[发明专利]一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法

说明书

本发明公开了一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法，所述控制系统包括：温湿度传感器、养殖环境温度动态需求模块、环境控制器和环境调控执行机构；其中，环境控制器分别连接养殖环境温度动态需求模块和温湿度传感器，环境调控执行机构连接环境控制器，并根据环境控制器的命令执行相应环境调控；所述调控方法根据畜禽养殖环境温度动态设定模型、基于GM(1，1)模型的畜禽舍养殖环境温度预测系统和基于GM(1，1)模型的灰色预测模糊系统控制养殖环境温度。本发明解决了畜禽舍内温度难以及时调控、调控适应性差及不能做到防患于未然的问题，克服了畜禽舍基于检测结果的反馈式调控的局限。

技术领域

本发明涉及农业环境控制技术领域，特别是涉及畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法。

背景技术

高密度、大规模舍饲环境下，适宜的养殖环境是影响畜禽健康和生产性能的关键因素，也是保障其发挥遗传潜力和生产效率的基础。复杂多变的气候条件、畜禽舍建筑设施、通风气流组织和饲养模式等都直接影响舍内环境，造成舍内环境的复杂和多样性，舍内热环境不均匀、温度波幅大、冷热应激等都影响畜禽机体的健康、生产性能、抗病能力和饲料转化率，规模化畜禽舍环境调控系统是保障舍内环境条件满足畜禽生活环境的关键。

近年来，国内学者对畜禽舍小气候环境调控系统提出了新的调控方法，如李立峰、武佩等的《基于组态软件和模糊控制的分娩母猪舍环境监控系统》(2011年)，王新政、韩玉杰等的《畜禽舍温度模糊自适应PID控制与仿真研究》(2012年)，宣传忠、武佩等的《基于自适应模糊神经网络的畜禽舍环境控制系统的研究》(2013年)，马从国、胡应占等的《国内猪舍小气候环境调控系统研究进展》(2014年)，柴钰、于全刚的《基于模糊PID解耦算法的多功能禽舍环境控制系统设计》(2014年)，马从国、胡应占等的《国内鸡舍小气候环境调控系统研究》(2015年)，刘艳昌、张志霞等的《基于EPGA的畜禽舍环境模糊智能监控系统》(2017年)。

现有的畜禽舍环境调控系统主要通过在舍内布置温、湿度等传感器监测舍内环境状况，用传感器监测到的舍内某点温度或几个点的平均温度信号与舍内设定值比较，然后通过控制算法等调控策略来调控通风模式的运行及切换、湿帘降温系统和加热装置的运行来调控舍内小环境。这些调控系统主要以PID控制、模糊控制、神经网络和专家系统控制算法等调控策略应用于畜禽舍环控系统中，这些畜禽舍环境调控系统的应用促进了环境调控的自动化水平，使畜禽舍内环境在一个相对适宜畜禽生长的范围内，降低了人工劳动强度，提高了养殖的经济和社会效益，促进了畜禽养殖产业的发展。

然而，随畜禽饲养规模的不断增加，且高产品种畜禽对养殖环境温度波动等应激的适应能力弱，通过舍内定点传感器检测到的温湿度信号是否符合舍内环境要求来进行下一步的控制，均是基于环境参数检测结果的反馈式环境调控方法，基于环境参数检测结果的反馈式环境调控方法存在以下问题：

(1)调控温度为限定值，难以实时精准调控，不能满足不同生长阶段对环境温度的需求：畜禽舍内环境温度的设定值一般为几个或多个特定的温度临界值，不能按照畜禽生长不同阶段的需求科学设置温度值；

(2)难以及时调控舍内环境，存在滞后性，控制效率差。用传感器监测到的舍内该时刻的环境参数为指标，反馈调控下一时刻的舍内环境状况，研究表明，畜禽舍热环境系统变化具有动态性、时变性和不确定性等特点，根据可测定的被控量温度信息确定控制量，对于畜禽舍环境滞后过程这一复杂对象，被控量的变化不能及时反应控制量的变化，环境调控策略与舍内环境状况相比具有明显的滞后性，无法根据被控量温度变化趋势的预测来相应的调整控制策略，控制效率差。舍内局部环境已经不在适宜畜禽生长的范围内，但环境调控系统接收到的信号还在适宜环境范围内，环境调控系统未能进行及时调控，致使舍内局部环境下的畜禽长时间在冷热应激环境下，易导致呼吸道疾病的发生；