猪舍环境调控与末端气体处理方法及系统

技术领域

本发明涉及智慧猪舍技术领域，尤其涉及猪舍环境调控与末端气体处理方法及系统。

背景技术

目前绝大多数规模养猪场均为封闭式、高密度养殖，如果进入猪舍的气体不经过滤处理，外界中的病原会附着于气溶胶上进入到猪舍，进而加大病原传播的风险；猪舍的温湿度、气体浓度极大地影响着猪只的生活环境，如何调控猪舍环境是确保猪只健康生长的关键之一；猪舍末端排出的气体臭味浓度大，如果不经处理或处理不达标后排出，会影响猪场人员的健康、破坏猪场周边生态环境。目前猪舍空气过滤设备、环控系统、气体处理系统使用都比较普遍，但控制部分均为各自调控、单一运行，不能发挥出较好的使用效果。

发明内容

本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供猪舍环境调控与末端气体处理方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

具体的，提出猪舍环境调控与末端气体处理方法，包括以下：

猪舍外的空气通过空气过滤室与外界的气压差进入空气过滤室，并由所述空气过滤室进行过滤得到过滤后的空气；

过滤后的空气通过湿帘及与其配合的进风窗进入猪舍内，并经过猪舍内猪群作用后产生废气；

产生的废气经过风机抽出至除臭室经滤料墙处理后排出；

期间，基于第一气压传感器示数检测空气过滤器内气压情况，并基于检测情况进行告警，基于温湿度传感器所监测到的猪舍内的温度以及湿度信息进行告警，基于第一气体传感器以及第二气体传感器读数进行告警，基于第一风速传感器以及第二风速传感器的读数进行告警，基于第二气压传感器示数检测所述滤料墙的气压情况，并基于检测情况进行告警，基于粒子传感器的示数进行告警。

进一步，具体的，基于所述第一气压传感器示数检测空气过滤器内气压情况，并基于检测情况进行告警，包括，

若所述第一气压传感器的示数大于第一气压阈值则表示空气过滤器处于堵塞状态，对预设的养殖人员的IP进行预警信息推送告知其进行更换或清洗。

进一步，具体的，基于第二气压传感器示数检测所述滤料墙的气压情况，并基于检测情况进行告警，包括，

若所述第二气压传感器的示数大于第二气压阈值则表示所述滤料墙处于堵塞状态，对预设的养殖人员的IP进行预警信息推送并告知其进行更换或冲洗。

进一步，具体的，除臭室对所述废气的处理过程包括，

喷头通过集液池获取并喷出的溶液经过滤料墙，溶液在滤料墙内的网孔上形成水膜；

产生的废气经过所述水膜，所述废气与所述水膜融合，通过所述水膜降低所述废气中的对应气体成分得到过滤后的气体；

过滤后的气体在回液板处冷凝成液态，通过回液板收集回流至集液池，完成喷头溶液的循环。

进一步，具体的，基于所述第一气体传感器以及第二气体传感器读数进行告警，包括，

首先每隔一定时间T获取第一气体传感器在一定时间范围内的示数得到多个示数；

判断多个示数的变化趋势，判断是否存在变化趋势异常，若是进行气体变化异常趋势告警；

判断在所述一定时间范围内第一气体传感器示数是否存在超过气体极限阈值的情况，若存在判断猪舍存在气体异常风险进行告警；

计算在所述一定时间范围内，多个同一时刻第一气体传感器示数与第二气体传感器示数的差值的平均值，若所述平均值低于净化量阈值，则表示滤料墙存在故障并进行告警。

进一步，具体的，基于第一风速传感器以及第二风速传感器的读数进行告警，包括，

分别设置第一风速阈值以及第二风速阈值，出现第一风速传感器示数大于第一风速阈值或第二风速传感器示数大于第二风速阈值中任一项时，进行风速异常告警。

进一步，具体的，基于温湿度传感器所监测到的猪舍内的温度以及湿度信息进行告警，包括，

设置温度阈值以及湿度阈值，若出现温度信息大于温度阈值则进行温度异常告警，若湿度信息大于湿度阈值则进行湿度异常告警。

进一步，具体的，判断多个示数的变化趋势，判断是否存在变化趋势异常，包括，

假定一定时间范围为（t，t+NT），共进行了N次采样，N为正整数，t为任意起始时刻；

以时间做横轴、第一气体传感器示数做纵轴、（t，0）为坐标原点建立坐标系，得到共有N个离散点的二维坐标系；

通过拟合算法对N个离散点进行曲线拟合得到拟合曲线；

分别计算N个离散点到拟合曲线的最短距离，并找寻出最短距离大于设定阈值的点统计点的数量P；

判断数量P是否大于数量阈值，若是则判断存在变化趋势异常。

本发明还提出猪舍环境调控与末端气体处理系统，包括：沿着气体流通方向布置的，

空气过滤室，包括沿着气体流通方向布置的，

防护网，所述防护网用于防止蚊虫、老鼠进入猪舍，

空气过滤器，用于滤除空气中超过直径阈值的大颗粒病原，内部设置有第一气压传感器，所述第一气压传感器用于检测空气过滤器内气压情况，并基于检测情况进行告警，

粒子传感器，用于检测经所述空气过滤器过滤后的气体中超过所述直径阈值的粒子的浓度值，并基于此判断空气过滤器是否存在故障；

猪舍，包括沿着气体流通方向布置的，

湿帘及与其配合的进风窗，所述湿帘与进风窗同一时间保持其中一个开启，所述湿帘用于对进入猪舍的气体进行降温，所述进风窗用于使气体流入猪舍，

第一风速传感器以及温湿度传感器，所述第一风速传感器用于检测经过湿帘后的气体的流速，所述温湿度传感器用于检测猪舍内的温度以及湿度信息，

第一气体传感器，用于检测猪舍内预设气体的气体浓度值，

风机，用于将猪舍内的气体抽出；

除臭室，包括沿着气体流通方向布置的，

第二风速传感器，用于检测经所述风机抽出的气体的流速，

滤料墙，用于对风机抽出的气体进行净化，所述滤料墙设置有喷头，所述喷头用于对所述滤料墙喷洒溶液，所述滤料墙还设置有第二气压传感器，所述第二气压传感器用于检测所述滤料墙的气压情况，并基于检测情况进行告警，

回液板，用于将经过滤料墙的气体冷凝所形成的溶液收集至集液池中进行循环利用

第二气体传感器，用于检测经过滤墙净化后的预设气体的气体浓度值，并判断排除的气体是否达到预设的排放标准，并基于此判断滤料墙是否存在故障。

本发明的有益效果为：

本发明提出猪舍环境调控与末端气体处理方法及系统，首先通过空气过滤室过滤进入猪舍的空气，之后通过除臭室来对猪舍内产生的废气处理最后排出，整个过程根据目前猪舍环境调控设备和末端气体处理设备的使用情况，采用适宜的控制方式，将空气过滤、环境调控、气体处理系统三者关联，实现设备的协同自动运行，对参数异常、设备运行故障等进行实时报警，便于养殖者及时了解环境参数信息和设备运行情况。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为本发明猪舍环境调控与末端气体处理方法的流程图；

图2所示为本发明猪舍环境调控与末端气体处理系统的结构原理图；

图3所示为本发明猪舍环境调控与末端气体处理方法的控制原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

参照图1以及图3，实施例1，本发明提出猪舍环境调控与末端气体处理方法，包括以下：

步骤110、猪舍外的空气通过空气过滤室与外界的气压差进入空气过滤室，并由所述空气过滤室进行过滤得到过滤后的空气；

步骤120、过滤后的空气通过湿帘3及与其配合的进风窗9进入猪舍内，并经过猪舍内猪群作用后产生废气；

步骤130、产生的废气经过风机10抽出至除臭室经滤料墙14处理后排出；

期间，基于第一气压传感器5示数检测空气过滤器2内气压情况，并基于检测情况进行告警，基于温湿度传感器7所监测到的猪舍内的温度以及湿度信息进行告警，基于第一气体传感器8以及第二气体传感器16读数进行告警，基于第一风速传感器6以及第二风速传感器11的读数进行告警，基于第二气压传感器13示数检测所述滤料墙14的气压情况，并基于检测情况进行告警，基于粒子传感器4的示数进行告警。

在本实施例中，猪舍的通风过程如下，

1、所有设备开启；

2、猪舍外的气体由于空气过滤室与外界的气压差自动进入空气过滤室，并由空气过滤器2进行过滤；

3、经空气过滤器2过滤后的气体进入猪舍，此过程有两种方式：一种：在夏季，湿帘3前端的卷帘开启，气体经湿帘3降温后进入猪舍内；另一种：在春秋冬季，湿帘3前端的卷帘关闭，猪舍顶部的进风窗9开启，气体通过进风窗9进入猪舍内，也可以通过监测环境温度并设置一个环境温度阈值，达到阈值就开启湿帘3通道关闭进风窗9通道，没有达到就关闭湿帘3通道开启进风窗9通道；

4、进入猪舍内的气体为猪只提供舒适的生活环境，猪舍内产生的废气经尾端的风机10抽出，同时，猪舍湿帘3端或进风端不断流入新鲜的气体；

5、风机10端抽出的气体进入除臭室，经滤料墙14后排出。

首先通过空气过滤室过滤进入猪舍的空气，之后通过除臭室来对猪舍内产生的废气处理最后排出，整个过程根据目前猪舍环境调控设备和末端气体处理设备的使用情况，采用适宜的控制方式，将空气过滤、环境调控、气体处理系统三者关联，实现设备的协同自动运行，对参数异常、设备运行故障等进行实时报警，便于养殖者及时了解环境参数信息和设备运行情况。

作为本发明的优选实施方式，具体的，基于所述第一气压传感器5示数检测空气过滤器2内气压情况，并基于检测情况进行告警，包括，

若所述第一气压传感器5的示数大于第一气压阈值则表示空气过滤器2处于堵塞状态，对预设的养殖人员的IP进行预警信息推送告知其进行更换或清洗。

在本优选实施方式中，基于第一气压传感器5进行空气过滤器2的一种异常判断，当空气过滤室内的气压传感器1检测到该室内气压较大、且粒子传感器4检测到气体中较大粒径的尘埃粒子浓度属于正常范围内（≤5%），则可判断为空气过滤器2处于堵塞状况，系统会发出预警信息，提醒养殖人员进行更换或清洗。

作为本发明的优选实施方式，具体的，基于第二气压传感器13示数检测所述滤料墙14的气压情况，并基于检测情况进行告警，包括，

若所述第二气压传感器13的示数大于第二气压阈值则表示所述滤料墙14处于堵塞状态，对预设的养殖人员的IP进行预警信息推送并告知其进行更换或冲洗。

在本优选实施方式中，给出了滤料墙14的一种异常判断，气压传感器2实时检测滤料墙14端的气压，如果气压值较大，则系统发出预警信息，提醒养殖人员检查滤料墙14是否堵塞，如果堵塞，则需进行冲洗或更换滤料墙14。

作为本发明的优选实施方式，具体的，除臭室对所述废气的处理过程包括，

喷头12通过集液池获取并喷出的溶液经过滤料墙14，溶液在滤料墙14内的网孔上形成水膜；

产生的废气经过所述水膜，所述废气与所述水膜融合，通过所述水膜降低所述废气中的对应气体成分得到过滤后的气体；

过滤后的气体在回液板15处冷凝成液态，通过回液板15收集回流至集液池，完成喷头12溶液的循环。

在本优选实施方式中，通过以上方式设置滤料墙14的净化方式，能够使滤料墙14所使用的溶液循环使用，另外可以通过配置不同的溶液来对猪舍排出的废气进行针对性的处理，比如如果喷淋溶液为水，则气体中的有害成分如氨气等溶于水，进而降低排出气体的臭味浓度；如果喷淋溶液为酸性溶液，则气体中的有害成分如氨气等与其发生化学反应，进而降低排出气体的臭味浓度。

作为本发明的优选实施方式，具体的，基于所述第一气体传感器8以及第二气体传感器16读数进行告警，包括，

首先每隔一定时间T获取第一气体传感器8在一定时间范围内的示数得到多个示数；

判断多个示数的变化趋势，判断是否存在变化趋势异常，若是进行气体变化异常趋势告警；此处考虑到猪舍内第一气体传感器8的示数也就是监测值应当是平稳的，如果出现波动大的情况，大概率是猪只出现了问题，应当进行告警提醒查看。

判断在所述一定时间范围内第一气体传感器8示数是否存在超过气体极限阈值的情况，若存在判断猪舍存在气体异常风险进行告警；

计算在所述一定时间范围内，多个同一时刻第一气体传感器8示数与第二气体传感器示数的差值的平均值，若所述平均值低于净化量阈值，则表示滤料墙14存在故障并进行告警。

在本优选实施方式中，给出了一种判断滤料墙14的净化能力的方式，能够较为准确的判断出滤料墙14是否能够正常滤除气体中的有害成分，基于此判断是否需要清洗或更换滤料墙14，亦或是集液池中的溶液浓度达到饱和，需要更换集液池中的溶液。

作为本发明的优选实施方式，具体的，基于第一风速传感器6以及第二风速传感器11的读数进行告警，包括，

分别设置第一风速阈值以及第二风速阈值，出现第一风速传感器6示数大于第一风速阈值或第二风速传感器11示数大于第二风速阈值中任一项时，进行风速异常告警。

在本优选实施方式中，为了监测猪舍的进出风速，保证风速稳定，设置两个风速传感器及其对应的阈值，一旦出现异常进行告警。

作为本发明的优选实施方式，具体的，基于温湿度传感器7所监测到的猪舍内的温度以及湿度信息进行告警，包括，

设置温度阈值以及湿度阈值，若出现温度信息大于温度阈值则进行温度异常告警，若湿度信息大于湿度阈值则进行湿度异常告警。

作为本发明的优选实施方式，具体的，判断多个示数的变化趋势，判断是否存在变化趋势异常，包括，

假定一定时间范围为（t，t+NT），共进行了N次采样，N为正整数，t为任意起始时刻；

以时间做横轴、第一气体传感器8示数做纵轴、（t，0）为坐标原点建立坐标系，得到共有N个离散点的二维坐标系；

通过拟合算法对N个离散点进行曲线拟合得到拟合曲线；

分别计算N个离散点到拟合曲线的最短距离，并找寻出最短距离大于设定阈值的点统计点的数量P；

判断数量P是否大于数量阈值，若是则判断存在变化趋势异常。

在本优选实施方式中，通过以上方式进行第一气体传感器8示数的变化趋势异常的判断，能够准确的判断出存在第一气体传感器8示数的变化趋势异常情况。

参照图2，图2中箭头指向为气体流通方向，本发明还提出猪舍环境调控与末端气体处理系统，包括：沿着气体流通方向布置的，

空气过滤室，在图中通过区域编号Ⅰ示出，包括沿着气体流通方向布置的，

防护网1，所述防护网1用于防止蚊虫、老鼠进入猪舍，

空气过滤器2，用于滤除空气中超过直径阈值的大颗粒病原，内部设置有第一气压传感器5，所述第一气压传感器5用于检测空气过滤器2内气压情况，并基于检测情况进行告警，

粒子传感器4，用于检测经所述空气过滤器2过滤后的气体中超过所述直径阈值的粒子的浓度值，并基于此判断空气过滤器2是否存在故障；

猪舍，在图中通过区域编号Ⅱ示出，包括沿着气体流通方向布置的，

湿帘3及与其配合的进风窗9，所述湿帘3与进风窗9同一时间保持其中一个开启，所述湿帘3用于对进入猪舍的气体进行降温，所述进风窗9用于使气体流入猪舍，

第一风速传感器6以及温湿度传感器7，所述第一风速传感器6用于检测经过湿帘3后的气体的流速，所述温湿度传感器7用于检测猪舍内的温度以及湿度信息，

第一气体传感器8，用于检测猪舍内预设气体的气体浓度值，

风机10，用于将猪舍内的气体抽出；

除臭室，在图中通过区域编号Ⅲ示出，包括沿着气体流通方向布置的，

第二风速传感器11，用于检测经所述风机10抽出的气体的流速，

滤料墙14，用于对风机10抽出的气体进行净化，所述滤料墙14设置有喷头12，所述喷头12用于对所述滤料墙14喷洒溶液，所述滤料墙14还设置有第二气压传感器13，所述第二气压传感器13用于检测所述滤料墙14的气压情况，并基于检测情况进行告警，

回液板15，用于将经过滤料墙14的气体冷凝所形成的溶液收集至集液池中进行循环利用。

第二气体传感器16，用于检测经过滤墙净化后的预设气体的气体浓度值，并判断排除的气体是否达到预设的排放标准，并基于此判断滤料墙14是否存在故障。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。