Управление режимами работы вентиляционных систем животноводческих ферм

Большой объем данных, полученных по многим вопросам, связанным с животными, управлением стадом и человеком, если не использовать их в решениях о животных, обеспечении большого потока данных, ведении учета или оценке, не даст ожидаемых результатов. Породы в животноводстве сильно изменились с применением селекции и генных технологий. До 1980-х годов потребность в продуктах животноводства удовлетворялась заменой пород, скрещиванием и внутрипородным отбором. Но этот спрос в будущем должен быть удовлетворен с использованием новых методов, таких как искусственное осеменение и более специфические методы селекции. Геномная селекция предоставляет больше возможностей для более высокого уровня генетического прироста в секторе животноводства. 
Ведь в ближайшем будущем геномная племенная ценность будет рассчитываться по генетическому маркеру, а не по родословной и фенотипической информации. Карты генома домашней птицы и крупного рогатого скота завершены, и эти разработки открывают новые возможности для разведения животных и моделей животных. скрещивания и внутрипородного отбора. Но этот спрос в будущем должен быть удовлетворен с использованием новых методов, таких как искусственное осеменение и более специфические методы селекции. Геномная селекция предоставляет больше возможностей для более высокого уровня генетического прироста в секторе животноводства. Ведь в ближайшем будущем геномная племенная ценность будет рассчитываться по генетическому маркеру, а не по родословной и фенотипической информации.  Leakey сообщил, что особенно полезными будут тесты на основе ДНК для выявления генов или маркеров, влияющих на признаки, которые в настоящее время трудно измерить, такие как качество мяса и устойчивость к болезням. Но генетические ресурсы по-прежнему важны для помощи животноводству в адаптации к изменению климата [2]. Аборигенные породы служат генетической страховкой от будущих вызовов. В сочетании с современными репродуктивными технологиями существует возможность использования замороженной и хранимой зародышевой плазмы (банков генетических ресурсов) для поддержки мер по сохранению генетического разнообразия исчезающих видов. Помимо непосредственного применения технологически продвинутых репродуктивных процедур, современные подходы к неинвазивному эндокринному мониторингу играют важную роль в оптимизации успеха программ естественного размножения [5]. Отдельная категория тестирования потомства может быть разработана для ферм, которые собирают все данные в электронном виде и тщательно контролируют эти данные. Автоматизированный сбор данных наряду с проверкой отцовства предлагает существенные возможности для генетического улучшения общей экономической ценности. В настоящее время биологические образцы отправляются в лабораторию для проведения генетического анализа с целью выявления соответствующих генов, отвечающих за продуктивные параметры. Кроме того, селекционное разведение может снизить потребность в альтернативных методах.
Новые технологии в области компьютеров, биотехнологии и научные открытия в области питания и генетики жвачных животных обеспечивают основу для ускоренного прогресса в производстве молока для тех молочных фермеров, которые внедряют эти технологии. 10 лет назад большинство молочных фермеров сосредоточили свое внимание исключительно на методах животноводства. Использование компьютеров для управления фермами в молочном секторе началось еще в 1990-х годах во многих развивающихся странах. По мере разработки персональных компьютеров и резкого снижения их цен в последнее десятилетие все больше и больше фермеров стали использовать компьютеры самостоятельно. Но обычно компьютеры использовались производителями с более крупными фермами. Мелкие фермеры обошли эту технологию из-за ее стоимости и отсутствия у них знаний об использовании компьютеров в сельском хозяйстве. Было описано множество компьютерных программ, которым могут обрабатываться данные о молочных стадах. Некоторое компьютерное программное обеспечение предназначено для своевременного и непосредственного удобства фермеров. Таким образом, заводчик может оценивать ежемесячные партии данных, используя множество формул с высокой точностью, используя это программное обеспечение. Его также можно запрограммировать на годовой отчет для подробной оценки стада. В дополнение ко всему этому, ежедневный удои, потребление корма, проверка стельности, список осемененных коров могут быть запрограммированы для ежедневной работы. В последние годы наблюдается повышенный интерес к животноводству, что приводит к созданию интенсивных ферм. Единственным критерием непрерывности жизненного цикла этих интенсивных ферм будет максимальная рентабельность и конкурентоспособность на рынке. Эта концепция в основном связана с насильственным использованием знаний, технологии и управления в интенсивных хозяйствах и малых предприятиях и животноводческих организациях. Всякий раз, когда фермеры сталкиваются с какой-либо проблемой, чтобы обратиться в организацию для обучения новым решениям и абсолютному результату, скорее всего, они предпочитают поделиться с фермерами, которые более опытны для них [5]. 
Но развитые страны активно используют компьютер и Интернет, которые являются основным способом получения информации [4]. Между тем, в неразвитых или развивающихся странах несколько причин ограничивают использование компьютера и Интернета, в том числе высокие финансовые затраты, трудности с использованием технологий, потеря знаний для получения экономической выгоды, нерешительность в использовании новых технологий, отсутствие образования, строгая личность, плохая инфраструктура, нехватка личного опыта и мало времени на потраченное [6]. С другой стороны, общестрановое действие инструментов коммуникации достигает 80%, и этого достаточно, чтобы устранить большинство причин, о которых говорилось выше. Если фермер оценит преимущества использования компьютера и Интернета, он заменит эту технологию в управлении фермой.
Электронная система идентификации запущена в 1970-х годах. Однако действующие законы касаются визуальной, читаемой маркировки, наносимой на животное. Животноводам доступно множество технологий идентификации животных. Радиочастотная идентификация (RFID), вероятно, будет использоваться для идентификации крупного рогатого скота. Эти устройства имеют электронный номер, который будет уникальным для отдельного животного и связывает это животное с базой данных. Электронные ушные бирки, инъекционные транспондеры и болюсы с транспондером внутри в ретикулуме являются новейшей технологией для технологии идентификации животных. Многие типы меток (болюсы, ушные бирки, стеклянные бирки для инъекций) используются для подкожного размещения для идентификации животных. Эти системы работают, используя радиочастоту для отправки данных. Болюсы сохраняются в первых двух желудках жвачных животных и считаются безопасными для здоровья животных. Их можно вводить даже ягнятам после отъема на пятой неделе, а коэффициент удержания может достигать 100%. 
Инъекционные транспондеры, с другой стороны, могут быть легко применены после рождения [3], в то время как предпочтительные места различаются у каждого вида животных. Эти технологии (имплантаты, ушные бирки и болюсы рубца) доступны на рынке для животноводов. Все эти устройства имеют специальную систему микросхем для отправки данных на базовый компьютер для оценки. Эти устройства имеют некоторые специальные компоненты в своей системе, касающиеся хранения и оценки данных, используемых для оценки данных о стаде. Некоторые электронные метки имеют считыватель, который может принимать и сохранять множество необходимых данных для оценки. Некоторые теги работают, перенося номер в другую систему хранения для другого этапа оценки. Данные отправляются с использованием антенны для передачи данных в систему. С технологической точки зрения RFID-метки можно разделить на две категории в зависимости от полосы частот несущей: НЧ-метки (низкочастотные) работают на частоте 125–134,2 кГц, тогда как ВЧ-метки (высокочастотные) работают на частоте 13,56 МГц. Электронные весы могут быть оправданы как способ автоматического определения оценки упитанности. Еще одной технологией, которая очень полезна для фермеров, является электронная система взвешивания. Простая и мощная электронная система взвешивания, которая точно измеряет вес крупного рогатого скота. Таким образом, фермеры могут легко и непрерывно контролировать производительность крупного рогатого скота. Эти системы устанавливаются на дорожных поилках или скотомогильниках. Сохраненная информация отправляется на главный компьютер для оценки. Дополнением к этому является автоматический отбор, при котором крупный рогатый скот, участвующий в гонке, автоматически разделяется по возрасту, полу или весу.
Система автоматизации доения также используется в молочном секторе в 1990-х годах. В животноводстве необходимы подходящие объективные измерительные системы для быстрого и безопасного распознавания болезни, нормального цикла течки, тихой течки или стресса у животных [4]. Автоматическая система доения требует совершенно другой системы управления доением, кормлением, перемещением коров, поведением коров и выпасом, а также для обеспечения качества молока и здоровья животных. Электронные устройства или датчики — это инструменты, которые должны взять на себя визуальный осмотр человека на наличие отклонений от нормы. Для разработки датчиков для обнаружения аномального молока определение аномального молока по-прежнему является основным требованием.
Датчики присутствуют на рынке уже давно, но их использование в доильных системах является совершенно новым. Потому что во время дойки дояры оценивали молоко. Однако с развитием интеллектуальных доильных систем использование датчиков в доильных установках получило широкое распространение.
Доильные роботы, оснащенные датчиками для обнаружения признаков мастита, которые измеряют многие характеристики аномального pH молока, количество соматических клеток, кислотность молока, электропроводность молока и т. д., также могут учитываться доильными характеристиками системы, такими как производительность доильного зала, эффективность доения. и т.д. [5]. Простые автоматические устройства для извлечения чашек контролируют скорость потока молока от каждой коровы, и при достижении порогового значения доильный вакуум отключается, и система активируется для извлечения чашек из коровы. Дезинфекция сосков после доения является признанным компонентом многих стратегий борьбы с маститом. Многие фермеры обычно выполняют это вручную, используя либо распылительную трубку, работающую под давлением, либо погружную чашу. Измеритель поведения также установлен на доильных установках для наблюдения за животными. Измеритель поведения постоянно записывает время лежания, периоды лежания и активность отдельных животных. Наблюдения за поведением коров позволяют оценить благополучие животных в различных условиях окружающей среды и стрессовых ситуациях, а также репродуктивный статус и состояние здоровья [3]. Другие варианты использования разделительных ворот в системах автоматического управления.
Разделение крупного рогатого скота является рискованным и сложным мероприятием, которое необходимо выполнять часто. Если дояры также проводят разделение животных, эффективность доения и производительность доильного зала снижаются. Важным преимуществом является снижение необходимости и риска увольнения этой рабочей силы. Группировка и разделение крупного рогатого скота в большом стаде представляет собой огромную нагрузку для фермеров. Электронные разделительные ворота не распространены на многих животноводческих фермах [2].
Устранение труда, необходимого для разделения животных, может оказать существенное влияние на выполнение операций по обращению и управлению. В меньшей степени больные коровы должны быть доведены до сведения молочного фермера. В настоящее время для этой цели доступны некоторые датчики, но они не удовлетворяют всем требованиям. Когда оператор занимается отделением животных, другие задачи не выполняются, и производительность снижается. При больших стадах идентификация и отбор особей являются основными задачами. Автоматическая вытяжка обычно не устанавливается на многих молочных фермах. Технология электронного языка дает фермерам больше преимуществ во многих аспектах [4]. В электронном языке используются потенциометрические химические датчики. Матрица включала датчики с мембранами из пластифицированного ПВХ с перекрестной чувствительностью к неорганическим и органическим катионам и анионам, датчики из халькогенидного стекла, хлорид-, калий- и натрий-селективные электроды и стеклянный рН-электрод. Автоматические доильные системы с использованием недавно разработанных датчиков (NIR, SCC и LDH и т. д.) обеспечивают гораздо более быстрые и эффективные результаты. Многие поисковые исследования биосенсоров для диагностики мастита продолжаются.
Существует множество датчиков, которые используются для производства молока хорошего качества. Более быстрые результаты были достигнуты при использовании микрочиповых технологий. Кроме того, с помощью этих технологий вы сможете более успешно диагностировать мастит с помощью более эффективных тестов и результатов с более широким углом обзора и более точными результатами. Все эти тесты обеспечивают быстрое выявление мастита. Проводимость молока и внешний вид молока широко используются в хозяйствах. Но другие методы дают еще одно раннее обнаружение мастита для быстрого и точного решения о лечении болезни.
Ряд других методов, использующих видимый и другие световые спектры, показал себя многообещающим в обнаружении аномалий молока и измерении различных компонентов молока. 
Компьютерный программист разработал множество программ, чтобы сделать фермера лучшим вариантом для приготовления рациона. Оптимальные программы кормления могут быть выполнены для расширенных параметров, таких как живой вес, скачки, период лактации и информация о запасах корма для животных. Эти программы используют данные Национального исследовательского совета по кормам для животных и содержанию кормов.
Различные системы автоматизированного кормления животных будут использоваться на многих крупных молочных фермах для повышения производительности. Они будут состоять из комплексных систем, включающих все этапы кормления, подготовки корма, оборудования для смешивания и установки для раздачи корма. Компоненты корма, такие как трава и кукурузный/кукурузный силос, а также минеральные корма и кормовые концентраты, загружаются, смешиваются и доставляются на кормовой стол, созданный системами. Системы автоматизации состоят из панели управления, программируемого диспетчера команд, весов, интерфейса связи и, наконец, всего необходимого оборудования для организации процесса кормления и предоставления корма животным каждой возрастной группы. Кормушки для телят с компьютерным управлением имеют много преимуществ по сравнению с традиционными методами кормления телят. Телята довольно легко учатся использовать систему кормления молоком с компьютерным управлением, и эта технология обеспечивает значительное снижение трудозатрат (73%). Эти системы можно комбинировать с системой автоматического взвешивания и наблюдения за здоровьем телят. Телята, выращенные в групповом загоне, получали лекарства меньше дней, чем телята в клетках, которых кормили заменителем молока из ведер два раза в день. Электронная система кормления концентратами гарантирует, что каждая корова получает точное количество корма в нужное время. Раздатчик корма с ленточным кормораздатчиком — идеальное введение в концепцию автоматических систем подачи корма. Маленькая, гибкая, экономичная — комбинация конвейерной ленты и скользящего скребка. 
Гротманн и др. сообщил, что различные технические подходы к автоматизации. Сообщается, что это стационарные системы, такие как ленточные конвейеры, и мобильные системы, такие как самоходные или рельсовые кормораздатчики. Помимо подходов к автоматизации системы кормления, датчики активности рубца являются очень популярными инновационными технологиями для животноводов, позволяющими уменьшить нарушения обмена веществ. Когда у чувствительных коров наблюдается нарастающий ацидоз, это позволяет фермеру скорректировать кормление, чтобы предотвратить серьезные проблемы.
Многие электронные датчики могут использоваться для определения рН и температуры рубца крупного рогатого скота. В частности, болюс рубца может работать непрерывно 100 дней, а данные сохраняются каждые 15 минут для будущей оценки.
Жвачная активность является хорошим индикатором состояния здоровья крупного рогатого скота. Определенный уровень благополучия является предпосылкой для размышлений, возбуждение и стресс, состояния тревоги и различные заболевания тормозят размышления. Еще один датчик, используемый для сбора данных о движении челюстей коровы для оценки жевательной активности. Этот датчик работает по тому принципу, что изменение давления животного не определяется при открывании и закрывании рта.
Большую опасность для животноводства представляет вспышка болезни. Заболевание может быстро распространяться в закрытых условиях. Многие заболевания имеют специфические сигналы для обнаружения, животные должны искать признаки стресса, болезни и повреждений, вызванных многими агентами. Они предупреждают персонал или, возможно, другие системы, чтобы найти пострадавших животных и идентифицировать их, сообщить в ясли до того, как проблема распространится. Болезнь животных имеет серьезные экономические последствия для производительности фермы. Государственные учреждения и частные группы работают вместе, чтобы помочь отдельным лицам в удовлетворении интересов общества в профилактике и борьбе с болезнями. Правильное время выявляет заболевание на 3-5 дней раньше, снижает затраты на лечение, снижает уровень смертности, повышает эффективность производства. Производство, качество продукта, состав продукта, состояние тела и поведение являются хорошими показателями состояния здоровья животных. Внимательно отслеживая нормальные изменения схемы, фермеры обеспечивают состояние здоровья животных. Многие фирмы предоставили программы, разработанные и предоставленные продуктами для сбора и анализа данных для мониторинга поведения животных, для лучшей системы раннего обнаружения. Для контроля состояния здоровья каждой коровы на корову устанавливаются датчики. Сенсорные сети состоят из нескольких крошечных недорогих устройств и представляют собой логически самоорганизующиеся специальные системы. Роль сенсорной сети заключается в мониторинге параметров здоровья животных, сборе и передаче информации на другие узлы-приемники. Датчики, которые собирают такие данные, как температура, pH и т. д., получают много данных, поэтому есть возможность передавать данные через определенные промежутки времени. Разработано много новых сенсорных технологий, которые будут полезны для здоровья и поведения животных.
Другой результат использования датчика - результат эксперимента, в котором температурный датчик, встроенный в болюс, помещали в рубец коровы. Оценка поведенческих показателей благополучия животных на ферме является сложной задачей, но растущая доступность недорогих технологий делает возможным автоматический мониторинг поведения животных. Кроме того, поведенческие показатели, такие как проявления агрессии или стереотипного поведения, являются важными индикаторами проблем с благосостоянием. Таким образом, включение основанных на поведении критериев благосостояния необходимо для общей оценки благосостояния.
Контроль окружающей среды коровника
Животноводство начинается в среде, в которой живут коровы. Многие факторы влияют на чувствительность коров к условиям окружающей среды. Новейшие технологии включают использование датчиков для сбора данных с последующим анализом данных с целью улучшения понимания системных взаимодействий и разработки систем управления. Новейшие технологии направлены на предоставление адекватных данных производителям и фермерам для оптимизации эффективности их сельскохозяйственной системы, тем самым повышая общую производительность животных. Существует множество датчиков для использования в системах автоматизации контроля окружающей среды на молочных коровниках. Датчики температуры и относительной влажности; датчики скорости воздуха, датчики углекислого газа, датчики аммиака и датчики освещенности и т. д. Когда температура окружающей среды становится выше 25°C, корова начинает использовать свою энергию для охлаждения, а не для производства молока. Влияние теплового стресса на физиологию и продуктивность молочного скота хорошо известно. Надои могут снизиться примерно на 10 процентов [5]. 
В то же время, если факторы окружающей среды, например, плохое качество воздуха, могут отрицательно сказаться на производстве и качестве молока. Однако высокопродуктивные молочные коровы нуждаются в оптимальном климате в помещении в течение всего года для поддержания высокого уровня продуктивности. Окружающая среда амбара также важна для сельскохозяйственного работника. В то время как термонейтральная зона для крупного рогатого скота колеблется от -5 до 25°С; термонейтральная зона для людей смещается в более высокие диапазоны температур воздуха. Современные технологии также помогают контролировать окружающую среду коровника, которая представляет собой множество сенсорных установок для измерения таких факторов, как температура, влажность, солнечное излучение и освещенность на большой обрабатываемой поверхности. Эти датчики и системы автоматизации спроектированы как способные регистрировать и адаптироваться к условиям окружающей среды внутри коровника. Разнообразие датчиков отслеживает широкий диапазон интересующих параметров. Системы автоматизации могут не только автоматизироваться по температуре, но и иметь датчики ветра и дождя. Датчики ветра передают данные о скорости ветра в контроллер, который затем регулирует высоту занавеса, чтобы компенсировать более высокие скорости переноса воздуха. Датчик дождя можно запрограммировать на закрытие занавески до заданной высоты во время дождя, чтобы защитить коров и стойла от влаги. Коровы любят яркое окружение. По этой причине равномерная освещенность коровника повышает надои. Это особенно важно в короткие зимние дни. По этой причине правильное планирование освещения, рассчитанное на размер коровника, ориентация коровника и материал крыши очень важны для хорошего освещения в коровнике.
Освещение — наиболее очевидное изменение, связанное с переходом на автоматизацию коровника. Светодиоды с цифровым управлением могут продлить день, дополняя солнце осенью и зимой. Светодиоды потребляют меньше энергии, чем традиционные лампы, что делает искусственное освещение экономичным. Наличие специальных светильников для амбаров позволяет настраивать цвет. Предлагаемая новая технология представляет собой саморегулирующуюся среду с контролируемым микроклиматом для оптимального роста и продуктивности животных. Новые технологические инструменты позволяют контролировать почти все аспекты внутренней среды животноводческого помещения. Включение возможностей беспроводных сенсорных сетей в мобильные системы мониторинга может обеспечить удобный контроль микроклимата коровника в любом месте и в любое время для более продуктивного животноводства. Датчики окружающей среды и другие средства контроля коровника являются первым компонентом автоматизации коровника. Во-вторых, компьютеризируйте систему мониторинга и контроля среды коровника. И в-третьих, поддерживает связь между этими двумя компонентами.







Заключение

Подводя итоги, можно сделать выводы о проделанной работе. Проанализирован список литературы, основные авторы по животноводчеству.
Приведены исходные данные, и заложены нормативные параметры.
Выполнен анализ режимов работы вентиляционных систем животноводческих ферм, разработка методов управления режимами работ вентиляционных систем.
Также приведены определение условий эксплуатации оборудования вентиляционных систем и расчет необходимого количества заменяемого воздуха в помещении.
Выполнен подбор оборудования необходимого для поддержания микроклимата и проведен анализ режимов работы вентиляционных систем в зависимости от используемого оборудования. И разработка режимов работы вентиляционных систем животноводческих ферм.

Список использованных источников

Гигиена содержания животных: Справочник/ Кузнецов А.Ф. – СПб.: Лань, 2003.
Зоогигиена с основами проектирования животноводческих объектов/ Виноградов П.Н. – М.: Агропромиздат, 2003.
Микроклимат животноводческих зданий/ Баланин В.И. – СПб.: ПрофиКС, 2003.
Гигиена уборки и утилизация навоза/ Долгов В.С. – М.: Россельхозиздат, 1984.
 Нормы технологического проектирования овцеводческих предприятийНТП-АПК 1.10.03.001-00
 РД-АПК 1.10.15.02-08 Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета












2