自动化笼养鸡智能控制系统设计

严森泉

（罗定职业技术学院，广东云浮527200）

在实际应用过程中，自动化笼养鸡智能控制系统将自动化粪便清理、智能化喂食、自动化环境控制等技术进行有效结合，将全自动化养鸡设备有效应用其中，设计了传感器数据采集模块以及时钟模块，有效提升了自动化笼养鸡智能控制系统研制水平。

1 自动化笼养鸡智能控制系统概述

随着畜牧业的快速发展，在畜禽养殖生产中，畜禽病毒疾病传播现象较为严重，给人们的健康造成了一定威胁。为了满足市场需求，畜禽养殖逐渐向自动化以及集约化方向发展，自动化笼养鸡智能控制系统一定程度上可以实现家禽粪便自动清理、自动调节环境因素、自动化给料作业、饲料自动化配置等功能，通过设计完善的软硬件设备，将实时控制、监测鸡场内环境因素，确保鸡只健康生长。传统养鸡场工作量大，主要以人工方式进行，会增加养鸡场的运行成本，而将智能控制系统应用其中可智能控制鸡舍，为鸡只营造良好的生存环境，提高养殖效率，降低人力成本。自动化笼养鸡智能控制系统主要从传送带式自动清粪、自动喂料机系统以及通风换气系统等几个层面进行工作，通过密切关注场内检测数据的具体情况，可实现各模块输出参数与养殖工艺要求的融合，实现家禽规模化饲养［1］。

2 自动化笼养鸡智能控制系统总体设计

在自动化笼养鸡智能控制系统总体设计环节，主要以模块化设计为主，将传感器数据采集模块、CPU（Cen⁃tral Processing Unit，中央处理器）控制模块以及时钟模块等进行有效结合。其中，传感器数据采集模块又涉及不同的模块，包括温湿度检测模块、光照度模块、通风换气模块、自动清粪模块以及自动喂料模块等。在设计过程中需对控制核心进行设定，通常情况下会选择单片机，并密切关注传感器的运行情况，将获取的相关温度以及湿度信息等进行有效结合，对其进行集中分析处理；要充分结合养鸡现场实际情况，将控制驱动模块以及相关的硬件设备进行综合分析，以此完成自动化操作。其中，定时模块的重要性较为显著，主要具有发出信号的功能，与控制器保持联系，并发出信号；在完成自动清粪的环节，主要是借助驱动模块来实现，由控制器对其进行控制；工作人员可以根据显示模块实时对养鸡场相关的各项参数信息进行审查，为后续工作的进行奠定基础。采取这种自动化控制方式可以降低工作人员工作量，减少人为操作误差，有效提升养鸡场的养殖效率与质量［2］。

3 自动化笼养鸡智能控制系统硬件设备设计

3.1 传感器数据采集模块设计

3.1.1 湿度检测模块设计。从湿度检测模块设计角度进行分析，其主要实现的是对鸡舍的湿度进行实时监测。在此环节需科学选择检测元件，通常选用DHT11数字温湿度传感器，该检测元件的引脚数量一般为3个，数据传送脚数量一般为1个，其中分布有1个I/O口。对该数字温湿度传感器进行测试得到，数字温湿度传感器的湿度测量范围在20%～90%RH，测量精度为±5.0%RH。

3.1.2 温度检测模块设计。从温度检测模块角度进行分析，首先需要掌握鸡笼的层数以及间距，层数3层、间距45 cm左右为最佳。在温度检测过程中，会受诸多因素影响，因此，为保证数据检测结果的真实性，在传感器布置过程中可采用多点立体式的布置方式，并对所测量的鸡舍温度数值进行记录。另外，在选择检测元件的过程中要坚持科学性基本原则，选用DS18B20温度传感器，并合理设定传感器测温范围，一般以-55～125℃为最佳。DS18B20温度传感器的优势较为显著，在具体应用环节中，能向MCU（Micro Control Unit，微控制单元）返回温度测量值，采用单线接口的方式将地址信号进行返回，以多点立体式布置的方式与MCU保持密切联系，可有效保证温度检测地址的准确性。

3.1.3 自动清粪模块设计。从自动清粪模块角度进行分析，在该项模块设计过程中，采用层叠式养殖，密切关注最底层鸡粪的状态，与收集仓保持连接。在实际输送环节以带式输送方式为主，收集最底层鸡粪并用带式输送方式输送鸡粪到收集仓。这种输送方式的优势较为显著，可及时清理干净粪便，缩短养殖场内家禽粪便滞留时间，减轻工作人员的工作压力，减轻粪便臭气污染，降低蚊蝇密度，可以阻断病菌传播源，最终减少面源污染。清粪系统的应用可以提升养鸡场的运行效率与质量，以每层错开的方式，充分结合最底层巷道式输送带的运行情况，使粪便集中在最底层的巷道式输送带上，主机机架上的电机带动减速机，在带动输送带时借助减速机实现有效输送。同时，为了保证清粪的质量，要根据输送带末端的实际情况，清理刮粪板，必要可以进行水洗，以完成清理鸡舍粪便［3］。

3.1.4 通风换气模块设计。从通风换气模块设计角度进行分析，在实际设计过程中，需要密切关注室内传感器具体的运行情况，将PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）有效应用其中，通过PLC控制系统采集室内传感器数据，并对其进行集中处理。这种通风换气模块设计的优势较为显著，程序较为简单，主要是控制风机及加湿机。但在实际应用过程中存在一定难度，主要体现在传感器的布置上。因此，为了保证数据传输的稳定性，首先需确保传感器设置的科学性，要充分结合室内各点数据的实际情况，对其进行测量，对于存在测量不均衡的现象要及时进行处理；其次要注重加强通风换气模块的设计工作，关注室内温湿度等传感器运行的具体情况，并对其进行实时监测，以保证进入鸡舍的空气能充分混合均匀，对此，需通过PLC控制风机等设备对室内温度等进行有效控制，以此营造良好的鸡舍环境。

3.2 MCU模块设计

从MCU模块设计角度进行分析，首先需要选择最佳的控制器，通常选择89C51单片机，对该单片机的引脚数量进行时设定，总数为40个，并对89C51单片机的I/O口的数量进行控制，总共32个，且主要以双向输入输出为主。该单片机主要为16位定时器，定时器数量设定为2个，计数器的数量与定时器的数量相同，其中89C51单片机为2级中断结构，中断结构数量为5个，工作电压为5.0 V。

3.3 时钟模块设计

从时钟模块角度进行分析，要科学选择时钟芯片，一般多选用DS1302芯片，该芯片的优势较为显著。对该时钟电路进行分析可以发现，其功耗较低，在实际应用过程中可以体现出节能环保的基本原则，应用效果较为显著。在时钟模块设计中，应将年、月以及日进行全方位展示，并确保可以详细地精确到时、分以及秒，以此实现对鸡舍情况的实时监测。

3.4 继电器驱动模块设计

从继电器驱动模块角度进行分析，其主要作用是对设备的开闭进行控制，采用单片机对其进行控制，密切关注输入高电平以及低电平的状态，从而准确完成设备的开启以及关闭。在实际设计过程中，涉及单片机控制端输入高电平以及低电平2种形式，以前者为例，要对三极管的运行情况进行分析，此时需将三极管保持在导通状态，充分结合光耦内部二极管的运行情况，并对其进行监测。此时若发现有电流流过，则随即关注光耦右侧的变化情况，关注三极管的状态，主要以导通的形式存在，并借助固态继电器实现对电器设备工作进行控制。针对后者，此时需监测三极管的状态，当输入低电平时将处于断开状态，关注光耦内部二极管的运行情况，与第一种情况相关的是未发现有电流流过，随即掌握光耦右侧三极管的状态，可以发现此时处于断开状态，这一环节主要是将电器设备进行断开处理，仍需借助固态继电器来完成控制。继电驱动模块设计一定程度上会受不同环境驱动的影响，在这种情况下控制风机以及空调的数量也将呈现出差异性［4］。

3.5 自动喂食模块设计

从自动喂食模块角度进行分析，在实际应用过程中，为充分发挥自动喂料机技术的优势，应密切关注分料机构以及行走机构的实际情况，将二者进行有效结合。自动喂食模块主要由储料仓以及送料机构构成，其主要是借助电控系统实现自动控制，自动完成送料以及出料，并与自动供水系统进行结合，一定程度上提升了自动化笼养鸡智能控制系统的运行水平。自动喂食系统具有一定优势，其可对喂料量进行控制，对出料口的打开时间进行设定。当存在剩余饲料时，此该设备会通过搅龙末端回收，可以防止出现饲料浪费的问题。

4 结语

自动化笼养鸡智能控制系统研制方式较为复杂，在实际设计过程中，应注重实现自动化喂食—粪便清理—养殖通风换气—自动温控—自动捡蛋等作业的全程自动化系统，一定程度上减少人力、物力以及财力资源的消耗，缩短养殖场内家禽粪便滞留留时间，减轻污染。