禽畜舍的小窗开度的控制方法及控制装置与流程

1.本发明涉及控制技术领域，具体而言，涉及一种禽畜舍的小窗开度的控制方法及控制装置。


背景技术：

2.当前，畜禽养殖业逐步向机械化、智能化、集约化方向发展，大规模养殖场也在逐步取代散户养殖。大规模养殖场通常采用的是封闭式养殖舍，利于温度、湿度等环境因素的集中控制。封闭式养殖舍使用负压风机抽出舍内气体，并通过小窗、侧风窗、导流板等设备的开度控制进风效果。
3.小窗等设备的开度大小会影响进风量的大小和进风的方向，进而影响整个畜禽舍空气的混合和通风效果，故小窗的开度控制在养殖环境控制中显得尤为重要。现有的养殖环境控制器对小窗的控制方式不尽相同，控制效果也良莠不齐，稳定性差，在实际使用过程中，还会出现开度和负压不适宜的情况，导致舍内鸡只死亡的现象发生。
4.在一些小窗开度控制方案中，需要在原有小窗结构上添加额外的编码器和电位计来检测小窗的开度，结构设计难度和投入成本也相对较大。在另一些小窗开度控制方案中，小窗自动控制器需要和特定型号的负压传感器配套使用，控制效果较好，但是价格昂贵。
5.因此，需要开发一种新的禽畜舍的小窗开度的控制方案。
6.需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种禽畜舍的小窗开度的控制方法，进而在成本较低的条件下实现对小窗开度的精准定位和控制并达到较好的通风效果。
8.本发明提供一种禽畜舍的小窗开度的控制方法，所述控制方法包括：获取所述小窗的全开时间和全关时间，其中，所述全开时间为控制所述小窗正向动作时，所述小窗从闭合状态到全开状态所需要的时间，所述全关时间为控制所述小窗反向动作时，所述小窗从所述全开状态到所述闭合状态所需要的时间；获取所述小窗在第一时间段起点的初始开度和所述第一时间段内所述小窗的正向动作时间和反正动作时间；根据所述初始开度、所述正向动作时间、所述反向动作时间、所述全开时间和所述全关时间获取所述小窗的当前开度。
9.在一些实施例中，所述获取所述小窗的当前开度包括：根据以下公式计算所述小窗的当前开度其中，为所述初始开度，to为所述正向动作时间，to为所述全开时间，tc为所述反向动作时间，tc为所述全关时间。
10.在一些实施例中，所述获取所述小窗的当前开度之后，所述控制方法还包括：获取所述小窗的目标开度；根据所述目标开度与所述当前开度，控制所述小窗进行正向动作或反向动作。
11.在一些实施例中，所述获取所述小窗的当前开度后，所述控制方法还包括：获取所述禽畜舍的舍外温度、设定温度范围、设定负压范围；根据所述舍外温度、所述设定温度范围、所述设定负压范围确定目标负压；根据所述目标负压确定所述小窗的目标开度；根据所述目标开度和所述当前开度控制所述小窗进行正向动作或反向动作。
12.在一些实施例中，所述获取所述小窗的当前开度后，所述控制方法还包括：获取所述禽畜舍的舍外温度、设定温度范围、设定负压范围；根据所述舍外温度、所述设定温度范围、所述设定负压范围确定目标负压；若所述目标负压在所述设定负压范围内，根据所述目标负压在所述设定负压范围内设置一不动作区，若当前负压在所述不动作区范围内，控制所述小窗不动作。
13.在一些实施例中，所述根据所述舍外温度、所述设定温度范围、所述设定负压范围确定目标负压包括：根据以下公式确定所述目标负压
[0014][0015]
其中，p
x
为所述目标负压，t为所述舍外温度，p1和p2分别为所述设定负压范围的上限和下限，t1和t2分别为所述设定温度范围的上限和下限。
[0016]
在一些实施例中，所述根据所述目标负压在所述设定负压范围内设置一不动作区，若当前负压在所述不动作区范围内，用公式表达为：(p
x
‑△
p/2)≤p≤(p
x
+
△
p/2)，其中，p为所述当前负压，
△
p为第一阈值，p
x
为所述目标负压。
[0017]
在一些实施例中，若根据所述目标开度和所述当前开度确定所述小窗进行正向动作或反向动作的时间小于第二阈值，则控制所述小窗持续动作所述第二阈值的时长。
[0018]
在一些实施例中，在根据所述目标开度和所述当前开度控制所述小窗完成正向动作或反向动作后，控制所述小窗持续正向动作或反向动作第三阈值的时长。
[0019]
本发明还提供一种禽畜舍的小窗开度的控制装置，所述控制装置应用于执行如上述技术方案中的禽畜舍的小窗开度的控制方法。
[0020]
本发明提供一种禽畜舍的小窗开度的控制方法，通过获取小窗的初始开度、历史动作数据和全开全关时间，获取小窗的当前开度，以对小窗进行开关动作，相比较现有技术，在不增加小窗结构的条件下实现了对小窗开度的精准定位和控制，并且达到了较好的通风效果，极大的减少了生产成本。
[0021]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0022]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]
图1示意性示出相关技术中一种小窗结构与手动操作示意图；
[0024]
图2示意性示出相关技术中一种小窗结构与自动操作示意图；
[0025]
图3示意性示出相关技术中一种夏季小窗开度过大时的空气流动示意图；
[0026]
图4示意性示出相关技术中一种夏季小窗开度过小时的空气流动示意图；
[0027]
图5示意性示出相关技术中一种冬季小窗开度过大时的空气流动示意图；
[0028]
图6示意性示出相关技术中一种冬季小窗开度过小时的空气流动示意图；
[0029]
图7示意性示出本发明中一种禽畜舍的小窗开度的控制方法的流程图；
[0030]
图8示意性示出本发明实施例中的小窗开度校准方法的流程图；
[0031]
图9示意性示出本发明实施例中的小窗开度获取方法的流程图；
[0032]
图10示意性示出本发明实施例中的舍内负压与舍外温度的关系示意图；
[0033]
图11示意性示出本发明实施例中的压差模式的小窗开度和负压的关系示意图；
[0034]
图12示意性示出本发明中另一种禽畜舍的小窗开度的控制方法的流程图；
[0035]
图13示意性示出本发明实施例中的小窗开度控制系统的结构示意图；
[0036]
图14示意性示出本发明实施例中的小窗开度控制的空气流动示意图。
具体实施方式
[0037]
现在结合参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0038]
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而实现对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。
[0039]
相关技术中，对禽畜舍小窗的开启大小的控制可以采用手动调节方式或者自动调节方式，但上述两种方式都需要预先确定小窗的初始开度。
[0040]
典型的手动内开式小窗结构如图1所示，包括小窗翻板1、定滑轮2、手摇轮4和牵引绳(图中未示出)，手动调节需要人员进入饲养现场，通过手摇轮4拉动牵引绳，从而带动小窗翻板1转动，达到调节小窗开度的目的。由于小窗安装过高，使得不方便直接测量其高度，故通常会记录牵引绳的长度，然后根据牵引绳的长度手动计算小窗开度，过程繁琐。该方案存在小窗开度调节不够及时、小窗开度大小不够合理的问题，进而制约了禽畜舍通风管理的时效，造成个别鸡只冷应激，影响鸡群健康。
[0041]
典型的自动内开式小窗结构如图2所示，相对于手动控制小窗，自动式内开式小窗结构将定滑轮替代为动滑2，并在动滑轮2两端分别连接减速机3和手摇轮4，减速机3搭载编码器或者电位计，通过编码器或者电位计获得小窗的开度，这种方案控制精度高，但是需要安装编码器或电位计，导致小窗结构复杂，并且支持编码器或电位计的控制器价格昂贵，成本较高。
[0042]
对于小窗的开度控制，自动调节方式通常是环境控制系统根据给出的通风级别对应给定小窗开度，这种方式仅将小窗开度与通风量关联起来，要求通风量大的时候对应控
制小窗开度变大，风量小的时候对应控制小窗开度变小，这种方式并未考虑舍外温度对通风效果的影响。但是只有小窗根据室外的温度将其调整到合适的开度，才能在满足通风的前提下，达到良好的通风效果。
[0043]
例如，在一种场景中，夏季室外温度38℃，舍内温度32℃，目标温度28℃。此时因为目标温度较低，为了满足降温需求，环境控制系统会加大通风量及时排除室内湿热空气。如图3所示，若所有小窗均开启到最大角度，进风角度偏下，入口风速较小，将导致外界高温气体直接吹到鸡只身上，造成鸡只中暑。如图4所示，若调整小窗开度过小，会导致入口风速很大，形成空气涡流，在涡流中心位置空气稀薄，造成鸡只呼吸困难，从而缺氧生病。
[0044]
在另一种场景中，冬季室外温度2℃，室内温度20℃，目标温度28℃。此时因为目标温度高，为了满足保温的需求，环境控制系统会减小通风量，减少室外冷空气进入。如图5所示，若所有小窗均开启到很小角度，进风角度偏上，入口风速较大，冷空气直接吹到天花板，并折返回来，打到鸡只身上，造成鸡只受寒。如图6所示，若小窗接近关闭，进入风量小，空气无法吹到舍中轴线就基本停滞，导致部分区域缺氧；此时如果调整小窗开度过大，会导致入口风速很小，湿冷空气直接吹到鸡身上，同样会造成鸡只受寒。
[0045]
这两种场景中，都是仅考虑了通风条件，而未考虑温度对通风效果的影响。
[0046]
为解决以上问题，本示例实施方式中提供了一种禽畜舍的小窗开度的控制方法及控制装置，以根据小窗的初始开度和历史动作数据获取小窗的当前开度，并以此为基础控制小窗开度，以达到较好的通风效果。
[0047]
实施例一
[0048]
如图7所示，本发明提供的禽畜舍的小窗开度的控制方法包括：
[0049]
步骤s702，获取小窗的全开时间和全关时间，其中，全开时间为控制小窗正向动作时，小窗从闭合状态到全开状态所需要的时间，全关时间为控制小窗反向动作时，小窗从全开状态到闭合状态所需要的时间。
[0050]
步骤s704，获取小窗的在第一时间段起点的初始开度和第一时间段内小窗的正向动作时间和反正动作时间。
[0051]
步骤s706，根据初始开度、正向动作时间、反向动作时间、全开时间和全关时间获取小窗的当前开度。
[0052]
具体地，在步骤s706中，根据以下公式计算小窗的当前开度具体地，在步骤s706中，根据以下公式计算小窗的当前开度其中，为初始开度，to为正向动作时间，to为全开时间，tc为反向动作时间，tc为全关时间。
[0053]
在步骤s706之后，需要获取小窗的目标开度，并根据目标开度与当前开度，控制小窗进行正向动作或反向动作。
[0054]
本发明中的技术方案，可以依托plc实现。通过小窗开度的计算过程和小窗开度的控制过程，可以在不更换小窗设备的前提下，实现对小窗的开度精准定位和控制，改善禽畜舍内的空气混合状况，极大的减少了生产成本。
[0055]
该方案实现了在不增加开度传感器的情况下，通过模拟计算获得实际的小窗开度，并根据小窗目标开度对小窗开度进行控制。
[0056]
小窗的校准过程可以获取小窗的全开时间to和全关时间tc。在如图8所示的小窗开度控制系统中，小窗开度可以通过手动校准方式或者自动校准方式进行校准。
[0057]
如图8所示，手动校准不使用正向极限信号和反向极限信号。在人机界面801上手动操作小窗，首先将小窗调整到最高位置或最低位置，再进行正向动作或反向动作，小窗在到达最低位置或最高位置时停止，同时记录计时器获取的小窗全开所用的时间to和小窗全关所用的时间tc，即完成手动校准过程。
[0058]
具体地，手动校准过程包括以下步骤：
[0059]
步骤s801，校准开始。
[0060]
步骤s802，归位。
[0061]
步骤s811，正向动作。
[0062]
步骤s812，计时。
[0063]
步骤s813，获取全开时间to。
[0064]
步骤s821，反向动作。
[0065]
步骤s822，计时。
[0066]
步骤s823，获取全关时间tc。
[0067]
步骤s803，校准完成。
[0068]
相对于手动校准，自动校准必须搭配正向极限信号和反向极限信号。可以设置每天自动校准的次数，在小窗进行自动校准时，校准动作顺序与手动校准一致，不同点在于归位时的最高位置和最低位置的判断是由正向极限信号和反向极限信号提供的。在进行自动校准时，小窗在到达最低位置或最高位置时自动停止，同时记录计时器获取的小窗全开所用的时间to和小窗全关所用的时间tc，以实现自动校准，该校准方式也可按照预先设定的周期进行。
[0069]
如图9所示，在校准完成之后，小窗的初始开度在0％或100％位置。接下来小窗正式开始动作，记录小窗正向动作的时间to和反向动作时间tc，并据此获取到小窗的正向开度to/to和反向开度tc/tc，故小窗当前开度的表达式为即通过计算获得小窗的当前开度。进一步地，当小窗再次进行动作，记录小窗第二次正向动作时间和第二次反向动作时间，此时小窗的初始开度为小窗进行第一次正向动作和第一次反向动作后的小窗开度，以此类推，在计算小窗进行第n次正向动作和第n次反向动作后的当前开度时，小窗的初始开度为小窗进行第n-1次正向动作和第n-1次反向动作后的小窗开度，n为大于1的正整数。当n为1时，即小窗完成校准后，小窗的初始开度在0％或100％位置。
[0070]
具体地，小窗开度计算过程包括以下步骤：
[0071]
步骤s901，小窗初始开度获取。
[0072]
步骤s902，小窗动作。
[0073]
步骤s911，正向动作。
[0074]
步骤s912，计时。
[0075]
步骤s913，获取开动作时间to。
[0076]
步骤s914，获取to/to。
[0077]
步骤s921，反向动作。
[0078]
步骤s922，计时。
[0079]
步骤s923，获取关动作时间tc。
[0080]
步骤s924，获取tc/tc。
[0081]
步骤s903，计算
[0082]
步骤s904，完成。
[0083]
本发明实施例一采用位置模式进行小窗开度控制。通过图8所示的小窗校准过程和图9所示的开度模拟计算过程，可以获取小窗当前开度。在位置模式下，获取小窗当前开度和小窗目标开度，并根据小窗目标开度与小窗当前开度控制所述小窗进行正向动作或反向动作。在一些实施例中，根据小窗当前开度、小窗最小开度及小窗目标开度，对小窗开度进行控制，小窗最小开度为小窗开度需满足的最小值。具体地，获取小窗当前开度、小窗最小开度及小窗目标开度，当小窗目标开度小于或等于小窗最小开度时，控制小窗不动作；当小窗目标开度大于小窗最小开度时，控制小窗进行正向动作或反向动作即将小窗的开度打开到小窗目标开度，实现了对禽畜舍内空气的调节。
[0084]
实施例二
[0085]
在不同的温度条件下，仅控制小窗的开度，不能实现很好的空气混合及通风效果，甚至出现鸡群冷应激和缺氧的状况，因此，在实施例一的基础上，实施例二采用压差模式代替位置模式进行小窗开度控制。
[0086]
具体地，可以将小窗开度与舍内外负压关联。因为舍内负压与舍外温度有很大的关系，从而可以使用如图10所示的简单的线性关系模拟这种需求，在不同的舍外温度的状况下调整目标负压。在低温的冬季，需求的舍内负压高，为获得较高的舍内负压，可以控制小窗在比较小的开度；反之在高温的夏季，需求的舍内负压低，为获得较低的舍内负压，可以控制小窗在比较大的开度。
[0087]
图11所示的是压差模式的小窗开度和负压的关系示意图。根据图10所示的舍内负压和舍外温度曲线及图11所示的小窗最小开度和负压的关系示意图对小窗的开度进行控制可以改善舍内空气循环，使得舍内的空气改善效果更好。
[0088]
如图12所示，本发明实施例提供的禽畜舍的小窗开度的控制方法中，可以包括步骤s702、步骤s704、步骤s706以及以下步骤：
[0089]
步骤s707，获取禽畜舍的舍外温度、设定温度范围、设定负压范围。
[0090]
步骤s708，根据舍外温度、设定温度范围、设定负压范围确定目标负压。
[0091]
步骤s709，根据目标负压确定小窗的目标开度。
[0092]
步骤s710，根据目标开度和当前开度控制小窗进行正向动作或反向动作。
[0093]
根据舍外温度、设定温度范围、设定负压范围确定目标负压包括：根据以下公式确定目标负压p
x
，
[0094][0095]
其中，p
x
为目标负压，t为舍外温度，p1和p2分别为设定负压范围的上限和下限，t1和t2分别为设定温度范围的上限和下限。
[0096]
在步骤s708之后，可以判断目标负压是否在设定负压范围内。若目标负压在设定负压范围内，可以根据目标负压在设定负压范围内设置一不动作区，若当前负压在该不动作区范围内，控制小窗不动作。
[0097]
根据目标负压在设定负压范围内设置一不动作区时，可以设置不动作区为((p
x
‑△
p/2)，(p
x
+
△
p/2))，若当前负压在不动作区范围内，用公式表达为：(p
x
‑△
p/2)≤p≤(p
x
+
△
p/2)，其中，p为当前负压，
△
p为第一阈值，p
x
为目标负压。设置目标负压范围内的不动作区，可以解决压力受阵风影响的情况。
[0098]
若根据目标开度和当前开度确定小窗进行正向动作或反向动作的时间小于第二阈值，则控制小窗持续动作第二阈值的时长。在根据目标开度和当前开度控制小窗完成正向动作或反向动作后，控制小窗持续正向动作或反向动作第三阈值的时长。
[0099]
在每次小窗动作时都执行延时动作，可以保证小窗不会频繁动作；每次小窗动作均设置最短动作时间，可以防止小窗出现抖动。
[0100]
实施例三
[0101]
如图13所示，本发明利用人机界面1301和plc 1302组合为一套小窗开度控制系统，来执行实施例一或实施例二的控制方法。plc通过获取正转减速机1303和反转减速机1304的正向运动时间、反向动作时间、全开时间及全关时间来模拟计算小窗开度，其中全开时间和全关时间通过手动校准或自动校准的方式实现，正转极限保护器1305和反转极限保护器1306可防止机械损坏，并在满足最小开度的条件下，使用负压传感器1307获得负压以控制小窗的开度。
[0102]
在对禽畜舍的小窗开度进行控制的过程中，冬季要求负压高，例如15pa至30pa，夏季要求负压低，这个值在5pa至15pa。如图14所示，本发明实施例的技术方案可以保证负压将小窗控制在合适的开度，新鲜空气从小窗进入后能到达屋顶中央区域再落下来，这个过程将新鲜空气和舍内空气先进行了混合，并且小窗开度存在最小开度限制，故不会出现风直接吹到鸡只身上的情况，减少了冷热应激现象发生，还可以防止出现部分区域缺氧的情况。
[0103]
本发明还提供一种禽畜舍的小窗开度的控制装置，该控制装置应用于执行如上述各个实施例中的禽畜舍的小窗开度的控制方法。
[0104]
本发明提供的禽畜舍的小窗开度的控制方法及控制装置，通过获取小窗的初始开度、历史动作数据和全开全关时间，获取小窗的当前开度，以对小窗进行开关动作，相比较现有技术，在不增加小窗结构的条件下实现了对小窗开度的精准定位和控制，达到了较好的通风效果，同时极大的减少了生产成本。
[0105]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0106]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。