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    养殖场增湿喷雾自动化控制方案
    时间:2025-12-11 涉川
    方案介绍
    本方案面向现代化畜禽养殖场(育雏舍、育肥舍、母猪舍、育成舍、鸡舍、鸭鹅舍等)设计一套自动化增湿喷雾系统,利用高压细雾或低压喷雾结合环境传感与PLC/控制器,实现舍内相对湿度(RH)精确控制、粉尘抑制、降温与微环境优化。系统支持定时/定点/联动/远程控制,可与暖通通风系统联动,提升动物舒适度、降低呼吸道疾病发生率并提高繁殖与生长性能。
    监测目标
    1. 将舍内相对湿度维持在目标区间(可按动物种类与生长阶段设定);
    2. 动态调节喷雾以配合通风与温控,避免地面长时间积水与病原滋生;
    3. 实现喷雾设备运行状态监测(压力、流量、液位、喷头堵塞等);
    4. 支持远程监控与日志留存,便于质量追溯与管理优化;
    5. 在高温期实现降温增湿两用功能,在干燥期实现补湿、防尘。
    需求分析
    1. 不同养殖品种和生长阶段对湿度、温度有不同要求,系统需可配置化运行策略;
    2. 喷雾粒径需可控(通常目标 10–120 μm,根据功能选择),既要快速蒸发以降温,又要避免地面长期湿润;
    3. 防腐、防堵、易维护的喷雾与加药输液系统;关键部件具备自动冲洗或可拆清洗设计;
    4. 系统需与现有通风/暖气/自动料饮系统联动,避免冲突;
    5. 数据采集与远程控制要求可靠(4G/以太/LoRa/Wi-Fi),并支持移动端与PC端查看与报警;
    6. 电源与安全保护到位,防止触电、短路及药液误喷问题。
    监测方法
    1. 环境传感器:在舍内布置温度、相对湿度、氨气或CO2传感器,用于实时环境测量;
    2. 反馈闭环控制:控制器根据传感器读数与设定目标值按 PID 或模糊逻辑输出控制命令,驱动高压泵或低压喷雾阀路;
    3. 分区控制:按舍区或通道分区控制喷雾策略,支持定时巡回、单点补湿与事件触发(例如粉尘超标、温度过高);
    4. 边缘预处理:本地控制器做防抖动过滤、异常值剔除与本地日志缓存,关键告警立即上报云端与移动端。
    应用原理
    1. 高压细雾模式:利用高压泵(20–70 bar)与专用喷头产生微米级雾滴(通常 10–50 μm),雾滴迅速蒸发吸热起到降温、增湿与粉尘凝聚作用;适用于降温与粉尘控制。
    2. 低压喷雾/空心锥模式:用于较大湿润需求或需要较大覆盖的场景,雾滴较大(50–120 μm),适用于补湿或消毒喷洒(配合加药系统)。
    3. PID/模糊控制结合通风联动:控制策略综合温度、湿度、风速与动物活动状态,避免在密闭或低通风时过度加湿。
    4. 自动清洗与防堵设计:管路末端或关键节点配置反冲洗阀或机械刷洗、超声清洗模块,减少维护频次。
    功能特点
    1. 精准湿度控制:支持目标湿度曲线与分阶段设定(育雏、育成、孕产期等);
    2. 分区与多模式喷雾:高压细雾、低压喷雾、定点喷雾与消毒喷雾等;
    3. 联动控制:与通风、温控、饲喂与安防系统联动;
    4. 远程监控:4G/以太/Wi-Fi 支持,手机端与PC端实时查看与操作;
    5. 故障自诊断:喷头堵塞、压力不足、泵故障、液位低等自动报警并生成工单;
    6. 节能与水控:按需喷雾、喷量监测、历史用水统计与优化建议;
    7. 可扩展:支持定量加药模块用于消毒或驱虫(注意药物安全与残留管理);
    8. 数据记录与报表导出:环境曲线、喷淋日志、维护记录等。
    硬件清单
    1. 中央控制器/PLC(含 PID 控制、定时、远程通讯)
    2. 环境传感器:温度、相对湿度、氨气/CO2、风速传感器(每区若干)
    3. 高压泵或低压喷泵(视方案选配)
    4. 喷雾管网与喷头阵列(高压微雾喷头或低压空心锥喷头)
    5. 管道过滤器与可拆式滤芯、压差表或堵塞指示器
    6. 压力传感器、流量计、液位计(消毒液或补水罐)
    7. 电磁阀/比例阀与回路分配阀组
    8. 水处理单元(加压前过滤、软化或反冲洗模块)
    9. 自动稀释/加药装置(可选,带计量泵)
    10. 4G/以太网网关或现场控制柜(含断点缓存)
    11. 太阳能+电池或UPS(若无稳定市电)
    12. 摄像头(可选,用于喷雾覆盖验证)
    13. 人机界面(本地触摸屏)与云平台
    硬件参数(量程、精度)
    1. 湿度传感器:量程 0–100%RH,精度 ±2%RH,分辨率 0.1%RH,响应时间 T63 ≤ 10s。
    2. 温度传感器:量程 -40–85℃,精度 ±0.3℃,分辨率 0.1℃。
    3. 氨气/CO2 传感器(环境监测):NH3 0–100 ppm 精度 ±1 ppm 或 ±5%F.S.;CO2 0–5000 ppm 精度 ±50 ppm。
    4. 高压泵:压力范围 20–70 bar(可选),流量 1–30 L/min(按系统规模),材质不锈钢或防腐涂层。
    5. 低压喷泵:压力 0.5–8 bar,流量可至 60 L/min,材质耐腐蚀。
    6. 喷头雾滴:高压雾化 10–50 μm;低压喷雾 50–120 μm(按型号)。
    7. 压力传感器:量程 0–10 MPa,精度 ±0.5%FS。
    8. 流量计:量程 0–100 L/min,精度 ±1–2%FS。
    9. 液位计(储罐):量程 0–3 m,精度 ±1–2%。
    10. 电磁阀响应:电压 DC12/24V 或 AC220V,响应时间 ≤200 ms。
    11. 控制器:支持 PID、模糊逻辑,I/O 数量按节点定制,支持 Modbus、MQTT、HTTP(S)。
    12. 通信模块:4G LTE Cat-1/Cat-4 或 NB-IoT(视网络环境),带本地缓存 ≥16 GB。
    方案实现
    1. 需求确认与现场踏勘:明确养殖种类、棚舍体积、通风形式、现有暖通系统、水源与电力条件,确定分区与喷头布点;
    2. 设计方案与水力计算:根据目标湿度、蒸发量、通风换气率计算所需雾化量、喷头间距与泵参数;兼顾喷雾覆盖率与地面湿润阈值,避免地面持续积水;
    3. 设备选型与采购:选耐腐蚀材料,喷头可快速更换,泵具备过载保护与软启动功能;配置预处理过滤器与反冲洗装置;
    4. 安装与调试:按设计布设管路、喷头与传感器,完成电气与通信接线;对每个喷头做覆盖测试并记录实际雾量;完成控制器 PID 参数整定与联动逻辑配置;
    5. 试运行与策略优化:在不同气象与养殖负荷下运行 2–4 周,记录湿度、温度、喷雾耗水量与动物表现;调整 PID、定时策略与分区优先级;
    6. 上线运行与培训:导入云平台,配置报警策略、权限与维护计划;对场内管理人员进行操作与维护培训;
    7. 维护与备件:建立滤芯、喷头与泵维护周期,设备件库存与清洗 SOP。
    数据分析
    1. 实时面板展示:每分区温度、湿度、喷雾状态、泵压力、流量与液位;2. 历史曲线:小时/日/周/月湿度与喷雾运行统计;3. 用水与用药统计:统计消耗量并给出节水优化建议;4. 故障分析:喷头堵塞、泵频繁启停或压力异常的异常趋势检测;5. 养殖绩效关联:将环境数据与动物体重增速、料肉比、发病率等数据对接分析,评估控制策略效果;6. 能耗分析:泵能耗、供电稳定性与节能建议。
    预警决策
    1. 湿度超上限或过低报警:自动停止/开启喷雾并通知运维;2. 压力过低报警:提示泵故障或过滤器堵塞;3. 流量异常报警:提示管路漏水或喷头故障;4. 液位低报警:提醒补水/补液;5. 氨气或CO2 超标报警:建议增加通风或减少密闭喷雾;6. 设备故障报警:泵、电磁阀、控制器异常自动派单;7. 多参数联动告警:如湿度高同时氨气高,提示可能通风不足或粪污堆积需处理。
    方案优点
    1. 精准控湿,提升动物舒适度与生产性能;2. 节水节能,按需喷雾与用水统计实现成本控制;3. 降低粉尘与气传病传播风险;4. 自动化运维与远程管理降低人工强度;5. 可扩展消毒或添加营养/驱虫剂的加药功能(严格管控残留);6. 分区控制避免整体过湿,兼顾不同生长阶段需求;7. 数据驱动优化运行策略。
    应用领域
    猪、牛、羊、家禽(鸡、鸭、鹅)、育雏育成区、育肥舍、温室苗圃及兽医隔离区等需要湿度调节、降温或粉尘控制的养殖场景。
    效益分析
    1. 提高动物成活率与生长速度,降低疾病发生率,从而提升经济效益;2. 精准控制减少药物与消毒剂过度使用,降低残留风险与成本;3. 降低人工管理成本与劳动强度;4. 通过节水与能耗优化降低长期运行费用;5. 数据记录有助于质量追溯、认证与监管合规。
    国标规范
    1. 畜禽养殖场环境保护相关规范;2. 畜禽场通风与换气设计规范;3. 电气设备安装与安全规范;4. 给排水与消毒管理规范;5. 相关农业与动物卫生行业技术标准。
    参考文献
    1. 养殖舍环境控制与动物福利技术资料;2. 喷雾与雾化工程技术手册;3. 现代养殖自动化控制与数据分析研究论文;4. 喷头与高压雾化系统设备说明书与工程案例。
    案例分享
    某肉鸡育成场采用本方案高压细雾系统,结合通风与温控实现湿度目标区间控制,系统上线 6 个月后育成期平均日增重提升 6%,料肉比改善 4%,呼吸道异常与羽毛问题显著减少;同时通过按需喷雾与用水统计,月度用水量下降约 18%,整体运行成本下降,管理效率大幅提升。
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