环境控制的方法和设备技术

本文公开了控制一定的环境中环境参数的自动化方法、设备和计算机程序产品。一种公开的方法包括以下步骤：测量环境中的温度、相对湿度和风速值，以测量值为变量计算感受温度值，根据计算值控制环境参数。在某些实施方式中，特定的环境包括鸡场，以鸡的具体状态年龄或体重为变量计算鸡场中鸡所感受的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及环境参数的监测和控制，更具体地，涉及鸡场的环境控制。
技术介绍
当应用于鸡和其它动植物的物种和品种的生产周期时，环境控制提供了非常显著的收益。极端的环境条件导致死亡率增加，优化的环境条件则对于生长以及整体健康状态有积极的作用。例如，饲料转化和体重增加的比例可以通过环境控制而加以改善。对鸡场有着显著的影响的三个相互关联的主要环境参数是温度、湿度和风速。具体地，就热应激而言，在温度、湿度和禽类年龄或体重之间存在关联，就风冷(wind chill)而言，在风速、温度和禽类年龄或体重之间存在关联。与在鸡场内直接测得的温度相对称，禽类实际上承受的温度是所谓的感受温度。通常，当湿度增加时，鸡感觉较为温暖，当风速增加时，感觉较为寒冷。年龄，尤其是禽类的体重，也与这些参数的作用有直接关系。例如，小鸡对风冷很敏感，在有风的环境中很容易过冷。过冷导致的应激可以引起生产周期(正常情况下为5-8周)中体重增加的减少。传统的环境控制系统使用测量温度作为反馈控制回路(loop)的输入量，对鸡场内的通风降温进行控制或调节。通常，通过启动和关闭将空气沿鸡场纵向或横向吹过鸡场的风扇对鸡场进行降温。风通过风冷效应使禽类凉爽。空气还可以通过用水喷洒过的垫板(pads)送入，以进一步通过蒸发冷却过程来辅助冷却效应。尽管这种基本的控制可能将温度水平保持在某些极限之内，也可能在有限的幅度内并影响湿度水平，对湿度的有效控制需要耗资巨大的空调设备，因此通常农业行业不采用。有一个标准的，对于人类舒适水平的热应激公式。它描述温度(干球)、热指数(HI)和湿度之间的关系。图4显示了HI随温度和湿度水平变化的曲线图，以及HI＝T的曲线轨迹。美国气象局(the U.S.Weather Services)使用下列形式的含适合人类舒适水平的常数的热指数(HI)标准方程HI＝-42.379+2.04901523T+10.14333127H-0.22475541TH-6.83783×10-3T2-5.481717×10-2H2+1.22874×10-3T2H+8.5282×10-4TH2-1.99×10-6T2H2其中T＝环境干球温度()，与H＝相对湿度(％)热指数大于130(54.4℃)表示条件对人类极度危险。虽然需要在反馈控制回路中自动控制环境参数，由于标准热应激方程的复杂性，难以在单一的解决方案中对这些参数加以统一。而且，该标准方程是不稳定的，方程中常数的微小变化将导致该标准方程输出值很大的变化。因此，需要有一种改良的控制环境参数温度、相对湿度和风冷的方法和设备。另外，也需要有改良的用于控制鸡场内环境参数的方法和设备。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种控制一定的环境中环境参数的自动化方法。该法包括以下步骤测量环境中的温度、相对湿度和风速值，以测量值为变量计算感受温度值，根据计算的感受温度值来控制环境参数。该方法可以进一步包括以下步骤根据鸡的年龄计算最佳感受温度，和根据最佳感受温度计算鸡的冷、热应激极限。该方法可以更进一步包括以下步骤计算鸡所承受的应激水平，其中所述的应激水平以冷、热应激极限和感受温度的计算值为变量进行计算。该方法可以再进一步包括以下步骤计算所述的鸡在生产周期内的累积应激值。本专利技术的另一个方面是提供一种控制一定的环境中环境参数的设备。该设备包括存储数据和处理单元所执行指令的存储单元、和与存储单元相连的处理单元。处理单元已输入特定程序以获取与环境相关的温度、相对湿度和风速的测量值，以测量值为变量计算感受温度值，并提供用于控制环境参数的感受温度计算值。在本专利技术的再一个方面是提供包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述的计算机可读介质中记录有用于控制一定的环境中环境参数的计算机程序。计算机程序产品包括用于测量环境中的温度、相对湿度和风速值的计算机程序代码；用于以测量值为变量计算感受温度值的计算机程序代码；以及用于输出控制环境参数的感受温度计算值的计算机程序代码。附图说明本专利技术的特征和优选实施方式在下文通过实施例并参考下列附图加以阐述图1是用于监测和控制环境参数的系统的框图；图2是环境控制方法的流程图；图3是鸡场内环境控制方法的流程图；和图4是以相对湿度为变量，显示人类舒适水平的标准热指数曲线的温度变化图。具体实施例方式下文对监测和控制环境参数的方法和设备的实施方式进行说明。虽然对方法和设备的说明，具体地基于鸡场内的环境控制，本专利技术并不局限于这种用途，因为本专利技术的原理对于大量其它用途的环境控制具有普遍的适用性。例如，本专利技术的实施方式可以应用于多种动物和植物的农业生产环境。本专利技术的实施方式还可实施用于控制人类的舒适水平。如上文所述，由于标准热应激方程的复杂性，很难在单一的解决方案中对环境参数加以统一。在标准热应激方程产生的连续数值中，存在有热应激指数(或称为感受温度)与测量温度相等的点的轨迹。但是，轨迹上每个点的相应湿度值是不同的。一个有助于统一的适用解决方案是将在轨迹上某一个等值湿度值的所有相应测量温度定为相应的感受温度。为方便起见，将该等值湿度值定为相对湿度为50％。根据该定义，与相对湿度等于50％相应的测量温度(忽略风冷)等于感受温度。另外，该感受温度定义相应的相对湿度值还可以使用其它数值。这样，对于鸡的最佳工作温度而言，通常定义成一定的相对湿度值与禽类的年龄或体重下的相应温度，它可以换算成一系列相应的感受温度值。这种方法简化了确定鸡累积应激的计算，由于测得的数据的换算值都以50％湿度为基础测算。多重回归分析用于将湿度/温度方程的复杂性简化到最低程度，并确保所得到的常数满足感受温度(PT)在湿度恒为50％时等于T的要求。这有助于导出PT，其为湿度为50％时所感受的相应温度。简化温度和湿度的标准热应激方程所导致的误差，与测量实际参数中产生的误差、鸡场内环境条件的不均匀性所导致的误差、和标准方程中的固有误差是不显著的。标准方程中的误差源于对热指数(HI)实际数值的测算。例如，当湿度特别低或特别高时，固有误差增加。前述方法的优点是它让以实际测量温度、湿度、风速和禽类年龄或体重为变量的所测算禽类所感受的温度能够用于控制反馈回路，以监测和控制禽类感受温度与相应最佳环境条件进行比较下的应激水平。图1显示用于监测和控制环境参数的系统的框图。传感器接口120与温度传感器142、湿度传感器144和风速传感器146经由互联总线130相衔接。本领域的技术人员可认识到，也可以采用其它类型的传感器和其它的传感器与传感器衔接接口。例如，可以使用检测氨气水平的传感器，以便检测对禽类有不良作用因而影响其应激水平的氨气的水平。此外，由于传感器可以单独地与一个或多个传感器接口相连，对传感器进行网络连接并不是必要的。监测装置110与传感器接口120相衔接，并包括含有一个或多个微处理器的处理单元和用于储存软件程序和来自传感器的输入数据的存储单元。处理单元执行计算机程序，按指令向本机显示接口170、通信接口160和反馈控制接口150输出数据。存储单元可以包括一个或多个只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、快闪存储器和/或本领域公知的任何其他形式的存储器。存储单元或一部分存储器可以任选地集成在一个或多个微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制一定的环境中环境参数的自动化方法，所述的方法包括以下步骤：　　　　测量所述环境中的温度、相对湿度和风速的值；　　　　以所述的测量值为变量计算感受温度数值；和　　　　根据所述的感受温度值控制所述的环境参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：NJ巴雷特，BN比尔比，
申请(专利权)人：模拟帝私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]