nèi)養(yǎng)雞場的溫度控制主要集中在傳統(tǒng)的手工操作，這種模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：小型 室內(nèi)養(yǎng)雞場 溫濕度 控制

0 引言

雞舍的溫濕度對(duì)雛雞的成長、成雞的產(chǎn)蛋率具有重要的影響，因此在小型室內(nèi)養(yǎng)雞過程中要嚴(yán)格控制室內(nèi)的溫濕度，并且要根據(jù)雞的成長規(guī)律合理的控制小型室內(nèi)的溫濕度。傳統(tǒng)的小型室內(nèi)養(yǎng)雞場溫度控制就是依靠溫度表觀察室內(nèi)溫度，通過人工手段實(shí)現(xiàn)溫度的上升與下降，隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，手工模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此本文構(gòu)建集成電路和虛擬儀器構(gòu)建的一個(gè)溫度測控系統(tǒng)，此系統(tǒng)是基于單片機(jī)原理，基于單片機(jī)的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)具有操作簡單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，非常適用于小型養(yǎng)雞場。

1 小型室內(nèi)養(yǎng)雞場溫度要求簡述

養(yǎng)雞場內(nèi)的溫濕度對(duì)雛雞以及成雞的成長具有重要的影響作用，因此養(yǎng)雞場內(nèi)的溫濕度要嚴(yán)格控制，一般而言對(duì)于母雞和肉雞，日齡雛雞最佳溫度為35攝氏度而成雞則為20攝氏度。當(dāng)舍外溫度較低時(shí)，舍內(nèi)溫度也隨之降低，當(dāng)舍內(nèi)溫度低于適宜生長的溫度時(shí)，需啟用供暖設(shè)備。同時(shí)根據(jù)不同各地的溫濕度氣候，如果雞舍的溫度達(dá)到30攝氏度時(shí)，雞舍的濕度要控制在70%以下。

2 溫度測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 以集成電路和虛擬儀器構(gòu)建的溫度測控系統(tǒng)，其硬件設(shè)計(jì)是按照采用溫度傳感器獲取室內(nèi)養(yǎng)雞場內(nèi)的溫度信號(hào)，進(jìn)而再通過信號(hào)調(diào)理器，把獲取的信號(hào)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)信息的采集、調(diào)理和轉(zhuǎn)換，隨后再通過電路傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再通過相應(yīng)的程序處理獲取的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并且在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出溫度數(shù)據(jù)后，通過計(jì)算機(jī)采樣輸入信號(hào)，利用PID 控制算法，以此算出輸出信號(hào)的大小，進(jìn)而將輸出信號(hào)傳輸?shù)酵獠繙囟瓤刂齐娐分校源藢?shí)現(xiàn)溫度控制。該系統(tǒng)的硬件設(shè)施主要包括：溫度傳感器及信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、接口電路、計(jì)算機(jī)、溫度控制電路及空調(diào)，如圖1所示：

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2.1.1 溫度采集電路。溫度采集電路的主要功能就是通過相應(yīng)的溫度傳感器（AMC6821型）和K型熱電偶將養(yǎng)雞場內(nèi)的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。本文所用的AMC6821型溫度傳感器產(chǎn)自山東德州儀器公司，由于其價(jià)格低廉，非常適用于小型室內(nèi)養(yǎng)雞場的溫濕度控制，它的工作原理就是利用風(fēng)扇將溫度從傳感器中分離出來，此款溫度傳感器的測量范圍為：-40℃～+125℃，其精密度可以達(dá)到0.125℃，因此其有著廣泛的應(yīng)用范疇；K 型熱電偶主要用來測量點(diǎn)的溫度和壁面的溫度，屬于動(dòng)態(tài)溫度的測量范疇。

2.1.2 溫度控制電路。溫度控制電路主要是將溫度傳感輸出的電信號(hào)經(jīng)過一系列的放大、濾波等進(jìn)入計(jì)算機(jī)程序，溫度控制電路的工作電路圖（見圖2）。其工作原理是溫度控制電路采用C8051F410的單片機(jī)經(jīng)過AC220V時(shí)發(fā)出脈寬調(diào)制控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電耦合器達(dá)到U1的狀態(tài)，這樣當(dāng)單片機(jī)連通后，U1便開始工作，這樣V1的G極就會(huì)處于高電平，這樣V1就會(huì)處在導(dǎo)通狀態(tài)下，它就會(huì)控制RL的工作。之所以我們研究U1的使用原理線路，主要是因?yàn)榇穗娐房梢员苊鉁囟瓤刂葡到y(tǒng)受到外界的影響，避免溫度控制電路系統(tǒng)因?yàn)橥饨绲挠绊懚霈F(xiàn)溫度數(shù)值不精確，影響該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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2.1.3 通信接口電路。基于集成電路和虛擬儀器構(gòu)建的溫度測控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)最關(guān)鍵的步驟就是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信，而計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)必須要實(shí)現(xiàn)他們接口裝置之間的轉(zhuǎn)化順利，本文主要是采用RS-232 與RS-485 轉(zhuǎn)換接口裝置，實(shí)現(xiàn)它們二者之間的相互信息轉(zhuǎn)化。一般情況下，計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別RS-232電平，因此需要將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)化為232電平，本系統(tǒng)中選擇RS485標(biāo)準(zhǔn)，利用平衡發(fā)送和差分接收實(shí)現(xiàn)通信，因此為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)采用RS485收發(fā)器。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于集成電路和虛擬儀器構(gòu)建的溫度測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的C語言實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)轲B(yǎng)雞場內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)是集采集、傳輸、控制、顯示以及反饋功能為一體的系統(tǒng)，本文對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了編程，圖3中詳細(xì)的介紹了溫度控制界面的各個(gè)模塊，并且給每個(gè)模塊進(jìn)行了相應(yīng)的標(biāo)號(hào)，以此實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序可以自主的對(duì)每個(gè)版塊進(jìn)行控制。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊的功能就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的采集，并且把數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，因此數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)采集模塊的重要功能，該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集模塊將采集的信號(hào)以信號(hào)波形的形式顯示，其工作原理就是在此模塊采集到實(shí)測信號(hào)后，就會(huì)得到一組撤離的信號(hào)值，它就會(huì)通過圖形顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，并且實(shí)現(xiàn)信號(hào)點(diǎn)之間的連線，它就可以實(shí)現(xiàn)被檢測信號(hào)的顯示。

2.2.2 數(shù)據(jù)報(bào)警模塊。數(shù)據(jù)報(bào)警模塊（圖4）采取的是用In Range and Coerce.vi來確定采集數(shù)據(jù)的范圍，并且使用Select.vi來對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行最后的判斷，如果采集到的溫度高于設(shè)定的溫度或者小于設(shè)定的溫度，該模塊的指示燈就會(huì)變紅，這就標(biāo)準(zhǔn)“報(bào)警”，就需要系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況做出變化；當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)處在設(shè)定的范圍內(nèi)，該指示燈就為綠色，標(biāo)志正常。

2.2.3 PID控制模塊。PID控制模塊的設(shè)計(jì)思路是：PID控制器是PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與核心，PID是當(dāng)前工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的算法。我們將被控制的系統(tǒng)參數(shù)叫做過程變量PV（Process variable），將被控制的過程變量指定的理想值叫做給定點(diǎn)SP（set point），PID控制器確定一個(gè)對(duì)被控系統(tǒng)的輸出量U（outPut），驅(qū)動(dòng)過程變量逼近設(shè)定點(diǎn)。由于基于LabVIEW的控制是一種采樣控制，它是根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，只能用數(shù)值計(jì)算的方法逼近。在采樣時(shí)刻，PID控制器可以通過計(jì)算比例、微分、積分三者作用之和來求得PID控制器的輸出值。

3 結(jié)束語

通過集成電路和虛擬儀器構(gòu)建的溫度測控系統(tǒng)，根據(jù)其在實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，表明該溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，而且由于其硬件設(shè)備價(jià)格低廉，使用方便，同時(shí)軟件系統(tǒng)穩(wěn)定，具有很好的操作性和維護(hù)性，因此非常適用于小型室內(nèi)養(yǎng)雞場內(nèi)的溫度控制。

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