Технология электрического освещения птичников на основе кормовой активности цыплят-бройлеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Короткий, Роман Павлович

• Короткий, Роман Павлович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Короткий, Роман Павлович

Введение.

1. Электрическое освещение как параметр среды содержания птицы.

1.1 Значение электрического освещения птицы.

1.2 Виды, системы и режимы освещения в птицеводстве.

1.3 Способы и системы управлением освещением птичников.

Цель и задачи исследования.

2. Курица как объект воздействия оптического излучения и как управляющее звено системы электрического освещения птичника на основе ритмов кормовой активности.

2.1 Роль биологических ритмов в физиолого-эмоциональном состоянии кур.

2.2 Воздействие оптического излучения на курицу и его синхронизирующее действие на биологические ритмы в организме.

2.3 Значение временной упорядоченности биологических ритмов. Подвижность кур - основной внешний показатель физиолого-эмоционального состояния птицы.

2.4 Исследование подвижности кур в естественном поле оптического излучения.

2.5 Исследования подвижности курицы при неизменной длительности светового дня в искусственном поле оптического излучения.

2.6 Активность кур при промышленном содержании.

2.7 Влияние стрессовых факторов на активность курицы.

2.8 Идентификация курицы, как основного звена системы автоматического управления освещением в птичнике.

Краткие выводы.

3. Построение и исследование системы электрического освещения птичников на основе циклов кормовой активности цыплят-бройлеров.

3.1 Требования, предъявляемые к системе электрического освещения, и её необходимые функциональные возможности.

3.2 Обоснование применения ультразвуковых систем для регистрации подвижности птицы.

3.3 Регистрация подвижности птицы и оцифровка данных.

3.4 Обоснование структуры системы электрического освещения птичников.

3.5 Регулятор освещения и согласование его с ЭВМ.

3.6 Обоснование алгоритма управления.

3.7 Устойчивость системы электрического освещения птичника на основе циклов кормовой активности цыплят-бройлеров.

Краткие выводы.

4. Методика экспериментальных исследований.

4.1 Методика экспериментального определения характеристики доплеровского датчика скорости.

4.2 Методика наблюдения за поведением курицы.

4.2.1 Методика наблюдения за поведением курицы при естественном освещении.

4.2.2 Методика наблюдения за поведением курицы при неизменном искусственном освещении.

4.2.3 Методика наблюдения за поведением курицы при периодическом изменении уровня искусственного освещения.

4.3 Методика обработки экспериментальных данных.

4.4 Методика наблюдения за поведением цыплят-бройлеров при клеточном содержании в производственных условиях.

4.5 Методика наблюдения и фоторегистрации поведения цыплят-бройлеров во время темновых пауз в производственных условиях.

4.6 Методика проведения эксперимента по предлагаемой технологии прерывистого освещения в производственных условиях.

5. Технико-экономическая оценка системы электрического освещения птичника.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология электрического освещения птичников на основе кормовой активности цыплят-бройлеров»

Актуальность проблемы. Сельскохозяйственное производство России нуждается в неотложных решениях многих экономических, организационных и технических задач, важнейшей из которых является увеличение валового и товарного объема дешевой высококачественной продукции, за счет совершенствования старых и использования новых технологий и технических средств механизации и электрификации производства.

Многочисленные исследования ученых и многолетний производственный опыт практических работников сельского хозяйства до настоящего времени не позволили разработать оптимальный режим электрического освещения при выращивании цыплят-бройлеров. Причина этого заключается в тем, что при постановке и проведении лабораторных опытов и производственных исследований не учитывались цикличность биологических процессов, протекающих в организме птицы, и зависимость их от множества труднорегистри-румых и труднопрогнозируемых внешних и особенно внутренних факторов. Стимулируя или угнетая некоторые из них, можно управлять продуктивностью птицы. При этом наиболее эффективное управляющее воздействие на птицу оказывает свет

Поэтому для повышения эффективности производства продукции птицеводства и увеличения её конкурентоспособности, как на отечественном так и на зарубежных рынках, необходимо разработать систему электрического освещения в птичниках, оперативно реагирующую на протекание биологических процессов в организме птицы, имеющих важнейшее значение для увеличения её продуктивности.

Цель и задачи исследования. С учетом изложенного поставлена цель исследования: обосновать и разработать технологию и систему электрического освещения птичников, учитывающую биологические ритмы в организме птицы и повышающую эффективность производства продукции птицеводства.

В теоретических и экспериментальных исследованиях, направленных на достижение этой цели, решены следующие задачи: обоснован и разработан критерий объективной оценки физиолого-эмо-ционального состояния птицы и определены единицы его измерения; обоснован и разработан практически приемлемый способ объективного измерения критерия оценки физиолого-эмоционального состояния птицы; исследована курица как объект воздействия оптического излучения и как элемент системы управления освещением; разработаны и исследованы технология электрического освещения и система автоматического управления осветительной установкой птичника на основе биологических ритмов кормления птицы; проведена экономическая оценка технологии и системы электрического освещения птичника построенной на основе циклов кормовой активности цыплят-бройлеров.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являлись технология и система электрического освещения птичника бройлеров промышленного стада, основанные на кормовой активности цыплят.

Предметом исследования было взаимодействие системы освещения и птицы как объекта воздействия видимого излучения и как элемента системы управления освещением для повышения эффективности бройлерного производства.

Непосредственно исследовались: а) в лабораторных условиях - поведение птицы при различных световых режимах; ультразвуковая система контроля и регистрации подвижности птицы при различных режимах освещения; компьютерная система управлением освещением в функции подвижности кур; б) в производственных условиях птицефабрики - работа системы электрического освещения птичника с ультразвуковым контролем подвижности птицы и фоторегистрацией поведения птицы в световые и темно-вые периоды суток.

Материалы исследования являются итогом пятилетней работы автора, выполненных индивидуально и совместно с другими исследователями по программе: «Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на период 1996.2010г.г.».

Методика исследования. В основу достижения поставленной цели и решения сформулированных задач положен подход, при котором элементы электрического освещения птичника и цыплята-бройлеры рассматривались как взаимосвязанное единое целое, как единая система: птица, ультразвуковой контроль её подвижности, фоторегистрация поведения, компьютерная система управления освещением, осветительная установка.

Работа логически сочетает экспериментальные и теоретические исследования при широком использовании компьютерной техники, электро- и радиоизмерительных приборов и фоторегистрирующей аппаратуры.

Результаты исследований обрабатывались методами спектрального анализа с использованием ПЭВМ.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

- обоснован и разработан способ бесконтактного контроля подвижности птицы;

- исследованиями определена продолжительность кормового цикла птицы;

- предложена идентификация птицы как элемента системы управления электрическим освещением птичника и птица исследована как объект светового воздействия; на основе исследований разработана технология и система электрического освещения птичников на основе кормовой активности цыплят-бройлеров с использованием ПЭВМ.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложенный принцип контроля и регистрации подвижности птицы может быть использован как основа при построении систем управления различными технологическими процессами в птицеводстве и животноводстве; разработанная компьютерная система управления электрическим освещением птичника имеет достаточную надежность в работе и может быть использована в птицеводстве при выращивании бройлеров.

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

1. Метод, аппаратные средства и результаты регистрации и контроля физиолого-эмоционального состояния птицы;

2. Математическая модель птицы, идентифицирующая её как элемент компьютерной системы управления электрическим освещением птичника;

3. Принцип построения компьютерной системы управления электрическим освещением птичников подвижностью цыплят-бройлеров;

4. Результаты исследования и практического использования разработанной системы электрического освещения на основе регистрации подвижности птицы и компьютерного управления.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались:

- на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по итогам научно-исследовательской работы в 1999-2004г.г.; на IV межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области в 1998г.;

- на V и VI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области в 2000 и 2001г.г.;

- на 1-ой Российской научно-практической конференции «Физико-технологические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», Ставрополь, 2001г.

- на международной научно-практической конференции «Проблемы АПК», посвященной 60-летию Победы под Сталинградом, 2003г.;

- на научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 160-летию со дня рождения К.А. Тимирязева в МСХА в 2003г.

Реализация результатов исследований.

Результаты разработки и исследований системы управления электрическим освещением птичников на основе контроля подвижности птицы представляют собой основу для формулировки технического задания и проектно-технической документации на изготовление таких систем. Внедрение системы в производство было произведено в одном из корпусов птицекомбината Казачья холдинговая компания ЗАО «Краснодонское» Иловлинского района Волгоградской области.

Место выполнения. Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии. Лабораторные экспериментальные исследования проводились на кафедрах «Электротехнология в с.х.» и «Электроснабжения с.х. и ТОЭ». Производственные испытания и исследования были выполнены на птицефабрике Казачья холдинговая компания ЗАО «Краснодонское» Иловлинского района Волгоградской области.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 9 публикациях, в том числе в 2 статьях журнала «Механизация и электрификация с.х.»

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 162 страницах основного текста и 25 страницах приложений, содержит 52 рисунка, 7 таблиц и списка использованной литературы из 130 наименований, в том числе 34 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Короткий, Роман Павлович

Общие выводы

1. Разработанная технология электрического освещения птичников на основе регистрации кормовой цикличной подвижности кур и компьютерного управления позволяет повысить эффективность производства продукции бройлерного птицеводства.

2. Наиболее подходящим и объективным критериями оценки физиолого-эмоционального состояния курицы выступают: концентрация кортизола и адреналина в крови, частота и глубина дыхания, пульс. Но контролировать и измерять эти показатели, не создавая неудобств птице, в настоящее время является неразрешимой технической задачей. Поэтому в качестве оценочного критерия физиолого-эмоционального состояния организма птицы предложено использовать подвижность - кормовую активность птицы;

3. Обоснованно показано, что наиболее эффективным способом регистрации подвижности является ежеминутное усреднение числа импульсов поступающих с ультразвуковых датчиков активности, работающих на принципе эффекта Доплера. Разработаны необходимые технические средства для практической реализации предлагаемого способа;

4. В результате лабораторных опытов и производственных наблюдений выявлено, что кормовое поведение курицы проявляется в виде вспышек активности с периодом 85-105 минут в зависимости от возраста, температурных условий содержания, питательности комбикорма и многих других факторов. При этом установлено, что вспышки подвижности кур, связанные с кормлением, поддаются синхронизации близкими по периоду световыми воздействиями;

5. В результате исследования курицы как объекта воздействия оптического излучения и как элемента системы управления освещением были получены амплитудо-фазочастотная характеристика в виде годографа и её спектральная характеристика в виде матрицы комплексных коэффициентов. Эти характеристики позволили разработать технологию электрического освещения и систему автоматического управления осветительной установкой птичника;

6. Обоснована структура и элементный состав предлагаемой системы управления электрическим освещением птичника, в которой птица является и главным элементом управления, и объектом воздействия видимого излучения осветительной установки. Произведено моделирование работы системы, определены условия необходимые для обеспечения устойчивости;

7. Проведенные исследования работы установки в промышленных условиях птицекомбината Казачьей холдинговой компании ЗАО «Краснодонское» в корпусе с поголовьем 35 тыс. голов цыплят-бройлеров показали, что годовой экономический эффект от внедрения в производство предлагаемой технологии электрического освещения и системы управления осветительной установкой составляет 244139,48р на корпус;

8. Использование предлагаемой технологии освещения и всей установки в малых сельскохозяйственных предприятиях и фермерских хозяйствах будет давать экономический эффект при поголовье птичников не менее 4450 цыплят-бройлеров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Короткий, Роман Павлович, 2004 год

1. Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1994. - 544 е.: ил.

2. Андрющенко В.И., Масленникова JI.A. Продуктивность бройлеров в зависимости от режима освещения // Биол. основы и технол. методы интенсификации птицеводства, 1988, с. 99-102

3. Арьков А.А., Муртазаева Р.Н. Технология производства яиц и мяса птицы Волгоград: ВГСХА, 1995. - 270 с.

4. Асриян М.А. Прерывистое поение кур с использованием ниппельных и желобковых поилок при периодическом освещении // Ресурсосберегающие приемы в производстве яиц и мяса птицы. 1988. с.63-70.

5. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения M.-JL: «Энергия», 1966. -278 с.

6. Аш Ж. Датчики измерительных систем: Пер. с франц. М.: Мир, 1992. — 480 е., ил.

7. Байер В., Дернер Э. Ультразвук в биологии и медицине: Пер. с нем. JI.M. Миримова и В.И. Тарабрина. Медгиз Ленингр. отдел., 1958. 185 с.

8. Бедило Н.М. Методы повышения эффективности выращивания бройлеров при использовании световых режимов, основанных на биологических ритмах: Авторефер. дисс. на соиск. уч. степ, доктора с.-х. наук. М., 1998. -36 с.

9. Бедило Н.М., Зиновьев Н.А., Ребрин И.П. Циркадианные изменения живой массы бройлеров / Тем. сб. научных трудов СФ ТСХА. Смоленск, 1990.-с. 159-161.

10. Бедило Н., Стеценко М., Птица А., Пазюк JI. Люминесцентное освещение в бройлерниках // Птицеводство. 1985. - № 11.-е. 28-29.

11. Бейли Н. Математика в биологии и медицине: Пер. с англ. Е.Г.Коваленко.- М.: Мир, 1970.-332 с.

12. Биологические ритмы: Пер. с англ. / Под ред. Ю.Ашоффа. М.:Мир, 1984.- 262 е., ил.

13. Блум Ф.,Лейзерсон А., Ховстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М.: Мир, 1988.-248 с.

14. Бобылев А., Глотов А., Батоев Ц., Аюрзапаева М., Бердникова П., Шпиле-ва Г. Возможность пищеварительной системы птицы // Птицеводство. -2002. №5. - с.14.

15. Богорад Г.З., Киблицкий В.А., Цифровые регуляторы и измерители скорости. М.-Л.: Энергия, 1966. - 121 с.

16. Божко П.Е. Производство яиц и мяса птицы на промышленной основе. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1984. - 366 е., ил.

17. Болотников И. А., Микхеева B.C., Олейник Е.К. Стресс и иммунитет у птиц. Л.: Наука, 1983. - 118 е., ил.

18. Бородин И.Ф., Недилько Н.М. Автоматизация технологических процессов. М.: Агропромиздат, 1986. -368с.

19. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления Особые линейные и нелинейные системы. М.: Энергоиздат, 1981. - 303 е., ил.

20. Воронов А.А. Введение в динамику сложных управляемых систем. М.: Наука, 1985.-351 с.

21. Воронина Т.М. Хронобиологические особенности пищевой и локомоторной активности цыплят-бройлеров при депривации корма // Вестник ветеринарии. 1996. - №1 - с. 65-66.

22. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. 7-е издание, М.: Наука, 1964.-872 е., - ил.

23. Горшков Б.Н. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1989. - 176 е.: ил.

24. Далин В.Н., Данюс С.А., Славянова-Далина О.В. Эффективность дифференцированных световых режимов при выращивании бройлеров // Сб. науч. тр./Харьковский СХИ. 1984. - Т. 309, - с. 8-17.

25. Жуковский Е.Е., Кисилева T.JL, Мандельштам С.М. Статистический анализ случайных процессов. М.-Л.:Гидрометеоиздат, 1976. -408 е., ил.

26. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1982. - 496 е., ил.

27. Кавтарашвили А., Марчев С., Кирдяшкина Г. Прерывистое освещение и его особенности // Птицеводство. 2001. - №5, - с. 25-27.

28. Касаткин А.С. Автоматическая обработка сигналов частотных датчиков. -М.- Л.: «Энергия», 1966. 120 е., с ил.

29. Кашлев Н.В. Морфофункциональное состояние щитовидной железы надпочечника, эпифиза и яичника кур при различных уровнях освещенности: Автореф. на соиск. уч. степени канд. биол. наук. М.:, 1990. - 22 с.

30. Климов А.А. О влиянии света и светового режима на продуктивность кур-несушек. Научный отчет Биоэнергетической лаборатории каф. «Применение эл. эн. в с.х.», ВСХИ, 1967. 320 с.

31. Колесников А.Е. Акустические измерения. Л.: Судостроение, 1983. - 256 с.

32. Колесников В.А. Исследования автоматического устройства системы ПА-ТО для регулирования светового режима на птицефермах: Дисс. на сои~к. уч. степ. канд. тех. наук. Волгоград, 1969. - 142 с.

33. Колчанов И. «Микроклимат-МП» оптимальный вариант // Птицеводство. -2003. - №2. - с.28-29.

34. Корнейко А.А. Модели технологических подпроцессов при выращивании телят. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. -№2.-с. 16-18.

35. Короткий Р.П. Возможность построения компьютерной системы гибкого управления прерывистым освещением птичников. // Материалы VI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. -Волгогр. гос. с.-х. акад. Волгоград, 2002. с.67-69.

36. Короткий Р.П. Экспериментальные исследования адаптивной компьютерной системы управления освещением птичника. // Научный вестник. Инженерные науки. Вып. 4 / Волгогр. гос. с.-х. акад. Волгоград, 2003. - с. 120-122.42.