Система регулирования температуры пола животноводческого помещения

 

Изобретение относится к области промышленного животноводства. Цель изобретения -повьшение естественной резистентности и продуктивности живот ных. Система включает сектор обогрева 1 с дном 2, размещенный в помещении 3. На дне 2 с помощью упоров 4, оснащенных шарнирами 5, закреплен пол 6 с нагревательными элементами (НЭ) 7. Пол 6 взаимодействует с датчиками положения 11 пола, НЭ 7 через исполI нительные механизмы 8 и регулятор 9 температуры связаны с блоком управления -10. Б Центре сектора обогрева 1 установлен постоянно работающий НЭ - концентратор 13., имеющий исполнительный механизм 12. При понижении температуры в помещении, ниже комфортной, животные сосредотачиваются в зоне концентратора 13. Пол 6 изменяет свое положение и взаимодействует с датчиком положения 11 пола. Сигнал с датчика положения 11 поступает в блок управления 10. Из блока управления посьшается сигнал на включение дополнительных НЭ 7 с Животные рассосредотачиваются в зоны периферийных ИЗ 7. Если температура в помещении превышает максимально комфортную, то животные выходят из сектора обогрева или занимают периферийную зону сектора. Пол 6 принимает первоначальное положение . Дополнительные НЭ 7 отключаются . Система позволяет снизить энергозатраты на отопление помещения за счет жесткого контроля необходимой по технологии температуры. 1 з.п, ф-лы, 6 ил. 1 табл. ,1 S

(19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .. М». . РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3970?? О/30- ) 5 (22) 09,09.85 (46) 15.11,87. Бюл, )= 42 (71) Алтайский научно-исследовательский и проектно-технологический институт животноводства (72) Н.И.Капустин и А.И,Король (53) 62).655.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) 873219, кл. G 05 D.23/19, А 01 К 1/02, 1980.

Плященко С.И., Хохлова И,И. Микроклимат и продуктивность животных. Л,: Колос, 1976, с. 182-197, (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО ПОМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к области промьппленного животноводства. Цель изобретения — "повьппение естественной резистентности и продуктивности животных. Система включает сектор обогрева 1 с дном 2, размещенный в помещении 3. На дне 2 с помощью упоров 4, оснащенных щарнирами 5, закреплен пол

6 с нагревательными элементами (НЭ)

7. Пол 6 взаимодействует с датчиками положения 11 пола. НЭ 7 через испол(Я) 4 )" 24 1" 13/10, В 66 В 5/14, А О) К 1/02 нительные механизмы 8 и регулятор 9 температуры связаны с блоком управления 10. В центре сектора обогрева 1 установлен постоянно работающий НЭ концентратор !3., имеющий исполнительный механизм 12, При понижении температуры в помещении, ниже комфортной, животные сосредотачиваются в зоне концентратора 13. Пол 6 изменяет свое положение и взаимодействует с датчиком положения 1) пола. Сигнал с датчика положения 11 поступает в блок управления 10, Из блока управления посылается сигнал на включение дополнительных НЭ 7. Животные рассосредотачиваются в зоны периферийных .НЭ 7.

Если температура в помещении превьппa- ет максимально комфортную, то животные выходят из сектора обогрева или занимают периферийную зону сектора.

Пол 6 принимает первоначальное положение. Дополнительные НЭ 7 отключаются. Система позволяет снизить энергозатраты на отопление помещения за счет жесткого контроля необходимой по технологии температуры. 1 з,п. ф-лы, 6 ил. 1 табл.

1352156

Изобретение относится к промышленному животноводству и может быть использовано при содержании животных в условиях промышленного производства сельскохозяйственной продукции.

Цель изобретения — повышение естественной резистентности и продуктивности животных, На фиг.l изображена принципиальная конс руктивная схема предлагаемой состемы; на фиг,2 — принципиальная схема блока управления; на фиг,З— алгоритм работы блока управления; на фиг,4 — расположение нагревательных элементов, вид системы сверху; на фиг.5 и 6 — то же, вид сбоку (расположение животных в секторе обогрева), Система включает сектор 1 обогрева с дном 29 размещенный в помещении

3. В секторе 1 обогрева на дне 2 уста-20 новлены упоры 4, на которых посредством шарниров 5 закреплен пол 6 с нагревательными элементами 7. Нагревательные элементы 7 через дополнительные механизмы 8 и регулятор 9 температуры соединены с блоком 10 управления и датчиками 11 положения пола 6.

Кроме того, регулятор 9 температуры соединен с исполнительным механизмом

12 и нагревательным элементом — концентратором 13.

Блок 10 управления содержит предохранители ПР 1 и ПР 2, реле 1РП, 2РП и ЗРП, выполненные с замедлением при срабатывании, и магнитные пуска- 35 тели 1Мп, 2МП и ЗМП.

Система работает следующим образом.

При нахождении животных в секторе

1 обогрева на пол 6 действуют нагруз- 40 ки, причем, если нагрузки равномерно распределены, то пол 6 не изменяет своего положения относительно датчика 11 положения пола 6, в результате чего температура пола в помеще- 45 нии не изменяется, При неравномерной нагрузке на пол

6 последний изменяет свое положение относительно датчика 11 положения, в результате чего последний подает сиг- 50 нал на вход блока 10 управления, который в соответствии с величиной и знаком поступившего сигнала вырабатывает сигнал управляющего воздействия. 55 !

С выхода блока 10 управления управляющего воздействия поступает на вход регулятора 9 температуры.

Регулятор 9 температуры в соответствии с величиной и знаком сигнала рассогласования подает сигнал на исполнительные механизмы 8 и 12,причем при концентрации животных в средней части сектора 1 обогрева блок 10 управления вырабатывает сигнал управляющего воздействия со знаком минус, а при рассредоточении животных ближе к краям сектора l обогрева вырабатывается положительный сигнал.

Нагревательный элемент — концентратор 13 служит для концентрации живот.ных в центре сектора l обогрева за счет более высокой его температуры.

При отсутствии животных в секторе

1 обогрева включен только нагревательный элемент — концентратор 13, Животные, находясь в секторе 1 обогрева, когда температура в последнем ниже комфортной, ложатся на нагревательный элемент — концентратор 13, Другие животные, стараясь уменьшить теплопотери, ложатся плотно друг к другу, Пол 6 под действием общей массы животных наклоняется к центру клетки, изменяя свое положение относительно датчика 11 положения, Датчик

11 положения подает на вход блока 10 управления сигнал о недостатке температуры, Блок 10 управления вырабатывает сигнал управляющего воздействия со знаком минус и величиной, соответствующей скорости изменения сиг-. нала от датчика 11 положения. Учитывая определенную инерционность подогреваемого пола и сектора обогрева в целом, подача сигнала управляющего воздействия осуществляется с некоторым шагом, пропорциональным скорости изменения сигнала от датчика 11 положения пола 6, Нагрев пола 6 осуществляется до температуры, не превышающей максимальную комфортную для данного вида животных, При рассредоточении животных положение пола 6 относительно датчика 11 положения изменяется в обратной последовательности и датчик 11 положения подает сигнал на вход блока 10 управления о превышении температуры.

Блок 10 управления вырабатывает сигнал управляющего воздействия со знаком плюс и величиной 9 соответствующей скорости изменения сигнала от датчика 11 положения пола 6.

Блок 10 управления работает по следующей программе. При замыкании кон1352156 тактов датчика 1! палажения в пепи реле 1РП замыкаются контакты в цепи магнитного пускателя 1ГП! и включаются нагреватели первой секции. При за5 мыкании контактов датчика 11 положения в цепи реле ?РП замыкаются контакты в цепи магнитного пускателя 2МП и включаются нагреватели второй секции при включеннь:х нагревателях первой 10 секции. При замыкании контактЬв датчика 11 положения в цепи реле ЗРП замыкаются контакты в цепи магнитного пускателя ЗИП и включаются нагреватели третьей секции при включенньгх 15 нагревателях первой и второй секций, Температура концентратора 13 выше, чем температура нагрева пола 6, что обеспечивается введением дополнительного нагревателя, 20

Рассмотрим наиболее характерные случаи работы системы.

При отсутствии животных в секторе

1 обогрева включен нагревательный 25 элемент — концентратор 13. Животные, находясь вне сектора или в секторе при температуре ниже комфортной, стремятся занять место на концентраторе

13, Концентратор 13 не способен умес- gp тить всех животных и последние, стремясь лечь плотно друг к другу, ложатся на пол, Пол 6 под действием массы животных спускается вместе с концентратором 13. Опускаясь, пол 6 взаимодействует с датчиками 11 положения, в качестве которых используются микропереключателн, герконы и т.п, С датчиков 11 положения сигнал поступает на вход блока 10 управления, По- 40 ступление,сигнала является следствием недостатка температуры для животных, После заикания цепи реле 1РП последнее своими замыкающими контактами (с задержкой на размыкание 1РП) включает магнитный пускатель 1МП, который включает нагревательный элемент пола 6. Кроме того, замыкающие контакты 1РП подготавливают цепи магнитных пускателей 2МП и ЗМП, При дальнейшем опускании пола 6, когда животные продолжают сосредотачиваться у более нагретого концентратора 13, замыкается цепь реле 2РП, последнее своими эамыкагощнми контактами с задержкой на размыкание 2РП включает магнитный пускатель 2МП, который включает второй нагревательный элемент пола 6. Замыкающие контакты (с задержкой на размыг ;ание 2Р11 J подготавливают цепь магнитного пускателя

ЗМП. 11ри последующем опускании пола

6, когда- замкнется цепь реле ЗРП,она своими замыкающими контактами ЗРП включает магнитный пускатель ЗИП.

При выборе мощности нагревательных элементов исходят из того, что последний создает температуру явно выше комфортной. Количество ступеней регулирования определяется количеством переключающих элементов на базе реле РП, причем система управления может быть выполнена и бесконтактно

При поднятии пола 6, когда животные рассредотачиваются относительна концентратора 13, размыкается цепь реле ЗРП. Реле ЗРП однако не разрывает некоторое время своик контактов в цепи магнитного пускателя

ЗМП, так как эта могло быть пере- . распределение животных (животные, находящиеся на периф .рии, встают, находят удобное место и ложатся в середину) ° Если за заданный промежуток времени ситуация не изменилась в обратную сторону, то цепь магнитного пускателя ЗИП разрывается, При дальнейшем поднятии пола 6 регулирование осуществляется аналогично вышеописанному.

При быстром поднятии пола 6 (допустим, что животные при раздаче кормов побежали к кормушке) цепи всех реле разрываются. Одновременно разрываются и цепи магнитных пускателей

МП, Величина задержки реле каждой последующей ступени больше, чем предыдущей, что обеспечивает практически мгновенное обесточивание при быстром уходе животных-.и не допускает необоснованных переключений при кратковременном перераспределении животных.

Скорость изменения расположения животных не прогнозируема и зависит от множества априорных факторов и факторов, обусловленных технологией содержания (кормление, испуг, санитарно-ветеринарные мероприятия и т.п.).

Регулирование с выдержкой по времени осуществляется с целью исключения -необоснованггых управляющих воздействий, что сказывается на долговечности системы управления (при незначительном перемещении пала 6).

При резком изменении положения пола 6 (от максимально опущенного до

1352156 максимально поднятого) разницей в величинах задержки реле разных ступеней обеспечивается практически мгновенное отключение нагревательных эле5 ментов, Нагревательный элемент — концентратор 13 — это специально установленный в ниде приманки в определенное место нагревательный элемент — кон- щ центратор животных, В таблице представлен развернутый циклический алгоритм работы (программа) блока 10 управления (п — количество включенных датчиКов положения, m — количество нагревателей блока 10. №№ Описание действий пп

1 Если и (1, то перейти к действию

4, иначе перейти к действию 2.

2 Если п 1, то перейти к действию

5, иначе перейти к действию 3.

3 Если п > m то перейти к действию б„

4 Отключить все элементы нагревателей и перейти к действию 7. 30

Включить нагреватели по мощности соответствующие количеству датчиков положения и перейти к действию 7, 6 Включить аварийную сигнализацию и перейти к действию 7.

7 Включить реле времени и перейти 4О к действию 1.

8 Конец, Представленный в таблице цикличес- 45

1 кий алгоритм имеет восемь действий. На. самом деле число выполняемых по этому алгоритму действий намного больше, но действия одинаковы и отличие заключается только в том, что большему количеству включенных датчиков положения соответствует большая мощность нагревательных элементов. 11ощность нагревательных элементов может определяться их количеством, 55

На фиг ° 3 представлен алгоритм работы (программа) блока 10 управления, где ромбами выделены блоки, в которых задается разветвление процесса, а прямоугольниками изображаются блоки,. в которых записываются результирующие действия. Выбор одного из двух приемников в каждом случае производится в зависимости от выполнения условия, записанного внутри ромба, Если условие выполняется, тЬ следует перейИ 1Ю ти к следующему блоку по стрелке Да если же условие не выполняется, то нужно перейти к следующему блоку по стрелке "Нет", От каждого прямоугольника исходит единственная стрелка, так как для каждого результирующего действия всегда существует только один приемник.

Нагревательные элементы (периферийные нагреватели) НЭ7, изображенные на фиг.4, располагаются коаксиально относительно концентратора 13, причем количество НЭ 7 колеблется от 1 до m в зависимости от заданного шага управления. Последовательность включения нагревательных элементов представлено в таблице и фиг.3 и 4.

Интервал времени, необходимый для включения следующего НЭ, зависит от теплопроводности р материала пола, его массы и;, мощности P нагревательных элементов и времени термонечувствительности животных, Поэтому интервал времени gt необходимый для включения следующего НЭ, может быть представлен в виде

= P((, m Р).

Время термонечувствительности животных зависит от их возраста и вида.

В зависимости от возраста поросят будет изменяться и время термонечувствительности, причем оно будет зависеть от динамики роста животных, уровня кормления и породы.

Таким образом, необходимо подстроиться под априорный характер изменений в организме животного и за счет использования реакции животного, уровня кормпления и вида животных, время термонечувствительности необходимо определить на основе опытных данных, Конструктивно датчик 11 положения пола 6 может быть выполнен в виде связанного с полом б кольцевого магнита, охватывающего стержень, снабженный магнитоуправляемыми контактами, При изменении положения пола 6 относительно дна 2 изменяется и положение кольцевого магнита (кольцевой

1352156 магнит перемещается относительно стержня с магнитоуправляемыми контактами в осевом направлении с постоян- ным зазором), Магнитоуправляемые KQH такты замыкают цепь соответствующего

H3 °

Датчик 11 положения обеспечивает включение нагревателей той мощности, которая в данный момент обеспечивает

- требуемую температуру пола 6.

Упор (йлг.5) жестко закреплен на дне 2 и обеспечивает крепление пола

6 на шарнирах 5 на заданном удалении от дна ?. Пол 6 (Фиг.1) подпружинен.

Он изменяет свое положение:под действием массы животных поворачивается на шарнире 5. Подпружинивающие элементы выполнены с возможностью регулирования жесткости в зависимости от общей массы животных.

При рассредоточенном положении животных температура понижается, а при скрученном повышается, причем изменение температуры пропорционально вре- 25 мени изменения расположения животных, Последнее обусловлено тем, что быстрая реакция животных соответствует большему отклонению температуры от оптимальной для животных, Некоторое 30 колебание температуры от оптимальной развивает механизм терморегуляции животных и в конечном итоге повышает естественную резистентность животных. .По мере вырастания животных понижает- .

35 ся температура воздуха в секторе обо" грева, что ведет к снижению энергозатрат.

При создании температуры, соответствующей раздельному лежанию поросят, повышены энергозатраты на отопление помещения, кроме того, поросята изнеживаются, снижается их резистент" ность, а при скученном расположении поросят температура ниже комАортной, что при длительном воздействии сказывается на продуктивности.

Использование предлагаемой системы (по сравнению с известными) повышает естественную -резистентность и продуктивность животных, обеспечивае минимальные энергозатраты при оптимальном микроклимате содержания животных, а также оптимизацию температурного стресса животных.

@ормулаизобретения

1. Система регулирования температуры пола животноводческого помещения, включающая блок управления, нагревательные элементы, исполнительные механизмы и регулятор температуры, отличающаяся тем, что, с целью повышения естественной резистентности и продуктивности животных, система дополнительно включает сектор обогрева, пол которого выполнен подвижным, с возможностью взаимодействия с датчиками положения пола, связанными с входами блока управления, причем выход блока управления соединен с входом регулятора температуры, выходы которого подсоединены к исполнительным механизмам.

2. Система по и ° 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что пол сектора обогрева подпружинен и укреплен над полом животноводческого помещения посредством упоров, снабженных шарнирами, установленными со стороны прилегающей к полу сектора обогрева.

135?1 "j6

)352I56 фиа. б

Составитель Л.Пантелеева

Техред А.Кравчук Корректор М,йароши

Редактор А.Ренин

Заказ 5548/32 Тираж 660 Подписное..ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Ьсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4