基于响应曲面法的畜禽栏舍氨气和硫化氢吸收效果模拟研究

基于响应曲面法，自主构建一种栏舍气体吸收装置来模拟封闭式规模化养殖场栏舍氨气和硫化氢气体的排放特征。以磷酸吸收液pH值、碳酸钠改性活性炭浸渍液浓度为设计因子进行正交试验设计，建立相关数学模型，得到响应曲面模型，获得最优工艺参数。结果表明:氨气和硫化氢气体的吸收率受活性炭浸渍液浓度的影响大于磷酸pH值变化的影响；氨气吸收率和硫化氢吸收率的数学模型及响应曲面具有合理性（相关系数为0.991 0和0.987 1）；最优工艺参数为磷酸吸收液pH值5.25、碳酸钠改性活性炭浸渍液浓度6.3%，此条件下氨气吸收率达98.978%（相对误差0.005%），硫化氢吸收率达90.837%（相对误差0.006%）。      

基于AVR单片机的鸡舍有害气体监测系统

针对我国北方鸡舍蛋鸡养殖密度大、产生的有害气体影响鸡群健康、导致产蛋性能下降的情况,研究设计了鸡舍有害气体监测系统.与传统的化学方法检测不同,系统由数据采集电路、信号调理电路、下位机与上位机通讯电路等硬件部分和相应的软件构成.它呵以完成有害气体浓度的检测,并通过Rs485将数据传送给上位机,以此数据来控制风机等装置的工作,使鸡含内环境利于蛋鸡的养殖.鸡场实验结果表明:有害气体测量误差在±3%范围内,为研究环境因素对蛋鸡产蛋性能的影响提供技术支持.     

高压电场影响鸡舍氨气吸收新方法研究

现代肉鸡大部分是在高密度、舍内饲养条件下进行的,鸡舍内会产生大量有毒有害气体,对鸡的生长性能、饲养员身体健康及自然环境产生不良的影响,其中氨气的危害尤为严重。通过物理与化学相结合的方法在高压脉冲电场作用下,研究硫酸铜对氨气吸收速率的影响程度,并利用该原理模拟在高压脉冲电场下鸡舍内氨气吸收过程,构建模型,以达到高效去除氨气的目的,为肉鸡养殖生产提供有利的帮助。      

基于IPSO优化BP神经网络的蛋鸡舍有害气体监测系统

为实现蛋鸡养殖过程有害气体浓度监测,改善复杂环境下常用气体传感器之间因存在交叉敏感性而导致测量数据不准确的问题,设计了基于IPSO优化BP神经网络模型的有害气体监测系统。选用无线ZigBee模块、传感器模块和STM32模块,搭建了蛋鸡舍各点数据采集硬件平台,利用GPRS远程通信模块将平台采集到的数据传输至服务器,同时开发手机APP软件,对有害气体进行实时监测。利用权重线性递减及改进学习因子的IPSO算法,对BP神经网络进行优化,利用优化后的网络对气体传感器采集到的数据进行处理,有效提高了有害气体的数据精度。利用该系统对河北省保定市某鸡舍有害气体进行测试实验,将传感器测量值与真实值进行对比分析,验证了利用IPSO优化BP神经网络模型的有效性。测试表明,SGP30型二氧化碳传感器测量精度由81.75%提升到94.69%,MQ135型氨气传感器由61.83%提升到91.23%,MQ137型氨气传感器由70.18%提升到91.23%,MQ136型硫化氢传感器由62.35%提升到92.80%,TGS2602型硫化氢传感器由62.97%提升到92.80%。本研究为蛋鸡养殖过程中有害气体的精确监测提供了新方法。     

猪舍NH3浓度自动监控系统的研究

氨气是规模化封闭式猪舍养殖中空气污染的主要成分,严重影响了猪群的健康及其生产性能.为此,利用气敏传感器对猪舍内有害气体中的氨气进行了检测,采用变频调速装置对风机转速进行调整,实现对猪舍环境中氨气的调控.以LabWindows/CVI软件为开发平台,对检测数据进行实时显示以及数据的处理、保存和查询等功能.试验结果表明:该系统为猪的生长发育创造了良好的生活环境,避免了人工操作的主观性和随意性,具有较好的实用价值和应用前景.     

蛋鸡鸡舍早春注意事项

1.气流初春,鸡舍的空气流会降低舍温,加大机体散热量,加剧寒冷的影响。但无气流,鸡舍内的有害气体和多余水汽不易排出,同样影响鸡的健康和产蛋力。鸡体周围气流速度以0.1m/s～0.2m/s为宜,最高不超过0.25m/s,引入舍内的空气要均匀散布到舍内的各个部位,防止强弱不均和死角,防止直接吹向鸡体。堵塞屋顶、天棚、门窗上的一切缝隙。     

基于物联网的养鸡环境监控与管理系统

针对传统的养鸡生产过程中管理信息化水平低,鸡舍环境调控自动化程度不高等问题,开发鸡舍生产环境监控系统和养鸡管理云服务平台,实现鸡舍内外部的环境信息采集、存储、分析和处理,并实现鸡舍温度、湿度、光照、气体浓度等环境因子的自动调节,为鸡的生长提供最适宜的环境,提高养殖效率。     

机械通风式笼养鸡舍内外颗粒物特征与影响因素分析

以夏季机械通风式笼养蛋鸡舍内外颗粒物为研究对象,采用风机将鸡舍内颗粒物排放到舍外,监测舍内、外颗粒物浓度变化,并分析颗粒物的传播规律。结果表明:笼养蛋鸡舍内、外以对人体危害最大的细颗粒物为主,且鸡舍外颗粒物主要来源于舍内,其浓度最高可达到舍内的55.2%;鸡舍外颗粒物粒径越小,在空气中传播的距离越远,越容易对周围居民的健康造成影响。通过分析鸡舍内、外颗粒物浓度日变化发现,舍内工作人员活动和喂料机工作均会扰动舍内沉积的颗粒物,并惊动蛋鸡,致使蛋鸡活动性增强,引起舍内、外颗粒物浓度升高。同时,随着蛋鸡日龄的增加或空气湿度的下降,舍内、外颗粒物浓度均呈现升高的趋势。因此,控制鸡舍内颗粒物浓度并采用适当的降尘措施将有利于保障蛋鸡和工作人员的健康,减轻畜禽场颗粒物对周围环境的危害。     

适用于百色市蛋鸡养殖场的环境自动控制系统设计

蛋鸡养殖场环境自动系统是基于当地气候环境条件的基础上进行设计,重点协调控制鸡舍内光照、温度、湿度、氨气等因素,使鸡舍内整体环境保持事宜蛋鸡生长的条件,有效提高蛋鸡的产蛋率,促进养殖经济效益的提升。     

畜禽粪污处理中氨气膜接触器回收的传质及选择性研究

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流量,测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率,分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明,氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响,低空气流量下气相传质阻力占主导地位。提升空气流量至5 L/min时,气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%,此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在空气流量低于1 L/min下,氨氮回收率高于95%,0.5 L/min时的氨氮回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下,氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的影响下,空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍,氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数对氨气的传质无显...     

融合电子鼻和视觉技术的鸡肉新鲜度检测装置研究

为实现鸡肉新鲜度的快速准确检测,设计了一种基于电子鼻和视觉数据融合的一体化检测装置。装置由控制系统、视觉系统和电子鼻系统3部分组成,可同时通过电子鼻传感器阵列检测鸡肉散发的气体浓度并由摄像机采集鸡肉视觉图像,控制板传输数据至Jetson Nano上位机进行特征提取、融合与分析。由该装置获取不同新鲜度鸡肉样本的气味和图像数据,采用主成分分析方法进行降维处理,再基于支持向量机建立鸡肉新鲜度分级模型,准确率可达98.7%。该装置具有准确率高、便携和稳定性强等特点,可为肉品新鲜度检测提供技术支持。     

气力式油菜、小麦兼用精量排种器设计及排种分析

为提高播种机具的利用率,实现油菜和小麦的兼用播种,本文针对油菜和小麦的机械物理特性,设计了一种气力式油菜小麦兼用型精量排种器,确定了排种滚轮、护种板、气室等关键部件的主要结构参数;分析了充种、清种和卸种过程中的种子运移规律,得出油菜、小麦的充种极限速度分别为0.18m/s、0.13 m/s,油菜、小麦的护种板护种角分别为31.5?~43.2?、36.18?~41.40?, 油菜、小麦的气室气压分别为＞342Pa、＞458Pa。台架试验表明所设计的排种器能满足农艺上油菜和小麦播种的要求。      

稻麦轮作区气动式小麦精准投种装置设计与试验

为实现稻麦轮作区黏湿土壤条件下的小麦精量播种,设计了一种气动式小麦精准投种装置,该装置通过气动加速将小麦种粒高速精准投置于清洁土壤内。以稳态气体流速、入口负压为试验指标,出气室直径、喉嘴距和接收室直径为影响因素,利用Fluent分析进行气动式小麦精准投种装置的关键结构参数设计。Fluent分析结果表明:该装置的较优组合为出气室直径为6 mm、喉嘴距为10 mm、接收室直径为32 mm,此时稳态气体流速为524 m/s,入口负压为15. 966 kPa。较优参数组合下的投种性能台架试验结果表明:当作业速度为1. 2 m/s、投种高度为0. 1 m、进气室压力为0. 5 MPa时,小麦种粒可高速冲击进入土壤,实现高速精准稳着床点播、且无破损,平均投种速度为43. 8 m/s,平均投种深度6. 78 mm,投种速度、投种深度变异系数分别为8. 3%、5. 8%,投种性能稳定。     

嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器设计与试验

针对气吸式排种器气压利用不充分、种盘旋转与橡胶垫存在摩擦、穴播均匀性差等问题,设计了一种嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器。基于ANSYS软件对腔体内部流场进行模拟仿真,以吸孔孔径和吸孔位置分布为影响因素、以气腔压力平均值和吸孔处的平均流速为评价指标进行数值模拟仿真研究。仿真结果表明：气腔流场分布比较稳定,可为吸种提供稳定的负压环境。应用JPS-12试验台进行试验验证,以气腔转速、负压和填种高度为影响因素,以播种合格率、漏播率和重播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0.6对数据完成方差分析和显著性检验,得到回归方程和响应曲面图,通过分析各因素间的交互作用,确定了最佳参数组合：当气腔转速为21.61r/min、气腔负压为4.4kPa、填种高度为15.7cm时,作业性能最好,此时播种合格率93.6%,漏播率3.47%,重播率2.93%。试验结果与优化结果相符,满足粳稻穴直播要求。     

滚筒筛式膜杂风选机筛孔清堵装置设计与试验

为解决滚筒筛式膜杂风选机运行过程中易发生筛孔堵塞,导致筛分性能差、膜中含杂率高等问题,设计了一种通过喷头喷射气流扰动筛孔处流场、破坏堵塞物在筛孔处受力平衡的筛孔清堵装置。该装置包含对角安装在滚筒筛式膜杂风选机两侧的离心式鼓风机、稳压管、滚筒外缘的气流管道等。通过理论分析确定了筛孔清堵的临界气流速度为1.151m/s,采用计算流体力学仿真与曲线拟合的方法探明了风机风速与喷头喷射气流速度呈正相关关系,最终确定风机风速为9.2m/s。设计并搭建样机进行试验,结果表明：当风机风速为9.2m/s时,筛孔堵塞率为8.28%,膜中含杂率为7.33%,较安装筛孔清堵装置前筛孔堵塞率、膜中含杂率分别降低16.27、4.64个百分点,其中各喷头喷射气流速度平均值为3.81m/s,最小值为1.22m/s,满足清堵要求,清堵装置持续工作过程中,筛孔堵塞率和膜中含杂率基本保持不变。     

气吹式播种机气室结构对流场性能的影响分析

通过对国内外育苗播种机供种方式的研究,设计了一种基于气吹式供种的新方案,并对种箱气室进行了理论分析研究,包括种箱气室内部流场数学模型研究。同时,设计了3种结构形状的气室,运用Fluent软件平台,分别在不同高度,不同宽度、不同入口速度情况下进行正交数值模拟实验,找出各因素对种箱气室出口流场均匀性和出口速度的影响规律及结果,显示种箱气室的入口速度和气室宽度对实验结果有显著性影响,种箱气室结构形状是气室出口速度的大小及流场均匀性为主要影响因素。仿真实验结果为后期样机的制作及其试验提供了有效的理论基础。     

气送式水稻施肥机输肥装置气固两相流仿真分析

通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对气送式水稻施肥机的气体肥料混合腔进行气固耦合数值研究。在数值模型中,使用EDEM软件模拟肥料颗粒,ANSYS Fluent软件描述气体相。通过研究混合腔喉部面积、喉部长度、气体入口压力和肥料排出速率的影响,分析气体和肥料的运动规律。模拟结果表明,2型喉管的气体肥料混合腔断面性能良好,喉部压力损失较小,气流速度最快。喉部面积和气流入口压力主要影响气流出口速度和混合腔轴向方向的肥料颗粒速度,肥料颗粒的移动受混合腔喉部长度和肥料进料速率的影响较小。喉部截面积的增加导致气流速度和压力损失在一定范围内下降。随着气流入口压力的增加,肥料所受合力和肥料颗粒速度均增加,适宜的气流入口压力为450~550Pa。结果表明,CFD-EDM耦合方法作为理解气流场中肥料颗粒运动规律的分析工具是可靠的,基于CFD-EDM耦合方法的肥料颗粒运动的数值模拟可为水稻侧深施肥装置的开发提供理论依据。该研究得到的优化后气体肥料混合腔结构参数及气动参数,对现有气送式水稻施肥机输肥装置的优化改进具有指导意义。     

基于PLC的养殖场氨气生物氧化装置设计与试验

随着畜禽养殖业生产规模化、集约化不断提高,养殖场氨气排放控制日益受到关注。养殖场氨气不经处理直接排放到大气中,一方面与SO_2和NO_x结合生成大气二次颗粒物,降低大气能见度。另一方面铵的沉降还可造成土壤酸化及水体富营养化等环境问题。针对上述问题,根据生物法原理,设计了基于PLC控制的养殖场氨气生物氧化装置,实现了p H值控制、风机的启停控制、生物反应器中各环境参数的实时测量、环境参数曲线的实时显示和监测数据的自动存储等功能。设计后在北京某猪场进行了中试装置的示范搭建,运行结果表明:该装置对氨气去除率达到90%,具有运行稳定可靠、运行成本低等特点。