一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及智能、节能环保技术领域，具体是一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统。


背景技术：

2.畜禽舍的环境调控，是通过各类环境控制设备，根据不同生长阶段畜禽动物对环境的适宜性要求，对舍内环境因子进行调控，从而营造适宜的生长环境，同时可以最大限度地降低生产成本。密闭畜禽舍的高湿度与高氨气浓度对动物的生长及健康十分不利，由此看来，合理的通风控制策略和及时的温度补偿是保证畜禽舍环境调控的重要措施，因此，对畜禽舍环境的控制就显得至关重要。
3.在行业内现有的畜禽养殖场中，对于单个畜禽养殖舍内环境参数的感测和控制体系，一般由环境控制器、集中式电气控制箱柜、就地端手自动控制装置、有线传感网络、被控设备等几个部分组成。但是现有技术的环境控制系统整体比较复杂，对可靠性要求较高。首先前期的电缆采购成本和安装敷设成本较大，电源动力电缆和控制线缆对整个系统未来的运行至关重要，因此对电缆的敷设质量和系统维护要求也较高，也就对电气专业技术人员的技能提出了更大的挑战，而养殖终端客户一般都比较缺乏相对专业的电气技术人员。
4.因此就目前来说，该种形式的环境监测控制系统，从前期建设和后期维护的角度，近期来说对客户是十分不利的。在碳中和碳达峰的未来大趋势下，也就更加不能满足国家对于工业农业建筑低碳、节能降耗方面的迫切需求。
5.综上所述，目前畜禽舍的环境监测控制体系存在如下几个显著缺点：1、系统整体不够低碳和节能。目前集中式的电气控制箱柜，箱内元器件都比较多，箱体体积较大，特别是热保护器件、接触器、电抗器等发热噪声器件的集中布置，导致电气控制箱柜运行时难免会有发热和噪声等现象，因此电气控制箱柜整体达不到低碳和节能的水平；2、线路采购、敷设成本高。传统的畜禽舍环境监测控制系统，需要为每台被控设备配置单独的动力线和控制线，由于线缆规格和线径可能各不相同，且数量庞杂，无形中增加了线缆采购成本和难度。在线路敷设时，还需要配备相对应的电气控制箱柜或手自动控制装置，导致各电缆、各控制箱盒之间的动力线和控制线错综复杂，增加了安装人员敷设电路系统的施工难度。整个系统的集成度较低，且由于线路复杂，一旦出现问题时不易快速检修，容易影响到畜禽动物的正常生产生活；3、系统后期维护不方便，一般来说，现有的畜禽养殖场需要配置专门的电气技术人员进行维护检修。但在中小型畜禽养殖场中，通常没有配备专业的技术人员而是由饲养员代替。因此，上述传统且复杂的环境监测控制系统一旦发生故障，就需要外聘专业人员过来检修，或者先由场内饲养员代为检修，这无疑增加了故障修复的系统等待时间；4、对电气技术人员要求高。与上述复杂的环境监测控制系统相对应的，目前畜禽养殖业电气类人员的技术水平普遍较低，不仅难以监督前期线路的安装和调试质量，也无法对后期的环控系统进行有效维保。因此在考虑对系统整体进行节能优化的同时，还需要考虑实现傻瓜式的操作和防呆式的设计，减轻未来畜禽场运营的负担；5、安全可靠性低。系统一旦较
为复杂，其安全和可靠性就会相应的变低。由于各种规格的电缆交错敷设、发热类电气元件的大量使用，整个环境监测控制系统就可能出现火灾发热、故障率高、线路断线、信号干扰等各类可靠性、安全性相关的问题，削弱了系统运行的鲁棒性。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种线路采购、敷设，维护成本低的一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统。
7.为达此目的，本实用新型提供如下的技术方案：
8.本实用新型提供了一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统，包括环境控制器、多条风机回路、多条开关量设备回路、数据采集模块、云服务器和物联网平台、电源开关箱，所述环境控制器依次并联所述风机回路、所述开关量设备回路、所述数据采集模块和所述云服务器，所述物联网平台连接所述云服务器；所述风机回路包括风机、风机驱动器、现场隔离开关和手自动现场控制器，所述风机驱动器连接并控制所述风机，所述手自动现场控制器连接并控制所述风机驱动器，所述现场隔离开关一端连接所述电机驱动器，另一端连接所述电源开关箱；所述开关量设备回路包括开关量设备和现场分控盒，所述开关量设备连接所述现场分控盒。
9.在本实用新型中，云服务器和物联网平台可以为企业内部的云服务器和物联网平台，包括但不限于eurus云服务器和eurus物联网平台。
10.优选的，所述环境控制器包括总线通讯控制单元、环境数据采集单元、开关量输出单元和物联网通讯单元，所述现场分控盒和/或所述现场隔离开关通过各分支电源电缆经主电源电缆连接至所述电源开关箱，所述电机驱动器通过智能网络总线连接至所述环境控制器的总线通讯控制单元；所述环境数据采集单元连接所述数据采集模块；所述开关量输出单元连接所述开关量设备回路；所述物联网通讯单元连接所述云服务器。
11.在本实用新型中，智能网络总线可以为企业内部的智能网络总线，包括但不限于ein总线。
12.在本实用新型中，各被控设备的控制回路，分为两类情况处理：1)对于调频、调压、调节开度类的指令，使用网络总线通过环境控制器的rs485端口给出，并通过禽畜舍内敷设的屏蔽电缆实现数据的总线传输和控制，从而执行环境控制器内预设的节能控制程序，实现节能降耗的目的；2)对于开关启停的指令，通过环境控制器的数字量输出端口给出开关启停指令，并通过禽畜舍内敷设的控制电缆连接到设备的接线端口，实现简化系统的目的。
13.在本实用新型中，对于各被控设备的电源回路，由优化设计的主干电缆沿畜禽舍墙壁或顶棚敷设，至被控设备处引出为分支电缆，并接驳至下游的各类型分布式控制设备。
14.优选的，所述数据采集模块与所述环境控制器通过有线方式连接。优选的，所述云服务器与所述环境控制器通过网络通讯连接。
15.优选的，所述数据采集模块包括负压传感器、co2传感器、湿度传感器、温度传感器。数据采集模块负责实时采集畜禽舍内的环境参数，经信号传输将数据传送至环境控制器。
16.优选的，所述物联网平台包括pc端、手机app。云服务器和物联网平台，实现环境监测控制系统的远程物联应用，可使用手机app或者pc终端实时监测畜禽舍内的养殖环境。
17.优选的，所述开关量设备包括隧道门卷帘电机、进风窗卷帘电机、水泵电机、档位型加热器、喷淋设备、循环风机。开关量设备据环境控制器内部预设的节能控制程序，通过环境控制器的数字量输出端口给出开关启停指令，并通过禽畜舍内敷设的控制电缆连接到设备的接线端口。
18.在本实用新型中，环境控制器可根据不同的应用情景增加扩展模块，扩展模块可分为不同的输入输出组合。针对需要调速、调压，或者需要控制开度等的设备，根据环境控制器内部预设的节能控制程序，使用网络总线通过环境控制器的rs485端口给出调频、调压、调节开度的各类指令，并通过禽畜舍内敷设的屏蔽电缆实现数据的总线传输和控制。支持总线的环境控制器，建立了统一的总线控制通路，提高了系统的简易程度，也实现了系统整体的节能型通风控制策略。电机驱动器，可以与风机形成一体式结构，也可与风机呈分体式结构。对风机电机提供电源电压回路和短路保护、输入输出缺相保护、过流保护、过欠压保护、过热过载等各类保护。风机是分布式控制系统的主要设备、是节能型通风策略的实施主体。电源开关箱，负责接驳畜禽舍的大型动力电缆，通过内置断路器、铜排等进行供电分配，引出针对畜禽舍设备的电源主干电缆，沿畜禽舍墙壁或顶棚敷设至相应的设备处。经优化的少量主干电缆，代替了各类型的大量动力电缆，可有效实现节能和低碳的配置目的。现场隔离开关，负责接驳由电源主干电缆引来的分支电缆，给下游的电机驱动器提供电源输入。改善了原先集中式电气控制箱柜的布局，改为分布式供电及控制，减少了集中式的发热量，提高了供电系统的节能水平。手自动现场控制器，对单个设备来说，当环境控制器网络总线上传输的信号失效时，或认为需要手动切换总线模式时，可使用手自动现场控制器实现便捷的模式切换，并由手自动现场控制器给出电机驱动器模拟量给定信号，间接给到风机调频、调压、调节开度的各类指令，实现手动操作。现场分控盒，负责接驳由电源主干电缆引来的分支电缆，给下游的开关量设备提供电源输入。
19.与现有技术相比，本实用新型有益效果及显著进步在于：
20.1、可实现系统整体的低碳和节能，本实用新型中的各类型的电源或控制模块在被控设备附近呈分布式布置，避免了因热保护器件、接触器、电抗器等发热器件集中布置而导致的发热和噪声等现象，既提供了回路上必要的电气保护，又改善了箱内元器件比较多、箱体体积较大的情况，进一步提升了电气箱柜的节能水平；环境控制器内部可根据实际设备的负荷特性，设置相应的节能型通风策略，通过控制器的节能算法，在保证禽畜动物正常生活的同时，达到节能降耗的目的；各类型电缆数量的大量减少，以及主干电缆、分支电缆的优化设计，可在满足正常电能和控制信号传输的同时，大大降低之前传统型环控系统内的各类电能损耗。
21.2、电缆用量减少、采购安装便捷，本实用新型的支持总线通讯和无线传感网络的控制装置可以有效减少畜禽舍内动力电缆和信号电缆的使用，减轻项目前期电缆选型采购的工作量，并降低了安装过程中电缆使用的错误率和安装难度。
22.3、后期维护简便，本实用新型采用的各类模块可便捷组合，因此在应用中安装方便，容易组装和扩展，便于维护。由于采用了网络总线通讯和智能化的环境控制器，养殖人员可随时远程监制分布式系统的运营状态。被控设备的各类故障可经由网络总线及时准确地反馈至上级监控系统，由环境控制器给出维修建议，不需要专业的技术人员即可实现电气维护。在不影响畜禽场正常养殖的前提下，可降低后期的运营成本和电气维护难度。
23.4、提高了智能化水平，本实用新型的持总线通讯和无线传感网络的控制装置由无线通讯协议实时采集畜禽舍内的环境参数，给到环境控制器参与通风控制策略的算法，并可由环境控制器向上拓展为物联网应用平台，实现手机app、电脑pc端的便捷应用，提供了系统的智能化水平。
附图说明
24.为更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型的实施例所需使用的附图作一简单介绍。
25.显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本实用新型实施例所需使用的附图之内。
26.图1为一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.显然，所有描述的这些实施例仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”和“第三”(如果存在)等，仅是用于区别不同的对象，而非用于描述特定的顺序。此外，术语“包括”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.需要理解的是：
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或活动连接，亦可是成为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介的间接连接或是无形的信号连接，甚至是光连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。
32.对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.还需要说明的是，以下的具体实施例可以相互结合，对于其中相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
34.下面，以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。
35.实施例1
36.如图1所示，一种支持总线通讯和传感网络的畜禽舍分布式控制系统，包括多条风机回路、多条开关量设备回路、数据采集模块、云服务器和物联网平台、电源开关箱，环境控制器依次并联风机回路、开关量设备回路、数据采集模块和云服务器，物联网平台连接云服务器；风机回路包括风机、风机驱动器、现场隔离开关和手自动现场控制器，风机驱动器连
接并控制风机，手自动现场控制器连接并控制风机驱动器，现场隔离开关一端连接电机驱动器，另一端连接电源开关箱；开关量设备回路包括开关量设备和现场分控盒，开关量设备连接现场分控盒。环境控制器包括总线通讯控制单元、环境数据采集单元、开关量输出单元和物联网通讯单元，现场分控盒和/或现场隔离开关通过各分支电源电缆经主电源电缆连接至电源开关箱，电机驱动器通过智能网络总线连接至环境控制器的总线通讯控制单元；环境数据采集单元连接数据采集模块；开关量输出单元连接开关量设备回路；物联网通讯单元连接云服务器。
37.在本实施例中，所述数据采集模块包括负压传感器、co2传感器、湿度传感器、温度传感器。
38.在本实施例中，所述物联网平台包括pc端、手机app。
39.在本实施例中，所述开关量设备包括隧道门卷帘电机、进风窗卷帘电机、水泵电机、档位型加热器、喷淋设备、循环风机。
40.在本实施例中，所述云服务器为eurus云服务器。
41.在本实施例中，所述物联网平台为eurus物联网平台。
42.在本实施例中，所述智能网络为ein总线。
43.在上述说明书的描述过程中：
44.术语“本实施例”、“本实用新型实施例”、“如
……
所示”、“进一步的”、“进一步改进的技术分方案”等的描述，意指该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点等可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合或组合；此外，在不产生矛盾的前提下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合或组合。
45.最后应说明的是：
46.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非是对其的限制；
47.尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本实用新型所要求保护的范围。