0 引言
蛋雞舍在結構上是一個全封閉的系統，雞舍內部環境受設計結構的制約和影響，形成了不同于外界環境的所謂“雞舍小氣候”，主要包括室內的溫度、濕度、光照、二氧化碳、氨氣和硫化氫等要素[1-4]。雞舍結構的全封閉性又決定了雞舍與外界的物質與能量交換，進而會引起雞舍小氣候環境的變化，這種變化在一定程度上又會影響蛋雞的生長及其產蛋率[5-6]。由此，本文設計的雞舍環境監控系統主要功能是實現雞舍內溫度、濕度、光照度和有害氣體(二氧化碳、氨氣和硫化氫)濃度等環境因子的智能監測和控制。
1 系統構建
本監控系統采用上位機周期性地向各個監測點發送監測命令，并接收各個監測點送來的數據，對所采集數據進行處理、顯示和保存，且對專門控制濕簾風機(包括噴霧)單元發送執行指令，從而實現對執行機構的控制，如圖1所示。
圖t 封閉式蛋雞舍環境控制系統圖
1.1 上位機
本設計上位機為PC機。上位機主要功能是：一是通過Rs一485串行通訊，向下位機發送數據采集命令，并可接收下位機傳送的傳感器所采集的數據;二是在上位機界面，設定下位機的地址分站號、時間、報警上下閾值和控制參數;三是對采集數據進行顯示和數據庫保存，并能發出執行機構所需指令;四是對歷史數據進行查看，并可進行歷史曲線顯示、分析和打印等。
1.2 智能監控點
4個智能監測點和1個控制點即下位機，采用PHILIPS公司的ARM系列型號為LPC2132單片機，作為微控制器，采用8路開關量輸出和環境因子數據輸入。其中，環境因子數據包括溫度、濕度、光強、二氧化碳、氨氣和硫化氫等6個量。智能監控點的原理框圖，如圖2所示。
雞舍溫濕度控制是本課題的一個重要研究對象，雞舍溫濕度具有如下特點：非線性、分布不均勻性、時變性、控制時延性、多變量禍合性等。同時，執行機構(如濕簾風機)的動作也不僅僅影響某一個因子，如對有害氣體(二氧化碳、氨氣和硫化氫)濃度也有影響，因而對其實現精確控制具有一定難度，需要系統多方面的協調配合。因此，對該系統采取了全閉環控制的策略，即當室內溫濕度升高時，傳感器將采樣到的值傳至控制單元，控制單元通過與用戶設定值比較，當偏差絕對值大于用戶設定的偏置值時，發出指令使執行機構動作，其控制過程如圖3所示。該閉環控制同樣適用于對光照度和有害氣體(二氧化碳、氨氣和硫化氫)濃度等環境因子的調控。
智能監控點實現的主要功能如下：一是可以將采集來的數據在顯示器上進行顯示;二是可通過不同類型的傳感器采集溫度、濕度、光強、二氧化碳、氨氣和硫化氫等數據，并能進行對溫度、濕度、光強、二氧化碳、氨氣和硫化氫等環境因子的控制，其中溫度、濕度可先通過模糊控制算法進行控制;三是可以通過鍵盤設置參數，如聲光報警，能接收上位機命令，實現參數設置和輸出控制;四是可以通過串行通信接口接收上位機發送的命令，并把采集到的數據和控制信息傳輸至上位機，實現和上位機的通訊;五是實時時鐘控制，可提供系統數據采集時間顯示和按時間存儲數據;六是可通過按鍵方式來進行手動/自動控制方式的切換;七是可以實時切換到對某一個或某幾個監測量的調控。