CONTROL SYSTEM OF THE WATERING IN THE TECHNOLOGICAL MODULE FOR FATTENING BROILER CHICKENS

В России отрасль птицеводства занимает первое место по производству мяса, за 2022 год было произведено 7 млн. тонн птицы в живом весе, что составляет более 43% от производства мяса всех видов

Для повышения эффективности производства мелкотоварных птицеводческих предприятий разработан и изготовлен опытный образец технологического модуля для откорма цыплят-бройлеров

Опытно-производственная проверка технологического модуля показала, что полученные технико-технологические показатели такие как коэффициент конверсии корма, затраты воды, электроэнергии и труда для набора птицей одного килограмма живой массы, сопоставимы со значениями аналогичных показателей крупных птицеводческих предприятий, что позволит мелкотоварным производителям реализовывать произведенную продукцию по конкурентоспособной цене

Дальнейшее повышение эффективности производства возможно за счет более полного усвоения птицей подаваемого корма, что напрямую зависит от потребления воды, согласно проведенным ранее исследованиям оптимальным считается соотношение воды к корму –1,6:1

Результатом нехватки воды в рационе цыплят-бройлеров является снижение продуктивности, и иммунитета вследствие чего увеличивается процент падежа

Объем потребления воды цыплятами-бройлерами зависит от многих факторов, таких как масса птицы, срок откорма, время суток, показатели микроклимата производственного помещения и т.д.

Согласно результатам исследований, наибольшей эффективностью для прироста живой массы цыплят-бройлеров обладают поилки водным зеркалом, одной из разновидностей которых являются микрочашечные поилки

Система поения – это совокупность технических средств, предназначенных для добычи, накопления и хранения, очистки, обогащения необходимыми компонентами, а также транспортировки воды к местам ее потребления.

Повышение эффективности функционирования данной системы возможно за счет устранения человеческого фактора посредством применения средств автоматизации.

В данной работе рассматривается возможность автоматизации процесса подачи воды цыплятам-бройлерам с учетом изменения их массы на протяжении производственного цикла.

Целью данной работы являлось – определение необходимого количества воды, потребляемой цыплятами-бройлерами в зависимости от срока откорма, а также разработка концепции автоматизации системы поения.

Для определения необходимого количества воды за производственный цикл откорма бройлеров в технологическом модуле был применен метод математического моделирования, предусматривающий расчетно-конструктивный подход, основанный на использовании нормативных данных среднесуточного потребления воды бройлером в различные промежутки откорма.

Для разработки системы управления процессом подачи воды бройлерам был применен метод поисковых исследований, позволяющий проанализировать существующие разработки, применяемые на сегодняшний день, а также сформулировать концепцию функционирования предлагаемой системы.

Технико-технологические решения, применяемые для реализации процесса поения цыплят-бройлеров, должны отвечать ряду требований, таких как, постоянная доступность воды, предотвращение ее потерь, возможность использования птицей различных половозрастных групп, предотвращение загрязнения подаваемой птице воды.

На основе анализа используемых систем поения был сделан вывод о том, что большое распространение имеют решения, предусматривающие забор воды из индивидуальной скважины с дальнейшей ее подачей на узел водоподготовки снабженный медикатором и системой ультразвуковой очистки, после прохождения через который вода поступает в линию поения состоящую из профильных труб с установленными на них ниппельными поилками, регуляторами давления и воздухоотводящими клапанами. Линии поения устанавливаются в производственном помещении через подвесы на тросах, обеспечивающих возможность изменения высоты линии в зависимости от роста птицы, а также для обеспечения возможности проведения уборки и дезинфекции помещения между производственными циклами.

Управление системой поения может быть организовано как в ручном, так и в автоматическом режиме. Некоторые системы предусматривают только учет потребления воды птицей при помощи счетчика, более сложные системы позволяют контролировать расход воды в реальном времени и передавать информацию о ходе выполнения процесса оператору.

На основе проведенного анализа разработано технико-технологическое решение организации процесса поения цыплят-бройлеров в технологическом модуле, основанное на автоматическом заполнении водонакопительного бака, а также контроле среднесуточного потребления воды в зависимости от изменения возраста птицы. На рисунке 1 приведена схема разработанной системы.

Рисунок 1 - Система автоматизированной подачи воды при содержании бройлеров в технологическом модуле

Примечание: 1 - подающий насос; 2 - трубопровод; 3 - водонакопительный бак; 4 - датчик уровня; 5 - программируемое реле; 6 - кран с электроприводом; 7 - трубопровод; 8 - линия поения; 9 - микрочашечная поилка; 10 - счетчик воды; 11 - персональный компьютер

DOI:10.23649/JAE.2023.40.19.1

Система поения включает в себя подающий насос соединенный трубопроводом с верхней частью водонакопительного бака оснащенного датчиком уровня коммутированным с программируемым реле, подающим сигнал на кран с электроприводом установленном на трубопроводе соединяющим водонакопительный бак с линией поения оборудованной микрочашечными поилками, управление подающим насосом осуществляется посредством подачи информационных сигналов с программируемого реле, определение количества потребляемой воды производится счетчиком, передающим информацию на персональный компьютер, с которого осуществляется управление программируемым реле.

Система функционирует следующим образом: с ПК 11 подается команда на программируемое реле 5 о начале процесса поения; программируемым реле 5 осуществляется опрос датчика уровня 4; при отсутствии воды в водонакопительном баке 3 производится включение подающего насоса 1; после наполнения водонакопительного бака 3 до необходимого уровня, датчиком уровня 4 подается сигнал на программируемое реле 5 и производится выключение подающего насоса 1; программируемым реле 5 подается команда на открытие крана с электроприводом 6; при достижении в водонакопительном баке 3 минимального уровня воды, датчиком уровня 4 подается сигнал на программируемое реле 5 и производится закрытие крана с электроприводом 6 и включается подающий насос 1.

Алгоритм описанных операций является цикличным, его структурная схема приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема алгоритма автоматизированной системы поения в технологическом модуле для откорма цыплят бройлеров

DOI:10.23649/JAE.2023.40.19.2

Данная система является локальной и не требует корректировок, контроль осуществляется только за уровнем воды в водонакопительном баке.

Представленная система управления подачи воды в технологическом модуле является структурной единицей общей системы управления модулем. Учет данных о потреблении воды бройлерами позволяет осуществить своевременную коррекцию процессов, непосредственно оказывающих воздействие на физиологическое состояние птиц (оптимальный температурный режим, вентиляция помещения).

Для определения контрольных значений на основе нормативных данных по среднесуточному потреблению воды, построена математическая модель изменения потребления воды за производственный цикл в технологическом модуле.

Продолжительность производственного цикла составляет 42 дня. Среднесуточные значения потребления воды бройлерами в различные временные промежутки производственного цикла составляют от 0,032 до 0,318 л на голову

Считаем, что потребление воды бройлером в каждом из временных промежутков производственного цикла прямо пропорционально количеству дней содержания, коэффициент пропорциональности  – среднесуточное потребление воды для каждого промежутка является постоянным. Значит потребление воды бройлером  за весь срок производственного цикла является «кусочно-линейной» функцией натурального аргумента.

Построим график изменения потребления воды бройлером в зависимости от времени его откорма (рис. 3).

Рисунок 3 - Изменение потребления воды бройлером в зависимости от для откорма

DOI:10.23649/JAE.2023.40.19.3

По построенному графику получено полиномиальное уравнение регрессии второй степени с высоким коэффициентом корреляции:

На основе полученного выражения системой будет осуществляться отслеживание адекватности расхода воды, а также выдаваться рекомендации по корректировке производственного процесса для устранения отклонений в случае их обнаружения.

В составе системы управления процессом подачи воды цыплятам-бройлерам находятся исполнительные, измерительные и усилительно-преобразовательные элементы, выбор которых осуществлялся исходя из надежности, доступности на рынке, возможности обслуживания, а также стоимости.

Использование технологического модуля позволяет достичь показателя конверсии корма равного 1,66, что сопоставимо с крупными птицеводческими предприятиями. Для дальнейшего повышения эффективности производства необходимым условием является применение средств автоматизации производственных процессов.

Предложена система автоматизации процесса подачи воды бройлерам в технологическом модуле, представлена структурная схема алгоритма функционирования данной системы.

Построена математическая модель изменения потребления воды бройлерами за производственный цикл в технологическом модуле.

На основе данных по изменению потребления воды бройлерами в зависимости от срока откорма в технологическом модуле получено уравнение регрессии, позволяющие системе управления отслеживать адекватность потребления воды и осуществлять корректировку производственного процесса.

Для проведения дальнейших исследований определены необходимые исполнительные, измерительные и усилительно-преобразовательные элементы предлагаемой системы управления процессом подачи воды бройлерам в технологическом модуле.