Система регулирования температуры пола животноводческого помещения

5/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТО ЛЬСТВУ ни те ле е ф СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК (к.,. РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО ПОМЕЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к областипромьппленного животноводства, Цельизобретения - "повьппение естественнойрезистентности и продуктивности животных, Система включает сектор обогрева 1 с дном 2, размещенный в помещении 3. На дне 2 с помощью упоров 4,оснащенных шарнирами 5, закрепл н пол6 с нагревательными элементами (НЭ)7. Пол 6 взаимодействует с датчикамиположения 11 пола. НЭ 7 через исполтельные механизмы 8 и регулятор 9 мпературы связаны с блоком управния 10В 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 11 пола. Сигнал с датчика положения 1 поступает в блок управления 10, Из блока управления посылается сигнал на включение дополнительных НЭ 7. Животные рассосредота чиваются в зоны периферийных НЭ 7. Если температура в помещении превьппа- 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 энерго- затраты на отопление помещения за счет жесткого контроля необходимой по технологии температуры. 1 з,п.ф-лы, 6 ил. 1 табл.1352156 1Изобретение относится к промышленному животноводству и может бытьиспользовано при содержании животныхв условиях промышленного производства сельскохозяйственной продукции.11 ель изобретения - повышение естественной резистентности и продуктивности животных,На фиг.1 изображена принципиальная конструктивная схема предлагаемой состемы; на фиг,2 - принципиальная схема блока управления; на фиг,З -алгоритм работы блока управления; нафиг,4 - расположение нагревательныхэлементов, вид системы сверху; нафиг.5 и 6 - то же, вид сбоку (расположение животных в секторе обогрева),Система включает сектор 1 обогрева с дном 7, размещенный в помещении3. В секторе 1 обогрева на дне 2 уста.2 Оновлены 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 температурысоединен с исполнительным механизмом12 и нагревательным элементом - концентратором 13,Блок 10 управления содержит предохранители ПР 1 и ПР 2, реле 1 РП,2 РП и ЗРП, выполненные с замедлениемпри срабатывании, и магнитные пускатели 1 Мп, 2 МП и ЗМП.Система работает следующим образом,При нахождении животных в секторе1 обогрева на пол 6 действуют нагруз Оки, причем, если нагрузки равномернораспределены, то пол 6 не изменяетсвоего положения относительно датчика 11 положения пола 6, в результате чего температура пола в помещении не изменяется,При неравномерной нагрузке на пол6 последний изменяет свое положениеотносительно датчика 11 положения, врезультате чего последний подает сигнал на вход блока 1 О управления, который в соответствии с величиной изнаком поступившего сигнала вырабатывает сигнал управляющего воздействия. 55С выхода блока 10 управления управляющего воздействия поступает навход регулятора 9 температуры. Регулятор 9 температуры в соответствии с величиной и знаком сигнала рассогласования подает сигнал наисполнительные механизмы 8 и 12,причем при концентрации животных в средней части сектора 1 обогрева блок 10управления вырабатывает сигнал управляющего воздействия со знаком минус, а при рассредоточении животныхближе к краям сектора 1 обогрева вырабатывается положительный сигнал,Нагревательный элемент - концентратор 13 служит для концентрации живот.ных в центре сектора 1 обогрева засчет более высокой его температуры.При отсутствии животных в секторе1 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 уменьшитьтеплопотери, ложатся плотно друг кдругу, Пол 6 под действием общей массы животных наклоняется к центру клетки, изменяя свое положение относительно датчика 11 положения, Датчик11 положения подает на вход блока 10управления 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 вцелом, подача сигнала управляющеговоздействия осуществляется с некоторым шагом, пропорциональным скоростиизменения сигнала от датчика 11 положения пола 6, Нагрев пола 6 осуществляется до температуры, не превышающеймаксимальную комфортную для данноговида животных,При рассредоточении животных положение пола 6 относительно датчика 11положения изменяется в обратной последовательности и датчик 11 положения подает сигнал на вход блока 10управления о превышении температуры,Блок 10 управления вырабатывает сигнал управляющего воздействия со знаком плюс и величиной, соответствующейскорости изменения сигнала от датчика 11 положения пола 6.,Блок 10 управления работает по следующей программе. При замыкании контактов датчика 1 полажения в пепиреле 1 Р 11 замыкаются контакты в цепимагнитного пускателя 1 ГП и включаются нагреватели первой секции, При за 5мыкании контактов датчика 11 положения в цепи реле 2 РП замыкаются контакты в цепи магнитного пускателя 2 МП ивключаются нагреватели второй секциипри включенных нагревателях первой 10секции. При замыкании контактЬВ датчика 11 положения в цепи реле ЗРП замыкаются контакты в цепи магнитногопускателя ЗМП и включаются нагреватели третьей секции при включенных 15нагревателях первой и второй секций,Температура концентратора 13 выше,чем температура нагрева пола 6, чтообеспечивается введением дополнительного нагревателя, 20Рассмотрим наиболее характерныеслучаи 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 комйортной, стремятся занять место на концентраторе 13, Концентратор 13 не способен умес 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 микропереключатели, герконы и т.п, С датчиков 11 положения сигнал посту" пает на вход блока 10 управления, По ступление,сигнала является следствием недостатка температуры для животных, После замыкания цепи реле 1 РП последнее своими замыкающими контактами (с задержкой на размыкание 1 РП) 45 включает магнитный пускатель 1 МП, который включает нагревательный элемент пола 6. Кроме того, замыкающие контакты 1 РП подготавливают цепи магнитных пускателей 2 МП и ЗМП, При дальнейшем опускании пола 6, когда животные продолжают сосредотачиваться у более нагретого концентратора 13, замыкается цепь реле 2 РП, последнее сВОими замыкающими контактами с за держкой на размыкание 2 РП включает магнитный пускатель 2 МП, которыйвключает второй нагревательный элемент пола 6. Замыкающие контакты (с задержкой на размыкание 2 Р 11) подготавливают цепь магнитного пускателяЗМП. При последующем опускании пола6, когда"замкнется цепь реле ЗРП,оносвоими замыкаюцими контактами ЗР 11включает магнитный пускатель ЗМП.При выборе мощности нагревательных элементов исходят из того, чтопоследний создает температуру явновыше комфортной. Количество ступенейрегулирования определяется количеством переключающих элементов на базереле РП, причем система управленияможет быть выполнена и бесконтактно,При поднятии пола 6, когда животные рассредотачиваются относительгно концентратора 13, размыкаетсяцепь реле ЗРП. Реле ЗРП однако неразрывает некоторое время своик контактов в цепи магнитного пускателяЗМП, так как это могло быть пере- .распределение животных (животные,находящиеся на периФерии, встают, находят удобное место и ложатся в середину)Если за заданный промежутоквремени ситуация не изменилась в обратную сторону, то цепь магнитногопускателя ЗМП разрывается,При дальнейшем поднятии пола 6 регулирование осуществляется аналогичновышеописанному.При быстром поднятии пола 6 (допустим, что животные при раздаче кормов побежали к кормушке) цепи всехреле разрываются. Одновременно разрываются и цепи магнитных пускателейМП, Величина задержки реле каждойпоследующей ступени больше, чем предыдущей, что обеспечивает практически мгновенное обесточивание при быстром уходе животных:и не допускает необоснованных переключений при кратковременном перераспределении животных.Скорость изменения расположенияживотных не прогнозируема и зависитот множества априорных Аакторов и факторов, обусловленных технологией содержания (кормление, испуг, санитарно-ветеринарные мероприятия и т.п.). Регулирование с выдержкой по времени осуществляется с целью исключения необоснованных управляющих воздействий, что сказывается на долговечности системы управления (при незначительном перемещении пола 6).При резком изменении положения пола 6 (от максимально опущенного домаксимально поднятого) разницей в величинах задержки реле разных ступеней обеспечивается практически мгновенное отключение нагревательных эле 5 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 (и - количество включенных датчиКов положения, г - количество нагревателей блока 10. РМ Описание действий пп 1 Если и с 1, то перейти к действию4, иначе перейти к действию 2. 2 Если п1, то перейти к действию5, иначе перейти к действию 3. 3 Если п ш, то перейти к действию 6 4 Отключить все элементы нагревателей и перейти к действию ЗО Включить нагреватели по мощности соответствующие количеству датчиков положения и перейти к действию 7, 6 Включить аварийную сигнализациюи перейти к действию 7. 7 Включить реле времени и перейти 40к действию 1. 8 Конец,Представленный в таблице циклический 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. 11 ощность нагревательных элементов может определяться их количеством,55На фиг3 представлен алгоритм работы (программа) блока 10 управления, где ромбами выделены блоки, в которых задается разветвление процесса, апрямоугольниками изображаются блокив которых записываются результирующие действия, Выбор одного из двухприемников в каждом случае производится в зависимости от выполнения условия, записанного внутри ромба, Еслиусловие выполняется, тЬ следует перейк ююти к следующему блоку по стрелке Даесли же условие не выполняется, тонужно перейти к следующему блоку пострелке "Нет", От каждого прямоугольника исходит единственная стрелка,так как для каждого результирующегодействия всегда существует толькоодин приемник,Нагревательные элементы (периферийные нагреватели) НЭ 7, изображенныена фиг.4, располагаются коаксиальноотносительно концентратора 13, причем количество НЭ 7 колеблется от 1до ш в зависимости от заданного шагауправления. Последовательность включения нагревательных элементов представлено втаблице и фиг,3 и 4.Интервал времени, необходимый длявключения следующего НЭ, зависит оттеплопроводностиматериала пола,его массы ш, мощности Р нагревательных элементов и времени термонечувствительности животных, Поэтому интервал времени 1, необходимый для включения следующего НЭ, может быть представлен в виде:( ш Р),Время термонечувствительности животных зависит от их возраста и вида.В зависимости от возраста поросятбудет изменяться и время термонечувствительности, причем оно будетзависеть от динамики роста животных,уровня кормления и породы,Таким образом, необходимо подстроиться под априорный характер изменений в организме животного и за счетиспользования реакции животного, уровня кормпления и вида животных, времятермонечувствительности необходимоопределить на основе опытных данных,Конструктивно датчик 11 положения пола 6 может быть выполнен в виде связанного с полом 6 кольцевого магнита, охватывающего стержень, снабженный магнитоуправляемыми контактами, При изменении положения пола 6 относительно дна 2 изменяется и положение кольцевого магнита (кольцевой1 З 52156 магнит перемещается относительно стержня с магнитоуправляемыми контактами в осевом направлении с постоян-ным зазором), Магнитоуправляемые контакты замыкают цепь соответствующегоНЭ.Датчик 11 положения обеспечиваетвключение нагревателей той мощности,которая в данный момент обеспечиваеттребуемую температуру пола 6,Упор (Фиг,5) жестко закреплен надне 2 и обеспечивает крепление пола6 на шарнирах 5 на заданном удаленииот дна 2. Пол 6 (Фиг.1) подпружинен.Он изменяет свое положение:под действием массы животных поворачиваетсяна шарнире 5, Подпружинивающие элементы выполнены с возможностью регулирования жесткости в зависимости отобщей массы животных,При рассредоточенном положении животных температура понижается, а прискрученном повышается, причем изменение температуры пропорционально времени изменения расположения животных,Последнее обусловлено тем, что быстрая реакция животных соответствуетбольшему отклонению температуры отоптимальной для животных, Некотороеколебание температуры от оптимальнойразвивает механизм терморегуляции животных и в конечном итоге повышает естественную резистентность животных,По мере вырастания животных понижает- .ЗБся температура воздуха в секторе обо"грева, что ведет к снижению энергозатрат,При создании температуры, соответствующей раздельному лежанию поросят, повышены знергозатраты на отопление помещения, кроме того, поросята иэнеживаются, снижается их реэистент" 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 .реэистентность и продуктивность животных, обеспечивае минимальные энергоэатраты при оптимальном микроклимате содержания животных, а также оптимизацию температурного стресса животных. Формула изобретения 1. Система регулирования температуры пола животноводческого помещения, включающая блок управления, нагревательные элементы, исполнительные механизмы и регулятор температуры, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения естественной реэистентности 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.1352156 фиР ие. Б Составитель Л.Пантелееваактор А.Ренин Техред А.Кравчук Корректор М,йарощи исное. митета СССР открытии ская набЖ, Ра Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 акая 5548/32 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москв