金濯¹ ，曹元军²

(1．江苏畜牧兽医职业技术学院，江苏泰州 225300；2．紫琅职业技术学院，江苏南通 226002)

　　摘要： 针对全封闭的蛋鸡舍结构特点和室内环境因子不同于外界环境等问题，设计开发了全封闭蛋鸡舍环境调控系统。该系统以单片机LPC21 32为微控器，由上位机和智能监控点构成监控硬件系统，其执行机构由湿帘风机、喷雾等设施组成。该系统根据智能监控点传来的传感器所采集信息数据，通过一定算法分析决策，能够实现鸡舍内的温度、湿度、光照度、二氧化碳、氨气和硫化氢按照设定值自动调控。夏季试验结果表明：在封闭式蛋鸡舍试用的环境调控系统，对蛋鸡舍环境因子中的温度和湿度进行了调控试验，试验期间的蛋鸡的产蛋率比对照组高出约15％ ，说明设计的蛋鸡舍环境控制系统具有推广价值。

关键词：蛋鸡舍；单片机；环境控制
中图分类号：S831．4 9 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2009)09—0143—04

0 引言

蛋鸡舍在结构上是一个全封闭的系统，鸡舍内部环境受设计结构的制约和影响，形成了不同于外界环境的所谓“鸡舍小气候”，主要包括室内的温度、湿度、光照、二氧化碳、氨气和硫化氢等要素^[1-4]。鸡舍结构的全封闭性又决定了鸡舍与外界的物质与能量交换，进而会引起鸡舍小气候环境的变化，这种变化在一定程度上又会影响蛋鸡的生长及其产蛋率^[5-6]。由此，本文设计的鸡舍环境监控系统主要功能是实现鸡舍内温度、湿度、光照度和有害气体(二氧化碳、氨气和硫化氢)浓度等环境因子的智能监测和控制。

1 系统构建

本监控系统采用上位机周期性地向各个监测点发送监测命令，并接收各个监测点送来的数据，对所采集数据进行处理、显示和保存，且对专门控制湿帘风机(包括喷雾)单元发送执行指令，从而实现对执行机构的控制，如图1所示。

1．1 上位机

本设计上位机为PC机。上位机主要功能是：一是通过Rs一485串行通讯，向下位机发送数据采集命令，并可接收下位机传送的传感器所采集的数据；二是在上位机界面，设定下位机的地址分站号、时间、报警上下阈值和控制参数；三是对采集数据进行显示和数据库保存，并能发出执行机构所需指令；四是对历史数据进行查看，并可进行历史曲线显示、分析和打印等。

1．2 智能监控点

4个智能监测点和1个控制点即下位机，采用PHILIPS公司的ARM系列型号为LPC2132单片机，作为微控制器，采用8路开关量输出和环境因子数据输入。其中，环境因子数据包括温度、湿度、光强、二氧化碳、氨气和硫化氢等6个量。智能监控点的原理框图，如图2所示。

鸡舍温湿度控制是本课题的一个重要研究对象，鸡舍温湿度具有如下特点：非线性、分布不均匀性、时变性、控制时延性、多变量祸合性等。同时，执行机构(如湿帘风机)的动作也不仅仅影响某一个因子，如对有害气体(二氧化碳、氨气和硫化氢)浓度也有影响，因而对其实现精确控制具有一定难度，需要系统多方面的协调配合。因此，对该系统采取了全闭环控制的策略，即当室内温湿度升高时，传感器将采样到的值传至控制单元，控制单元通过与用户设定值比较，当偏差绝对值大于用户设定的偏置值时，发出指令使执行机构动作，其控制过程如图3所示。该闭环控制同样适用于对光照度和有害气体(二氧化碳、氨气和硫化氢)浓度等环境因子的调控。

智能监控点实现的主要功能如下：一是可以将采集来的数据在显示器上进行显示；二是可通过不同类型的传感器采集温度、湿度、光强、二氧化碳、氨气和硫化氢等数据，并能进行对温度、湿度、光强、二氧化碳、氨气和硫化氢等环境因子的控制，其中温度、湿度可先通过模糊控制算法进行控制；三是可以通过键盘设置参数，如声光报警，能接收上位机命令，实现参数设置和输出控制；四是可以通过串行通信接口接收上位机发送的命令，并把采集到的数据和控制信息传输至上位机，实现和上位机的通讯；五是实时时钟控制，可提供系统数据采集时间显示和按时间存储数据；六是可通过按键方式来进行手动／自动控制方式的切换；七是可以实时切换到对某一个或某几个监测量的调控。