Автоматизированная система откорма свиней

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОТКОРМА СВИНЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Гируцкий Иван Иванович Кучинский Андрей Юрьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Автоматизированная система откорма свиней, включающая персональный компьютер с прикладным программным обеспечением ведения базы данных по животным и расчета текущих доз кормления свиней и параметров микроклимата, микропроцессорные контроллеры, датчики и исполнительные механизмы для обеспечения расчетных значений выдаваемых животным доз корма и параметров микроклимата, причем все элементы систем выполнены с возможностью обмена данными, отличающаяся тем, что дополнительно содержит программный модуль расчета текущих привесов животных, установленный в прикладное программное обеспечение персонального компьютера и выполненный с возможностью обмена данными между элементами системы. 23232005.12.30 2. Автоматизированная система откорма свиней по п. 1, отличающаяся тем, что программный модуль расчета привесов выполнен с использованием электронных таблиц, а привес животного определяется по формуле 0 , 25 ПОД где Р - текущий привес, кг Р 100 - потенциально возможный привес животного массой 100 кг для данной породы и данных условий содержания и кормления, кг- масса одного животного, кг- суточная доза корма одному животному, кг ПОД - поддерживающая доза корма, кг.(56) 1. Черник Г.В., Хоцко Л.Г., Горшкова Л.П. Механизация свиноводческих ферм и комплексов. - Л. Колос, 1981. - С. 73-104. 2. Черник Г.В., Хоцко Л.Г., Горшкова Л.П. Механизация свиноводческих ферм и комплексов. - Л. Колос, 1981. - С. 126-131. 3. Патент 9944414 (ВОИС). Система разведения животных // Изобретения стран мира. -17/2000. 4. Баротфи И., Рафаи Л. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах. Перевод с венгерского. - . Агропромиздат, 1988. - С. 53. 5. Отчет о научно-исследовательской работе по договору 22/01.23.829 Разработать научные основы построения компьютерных систем управления технологическими и производственными процессами в животноводстве. - С. 30. 6. Баротфи И., Рафаи Л. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах / Перевод с венгерского. - . Агропромиздат, 1988. - С. 56. 7. Герасимович Л.С., Цубанов А.Г. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. - Мн. Ураджай, 1993. - С. 229-241. 8. Баротфи И., Рафаи Л. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах / Перевод с венгерского. - . Агропромиздат, 1988. - С. 55. 9. Баротфи И., Рафаи Л. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах / Перевод с венгерского. - . Агропромиздат, 1988. - С. 92. Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к животноводству на промышленной основе, и может быть использована для автоматизации систем кормления и поддержания оптимального микроклимата в условиях животноводческих комплексов. Известна система для кормления и поддержания микроклимата 1, 2. Система включает в себя датчики и исполнительные механизмы подсистем кормления и поддержания микроклимата, а также шкафы управления со схемами управления процессами кормления и микроклимата. Недостатком такой системы является то, что система управления кормлением и параметрами микроклимата выполнена на релейно-контактных схемах, что снижает надежность системы. Кроме этого, система управления на релейно-контактных схемах исключает возможность индивидуального дозированного кормления и в ней отсутствует возможность контроля текущей массы животных. Также существенным недостатком такой системы является невозможность связанного управления процессами кормления и поддержания микроклимата из-за невозможности реализации математической модели. Наиболее близкой к предполагаемой модели является автоматизированная система откорма свиней 3. Система включает персональный компьютер с базой данных по живот 2 23232005.12.30 ным, весы для измерения массы животных, устройство для расчета и выдачи дозы корма,устройство для контроля и управления параметрами микроклимата. Система работает следующим образом свиньи ставятся на откорм. Каждая свинья маркируется электронным датчиком, который идентифицирует свинью. При входе свиньи в зону кормления система производит идентификацию и выдает необходимую для данного животного дозу корма. При этом в зоне кормления расположены напольные весы, и при кормлении производится взвешивание свиньи. На основании измеренной массы производится расчет следующей дозы корма. Этот процесс продолжается циклически до достижения свиньей требуемой массы. Недостатком такой системы является наличие весов, что усложняет систему откорма свиней и снижает ее надежность. Кроме того, в условиях промышленных свинокомплексов использование весов для измерения массы отдельного животного практически невозможно, поскольку свиньи находятся в станках для откорма на весь период содержания и производить определение массы свиней при помощи весов будет сложно и нецелесообразно. Задачей полезной модели является оптимизация технологических процессов кормления и микроклимата для получения максимального экономического эффекта откорма свиней. Для решения данной задачи предлагается автоматизированная система откорма свиней, включающая персональный компьютер с прикладным программным обеспечением ведения базы данных по животным и расчета текущих доз кормления свиней и параметров микроклимата, микропроцессорные контроллеры, датчики и исполнительные механизмы для обеспечения расчетных значений выдаваемых животным доз корма и параметров микроклимата, причем все элементы систем выполнены с возможностью обмена данными,а также дополнительно содержит программный модуль расчета текущих привесов животных, установленный в прикладное программное обеспечение персонального компьютера и выполненный с возможностью обмена данными между элементами системы. Программный модуль расчета привесов выполнен с использованием электронных таблиц, а привес животного определяется по формуле 0 , 25 ПОД где Р - текущий привес, кг 100 - потенциально возможный привес животного массой 100 кг для данной породы и данных условий содержания и кормления, кг- масса одного животного, кг- суточная доза корма одному животному, кг ПОД - поддерживающая доза корма, кг. На фиг. 1 изображена схема работы системы. Система состоит из персонального компьютера 1, включающего базу данных по животным 2, программный модуль расчета привесов и массы свиней 3 и блок расчета оптимальной дозы корма и параметров микроклимата 4, микроконтроллеров для управления кормлением и микроклиматом 5, исполнительных механизмов систем кормления и микроклимата 6, а также датчиков системы микроклимата 7. Алгоритм работы системы представлен на фиг. 2. В начале откорма масса свиней определяется взвешиванием и заносится в базу данных персонального компьютера. На основании массы свиней в блоке расчета параметров определяется доза корма и параметры микроклимата. Данные о дозе корма и оптимальных параметрах микроклимата передаются на микроконтроллеры, которые управляют исполнительными механизмами систем кормления и поддержания микроклимата. При этом устройство поддержания микроклимата работает с обратной связью. На основании датчиков системы микроклимата микроконтроллер осуществляет постоянную корректировку параметров микроклимата в помещении. На основании дозы корма и данных о параметрах микроклимата программный мо 3 23232005.12.30 дуль расчета привесов и массы свиней рассчитывает привес свиней и их текущую массу. Далее текущая масса свиней сравнивается с массой, при которой свиней необходимо снимать с откорма на убой (на свинокомплексах эта масса обычно составляет 110 кг). Этот процесс продолжается циклически до достижения требуемой массы свиней. При достижении требуемой массы устройство посылает сообщение о необходимости убоя животных. Пример. Расчет привесов, массы свиней, дозы корма и параметров микроклимата производится по разработанной в электронных таблицахматематической модели, приведенной на фиг. 3. На откорм ставятся свиньи живой массой , равной 40 кг. Для данной массы в блоке расчета дозы корма и параметров микроклимата рассчитывается оптимальная доза корма , для чего рассчитывается поддерживающая доза корма ПОД 5 ПОД 0,750,033400,750,524 кг,где 0,033 - коэффициент, зависящий от энергосодержания 1 кормовой единицы корма. Согласно 4, максимальная экономическая эффективность откорма свиней достигается при дозе корма, равной трем поддерживающим. В столбце 7 математической модели(фиг. 3) производится расчет дозы выдаваемого корма 3 ПОД 30,5241,57 кг. Далее на основании выданной дозы и текущей массы свиньи в этом же блоке рассчитывается оптимальная температура, согласно выражению, полученному из 6 (столбец 6 математической модели) опт 31 - 5 - 0,0875(-20)0,91 - 0,03717 - 0,023(-40)231 - 53 - 0,0875(4020)0,91 - 0,037317 - 40-40214,15 С,где ОПТ - оптимальная температура содержания свиней для данной массы и выданной дозы корма, С- уровень кормления, равный отношению дозы кормак поддерживающей дозе ПОД. Кроме этого, определяется подача вентиляционного воздуха из рекомендаций, изложенных в 9 (столбец 10 математической модели)6000,0014024 кг/с,где- подача вентиляционного воздуха, кг/с- норма воздухообмена на 1 кг живой массы свиней, кг/с. Далее данные о дозе корма и параметрах микроклимата поступают на микроконтроллеры и исполнительные механизмы подсистем кормления и микроклимата, которые обеспечивают их фактические значения. Данные о дозе корма и параметрах микроклимата также поступают в блок определения массы животных, где производится расчет привесов где- текущий привес, кг 100 - потенциально возможный привес животного массой 100 кг для данной породы и данных условий содержания и кормления, кг. Далее в этом же блоке производится расчет нового значения массы свиньи (столбец 4 математической модели) 11 Р 400,5540,55 кг,где 1 - новое значение массы свиньи, кг- текущее значение массы свиньи, кг. На следующий день расчет дозы корма производится из расчета нового значения массы свиньи. Кроме того, математическая модель позволяет осуществлять управление кормлением и параметрами микроклимата по экономическим критериям. Для этого производится расчет дополнительных параметров. 4 23232005.12.30 Тепловыделения в помещении животными находятся по следующему выражению (колонка 9 математической модели),Вт где- число животных в помещении- тепловыделения одним животным, Вт Тепловыделения одним животным зависят от его массы и суточного кормопотребления. На основании 8 и была получена следующая зависимость тепловыделений свиньи от ее массы и кормопотребления 750,8353,840,866 - 75715(0,0333)0,8353,84400,866 - 75129 Вт. Тогда 60012977400 Вт. Мощность отопительно-вентиляционной системы определяется по выражению 7,- температура внутреннего и наружного воздуха, С- расход вентиляционного воздуха, кг/с с - удельная теплоемкость воздуха,1000 кДж/кгС х, х - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг- тепловыделения животными, Вт. Общие затраты на откорм свиней рассчитываются по формуле (столбец 13 математической модели) ЗЗОТЗК,где ЗОТ - суточные затраты на отопление, у.е. ЗК - суточные затраты на корма, у.е. Затраты на отопление в сутки находим из выражения (столбец 12 математической модели) ЗОТ 864001864001381703,5810-943 у.е.,где- мощность , Вт 1 - стоимость 1 Дж тепловой энергии, у.е. Суточные затраты на корма (столбец 8 математической модели) ЗК 21,570,13122,82 у.е.,где- суточный расход корма, кг С 2 - цена 1 кг корма, у.е. Общие затраты на откорм ЗЗОТЗК 43122,82165,82 у.е. Выручка от продажи продукции определяется по формуле ВС 36000,551,5495 у.е. где Сз - закупочная цена на 1 кг свинины, у.е. В качестве критерия оптимальности можно применить много различных экономических показателей, например рентабельность откормаЗ КЗ ОТ 495122,8243 Фиг. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7