一种猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统的制作方法

本发明涉及智能环境处理技术领域，具体是一种猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统。

背景技术：

当前，我国猪场养殖规模还存在参差不齐的现象，一些中小规模猪场防疫、检疫和生物安全执行和监管还存在很多问题，如防疫条件差、设施不全及制度不健全等。在消毒环节上，当前大部分养猪场仍采用人工消毒，还存在消毒设施不完善，消毒剂选择不科学，消毒环节不严密，消毒制度贯彻不彻底，流于形式等问题。

传统人工喷洒消毒液的方法，消毒人员直接与消毒液接触，对人体十分有害，并且存在消毒盲区，很难全部切断病疫传播途径达到消毒目的，特别是自2018年非洲猪瘟在我国爆发以来，防疫形式更加严峻，我国养猪业亟需建立一套智能化、高效、环保的消毒系统来健全防疫体系，在饮水方面，很多猪场存在管理粗放、水质不洁等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统，包括：

plc控制芯片，用于进行数据分析，并根据分析的数据下发工作指令；

检测模块，与plc控制芯片连接，用于集中检测猪场、猪舍各出入口，各分区间人员通行及生产区猪只调转等通道内的人员、车间和猪只通行状态，并将检测信息传递到plc控制芯片；

消毒模块，与plc控制芯片连接，用于执行plc控制芯片发出的消毒指令；

净水模块，与plc控制芯片连接，用于执行plc控制芯片发出的净水指令；

所述消毒模块和净水模块均包括臭氧发生器，臭氧发生器用于猪舍气体循环消毒，同时用于混合过滤水进行喷洒消毒及饮水净化。

作为本发明进一步的方案：所述检测模块包括：

臭氧感应器，用于反馈控制臭氧发生器的启闭，实现实时臭氧供应；

氨气感应器，用于检测猪舍内氨气浓度，并将氨气浓度是否超标信息反馈到plc控制芯片，plc控制芯片根据反馈信息进行工作指令的下发；

重力感应器，设置于猪舍进出口处，用于检测通道内是否有工作人员进出或猪只转运，从而反馈信息到plc控制芯片，plc控制芯片根据反馈信息进行工作指令下发。

作为本发明再进一步的方案：所述臭氧发生器设置有多个且通过带动驱动机构的驱动小车滑动在设置于猪舍上的导轨内，所述臭氧发生器在舍内移动时，采用轨道式机器人模式，在采用四轮驱动的同时，增加了前后限位轮，使臭氧发生器在前后运行过程遇到弯道时，通过限位轮进行弯道行进调整。

作为本发明再进一步的方案：所述消毒模块包括气体循环消毒模块和喷雾消毒模块。

作为本发明再进一步的方案：所述气体循环消毒模块包括臭氧发生器、气体混合泵和过滤网，过滤网安装在与气体混合泵进气口连通的导气管内，用于对猪舍内气体灰尘进行过滤处理。

作为本发明再进一步的方案：所述喷雾消毒模块包括臭氧发生器、气液混合泵、贮存水箱和过滤模块，气液混合泵通过过滤模块连接外界水源，同时气液混合泵上还设置有用于吸收臭氧发生器发出臭氧的进口，气液混合泵的出水口通过导管与贮存水箱连通，贮存水箱还通过水泵与雾化喷头连通。

作为本发明再进一步的方案：所述贮存水箱还与消毒液贮存箱连通，消毒液贮存箱用于提供微量消毒液。

作为本发明再进一步的方案：所述净水模块包括臭氧发生器、气液混合泵、储存箱和饮用水喷头，气液混合泵通过过滤模块连接外界水源，同时气液混合泵上还设置有用于吸收臭氧发生器发出臭氧的进口，气液混合泵的出水口通过导管与储存箱连通，储存箱还通过水泵与饮用水喷头连通。

作为本发明再进一步的方案：所述净水模块还包括与储存箱连通的微生态制剂贮存箱。

作为本发明再进一步的方案：所述plc控制芯片通过延时电路与供电模块电连接，延时电路用于瞬间断电时对各元件起到保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用臭氧，构建猪舍内空气雾化和喷洒消毒模块，通过对舍内空气的净化处理，有效降低猪只舍内空气中病原微生物、有害气体和粉尘浓度，研究消毒效果、臭氧监测反馈控制效果及对生产的影响；

(2)各出入口及消毒通道消毒模块的构建，对车辆采用重量传感器或视频识别技术，反馈启动拦截和消毒系统，包括消毒池内的车轮喷洒消毒和车体雾化消毒，达到设定时间后放行，研究系统工作效果、消毒效果及对生产的影响；对猪只调动通道、人员出入口和通道，采用红外线识别技术或视频识别技术，根据plc内设定的相应策略自动启动消毒系统，消毒系统涵盖人员更衣、洗手消毒、照紫外线及微喷雾，满足设定时间后关闭消毒系统并放行，研究消毒效果、系统工作效果及对生产影响。

(3)通过对猪只饮用水的净化处理，使其达到符合猪只饮用水安全标准；微生态制剂或其它添加剂随水饮用，有效调节猪只肠道内环境，提升猪只健康状况，研究系统工作效果及对生产性能的影响。

(4)将多个系统进行集成，实现实时监测反馈和自动化控制，达到处理高效、方便操作目的，系统调试和运行研究，提高体系的可操作性和养殖经济效益。

附图说明

图1为猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统的控制原理图。

图2为猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统中气体循环消毒模块的自动控制流程图。

图3为猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统中气体循环消毒模块的数据采集电路图。

图中：1-plc控制芯片、2-检测模块、201-臭氧感应器、202-氨气感应器、203-重力感应器、3-臭氧发生器、4-气体混合泵、5-过滤网、6-气液混合泵、7-贮存水箱、8-雾化喷头、9-过滤模块、10-外界水源、11-储存箱、12-饮用水喷头、13-微生态制剂贮存箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种猪场智能化环境消毒和健康饮水集成式系统，包括：

plc控制芯片1，用于进行数据分析，并根据分析的数据下发工作指令；

检测模块2，与plc控制芯片1连接，用于集中检测猪场、猪舍各出入口，各分区间人员通行及生产区猪只调转等通道内的人员、车间和猪只通行状态，并将检测信息传递到plc控制芯片1；

消毒模块，与plc控制芯片1连接，用于执行plc控制芯片1发出的消毒指令；

净水模块，与plc控制芯片1连接，用于执行plc控制芯片1发出的净水指令。

所述消毒模块和净水模块均包括臭氧发生器3，臭氧发生器3用于猪舍气体循环消毒，同时用于混合过滤水进行喷洒消毒及饮水净化。

具体来说，所述检测模块2包括：

臭氧感应器201，用于反馈控制臭氧发生器3的启闭，实现实时臭氧供应；

氨气感应器202，用于检测猪舍内氨气浓度，并将氨气浓度是否超标信息反馈到plc控制芯片1，plc控制芯片1根据反馈信息进行工作指令的下发，当猪舍内氨气浓度超过氨气感应器202设置范围值时，氨气感应器202反馈超标信息到plc控制芯片1，plc控制芯片1发出工作指令到消毒模块，从而消毒模块对猪舍内进行消毒处理；

重力感应器203，设置于猪舍进出口处，用于检测通道内是否有工作人员进出或猪只转运，从而反馈信息到plc控制芯片1，plc控制芯片1根据反馈信息进行工作指令下发，当重力感应器203感应到有工作人员进出或猪只转运时，plc控制芯片1发出工作指令到消毒模块，从而对通道内工作人员或待转运的猪只进行消毒处理。

上述臭氧发生器3设置有多个且通过带动驱动机构的驱动小车滑动在设置于猪舍上的导轨内，从而实现臭氧发生器3的移动，增加消毒范围，确保消毒无死角，具体来说，所述臭氧发生器3在舍内移动时，采用轨道式机器人模式，在采用四轮驱动的同时，增加了前后限位轮，使臭氧发生器3在前后运行过程遇到弯道时，通过限位轮进行弯道行进调整，从而用极低的成本实现了臭氧发生器的转弯功能，高性能直流减速电机可以满足轨道移动臭氧发生器的平稳运行，为远程控制臭氧发生器行进距离，实现定点消毒，本实施例通过在轨道上安装无源射频卡的方式进行发生器行进定位，轨道式臭氧发生器的测控软件通过运行速度和定位标签的双重校正方式实现在轨道上的定位，消毒体系可以通过测控软件将臭氧发生器遥控到轨道上的预定位置。

上述无源射频卡及测控软件为现有技术的应用，因此本实施例对此不再进行赘述。

上述重力感应器203可采用红外线识别技术或视频识别技术进行替换，在具体实施过程中可根据需求进行选择。

进一步来说，所述消毒模块包括气体循环消毒模块和喷雾消毒模块。

所述气体循环消毒模块包括臭氧发生器3、气体混合泵4和过滤网5，过滤网5安装在与气体混合泵4进气口连通的导气管内，用于对猪舍内气体灰尘进行过滤处理，当然过滤网5可拆卸安装在导气管内，从而可实现过滤网5的及时更换或清理，提高过滤效果，臭氧发生器3产生的臭氧和过滤后的气体接触混合后，再通过气体混合泵4的作用下从出风口排出，重新排回舍内，消除舍内的硫化氢，从而完成空气的循环净化，当舍内氨气浓度达到规定氨气浓度值以下时，氨气感应器202自动感应，发射信号关闭风机和臭氧发生器3，以节约能源。

通过臭氧氧化作用，不但消除氨气、硫化氢、臭味，并分解产生氧气，可同时提高舍内氧气浓度，在空气循环进入设备前，首先对其进行过滤，使循环空气粉尘含量降低，利于设备安全运作，利用舍内空气再循环，可降低舍内温度变化幅度，减少能源消耗和有害气体往舍外排放，创造清洁、稳定的舍内环境。

如图2，其中：

ml/m3_n—通过氨气传感器采集的猪舍内氨气浓度的实时值；

ml/m3_s—通过硫化氢传感器采集的猪舍内硫化氢浓度的实时值；

ppm_o—通过臭氧传感器采集的猪舍内臭氧浓度的实时值；

th_n—猪舍内氨气浓度的上限值，系统默认值为15ml/m3。当猪舍内氨气浓度超过设定的上限值时，应启动臭氧发生器o3和风机fan；

tl_n—猪舍内氨气浓度的下限值，系统默认值为11ml/m3。当猪舍内氨气浓度低于设定的下限值时，可以停止臭氧发生器o3和风机fan；

th_s—猪舍内硫化氢浓度的上限值，系统默认值为4ml/m3。当猪舍内硫化氢浓度超过设定的上限值时，应启动臭氧发生器o3和风机fan；

tl_s—猪舍内硫化氢浓度的下限值，系统默认值为2ml/m3。当猪舍内硫化氢浓度低于设定的下限值时，可以停止臭氧发生器o3和风机fan；

th_o—猪舍内臭氧浓度的上限值，系统默认值为50ppm。当猪舍内臭氧浓度超过设定的上限值时，应停止臭氧发生器，并启动风机fan；

tl_o—猪舍内臭氧浓度的下限值，系统默认值为20ppm。当猪舍内臭氧浓度低于设定的下限值时，表示猪舍内没有臭氧回流或臭氧浓度没有对猪只构成潜在危害，臭氧发生器和风机可正常运行；

st_o—臭氧发生器的运行状态。true为运行状态，false为停机状态；

st_f—风机发生器的运行状态。true为运行状态，false为停机状态。

气体循环消毒模块工作流程为：

具体的用户通过设置界面，输入相应阈值th_n、tl_n、th_s、tl_s、th_o、tl_o；

对输入阈值进行校正；如果用户没有设置相应阈值或者设定阈值超出正常范围，系统则将该阈值调整为系统默认值；

读取各传感器的数据；

根据设定条件启动/停止臭氧发生器或风机的运行；其中：

臭氧发生器的启动条件：臭氧浓度低于设定阈值的下限值，并且氨气浓度或硫化氢浓度超过设定的相应阈值；

臭氧发生器的停止条件：臭氧浓度超过设定阈值的上限值，或者氨气浓度或硫化氢浓度均低于设定的相应阈值；

风机运行的启动条件：臭氧浓度超过设定阈值的上限值，或者氨气浓度或硫化氢浓度超过设定的相应阈值；

风机停止运行的条件：臭氧浓度低于设定阈值的下限值，并且氨气浓度或硫化氢浓度均低于设定的相应阈值。

如图3，由气体循环消毒模块自动控制流程可知，本模块需要采集的数据包括氨气浓度ml/m³_n、硫化氢浓度ml/m³_s、臭氧浓度ppm_o以及臭氧发生器的运行状态st_o、风机的运行状态st_f，其中，氨气浓度ml/m³_n、硫化氢浓度ml/m³_s、臭氧浓度ppm_o采用相应的传感器采集，下面着重介绍臭氧发生器的运行状态st_o和风机的运行状态st_f的获得方法和电路：

虚线框内部分为交流接触器的内部结构示意图，其主触点一端接交流电源，一端接被控制的电机或设备的电源输入端，本系统中为臭氧发生器或风机的电源输入端，如图3所示，当开关k闭合时，线圈上电，衔铁被吸合，交流接触器的主触头闭合，从而接通电源使设备上电，臭氧发生器或风机投入运行，另外，主触头闭合的同时，交流接触器的辅助触头k1、k2也相应动作，其中，k1为常开触点，k2为常闭触点，k1的开关状态与设备的运行状态相同，因此，本系统中采用交流接触器的常开触点k1作为设备的运行状态输入，其中，闭合为ture，断开为false。

所述喷雾消毒模块包括臭氧发生器3、气液混合泵6、贮存水箱7和过滤模块9，气液混合泵6通过过滤模块9连接外界水源10，同时气液混合泵6上还设置有用于吸收臭氧发生器3发出臭氧的进口，气液混合泵6的出水口通过导管与贮存水箱7连通，贮存水箱7还通过水泵与雾化喷头8连通，外界水源10(可以是自来水、井水、河水或者地下水)通过过滤模块9进行过滤后流入气液混合泵6，同时臭氧发生器3通过沿面放电工作原理产生臭氧，由臭氧进口进入气液混合泵6，过滤水和臭氧在气液混合泵6内，采用高压射流的方式进行混合，产生臭氧水，流入贮存水箱7，当水箱注满时，消毒水进入导管，此时，在微量阀的作用下，达到混合稀释和调节浓度的目的，最后，在水泵的作用下，消毒水被吸入长距离送水管道，通过各通道及出入口的雾化喷头8进行喷雾，从而完成对车辆、人员及猪只的杀菌消毒净化。

上述过滤模块9的具体过滤过程为外界水先流入石英砂过滤杯，滤除较大颗粒杂质，进行粗过滤，然后进入pp棉过滤杯，滤除小颗粒物质，进行细过滤，实现两次过滤。

当然，为了提高消毒效果，在本发明实施例具体实施过程中，所述贮存水箱7还与消毒液贮存箱连通，消毒液贮存箱用于提供微量消毒液。

具体的，所述净水模块包括臭氧发生器3、气液混合泵6、储存箱11和饮用水喷头12，气液混合泵6通过过滤模块9连接外界水源10，同时气液混合泵6上还设置有用于吸收臭氧发生器3发出臭氧的进口，气液混合泵6的出水口通过导管与储存箱11连通，储存箱11还通过水泵与饮用水喷头12连通，实现饮用水的供应，外界水源10(可以是自来水、井水、河水或者地下水)通过过滤模块9进行过滤后流入气液混合泵6，同时臭氧发生器3通过沿面放电工作原理产生臭氧，由过滤水进口流入气液混合泵6，同时位于臭氧发生器3通过沿面放电工作原理产生臭氧，由臭氧进口进入气液混合泵6，过滤水和臭氧在气液混合泵6内，采用高压射流的方式进行混合，对水进行臭氧消毒，消毒完成的水从消毒水出口喷出，流入储存箱11，当储存箱11注满时，消毒水进入pvc管，在水泵的作用下，消毒水被吸入长距离送水管道，到达猪舍后，通过自动饮水器供猪只饮用，从而实现对水源的清洁，有效避免传染性疾病的发生。

当然，净水模块还包括与储存箱11连通的微生态制剂贮存箱13，净水模块工作产生消毒水时，将微生态制剂产品加入少量水搅拌至粘稠，放置于不锈钢带孔细筛上，通过细孔筛将营养物培养基质(麸皮麦皮、菌粉营养物等)留于细孔筛上，将活菌、死菌及代谢物质等有效部分透过细孔晒筛形成水溶液贮存于储存箱11中，并在微量阀(依猪群生长阶段进行调节)的作用下，使微生态水溶液按照一定比例进入管道，与消毒后的水进行混合。

上述所述的臭氧发生器3为消毒模块和净化模块共有，臭氧为溶菌级杀菌方式，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，o3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气，不存在有毒残留物，是一种无污染的消毒剂，o3为气体，弥漫性好，灭菌无死角。

实施例二

在本发明实施例中，还提出了另一种实施例来完善本申请，具体的，所述plc控制芯片1通过延时电路与供电模块电连接，延时电路实现瞬间断电时对各元件起到保护作用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。