封閉式蛋雞舍環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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蛋雞舍在結(jié)構(gòu)上是一個(gè)全封閉的系統(tǒng)，雞舍內(nèi)部環(huán)境受設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的制約和影響，形成了不同于外界環(huán)境的所謂“雞舍小氣候”，主要包括室內(nèi)的溫度、濕度、光照、二氧化碳、氨氣和硫化氫等要素[1-4]。雞舍結(jié)構(gòu)的全封閉性又決定了雞舍與外界的物質(zhì)與能量交換，進(jìn)而會引起雞舍小氣候環(huán)境的變化，這種變化在一定程度上又會影響蛋雞的生長及其產(chǎn)蛋率[5-6]。由此，本文設(shè)計(jì)的雞舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)雞舍內(nèi)溫度、濕度、光照度和有害氣體(二氧化碳、氨氣和硫化氫)濃度等環(huán)境因子的智能監(jiān)測和控制。
1 系統(tǒng)構(gòu)建
本監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī)周期性地向各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)送監(jiān)測命令，并接收各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)送來的數(shù)據(jù)，對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示和保存，且對專門控制濕簾風(fēng)機(jī)(包括噴霧)單元發(fā)送執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，如圖1所示。
本設(shè)計(jì)上位機(jī)為PC機(jī)。上位機(jī)主要功能是：一是通過Rs一485串行通訊，向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，并可接收下位機(jī)傳送的傳感器所采集的數(shù)據(jù)；二是在上位機(jī)界面，設(shè)定下位機(jī)的地址分站號、時(shí)間、報(bào)警上下閾值和控制參數(shù)；三是對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和數(shù)據(jù)庫保存，并能發(fā)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需指令；四是對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，并可進(jìn)行歷史曲線顯示、分析和打印等。
1．2 智能監(jiān)控點(diǎn)
4個(gè)智能監(jiān)測點(diǎn)和1個(gè)控制點(diǎn)即下位機(jī)，采用PHILIPS公司的ARM系列型號為LPC2132單片機(jī)，作為微控制器，采用8路開關(guān)量輸出和環(huán)境因子數(shù)據(jù)輸入。其中，環(huán)境因子數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、光強(qiáng)、二氧化碳、氨氣和硫化氫等6個(gè)量。智能監(jiān)控點(diǎn)的原理框圖，如圖2所示。
2 系統(tǒng)硬件的選擇及其典型電路設(shè)計(jì)
根據(jù)封閉式蛋雞舍環(huán)境特征，選擇不同測量功能的傳感器，應(yīng)具有長期的穩(wěn)定性，能使系統(tǒng)真正做到快速反應(yīng)，調(diào)控環(huán)境效果高效，且數(shù)據(jù)采集范圍應(yīng)符合蛋雞活動的環(huán)境因子要求。為此，在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，分別選擇了數(shù)字溫度傳感器DS18B20，HU－MIREL公司的高分子電容式濕度傳感器HS1101，美國TAGS公司推出的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561。
有害氣體濃度的監(jiān)測傳感器分別為：co2濃度傳感器選用美國FIGARO公司生產(chǎn)的TGS4160，NH3傳感器選擇的型號為MIC—NH3智能傳感器，硫化氫傳感器選擇的型號為(H2S傳感器)M-100。
2．1 溫度測量電路的設(shè)計(jì)
DS18B20有兩種供電方式：寄生電源和單獨(dú)供電。本課題為確保測量結(jié)果的精確度，采用單獨(dú)供電方式。圖4為蛋雞舍溫度測量電路，單總線P0.15連接單片機(jī)LPC2132引腳PO.15／EINT2，其上拉電阻為4.7k歐，當(dāng)總線閑置時(shí)，其工作狀態(tài)為高電平。
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