基于雷达图的蛋鸡舍综合环境舒适度评价及应用(7)
1.3.2 基于雷达图的综合环境舒适度评价指标构建
本研究选取表1中5项环境因素作为雷达图的轴,舍内环境数据归一化及模糊拟合后在雷达图的轴上描点,形成不规则的五边形。将五边形各轴长根据表2中权重加权后,轴上各点坐标相应变化,呈现出加权后的五边形。
图2 各环境因素归一化示意图Fig.2 Schematic diagram of normalization of environmental factors
式中为变化后的轴长,xi为初始的轴长,yi为相应的权重值,i为环境因素(取值范围1、2、3、4、5,分别与选取的5个关键环境参数相对应)
如图3所示,夏冬两季中,单项环境因素评分同为5分(舒适区域五边形)和10分(生存区域五边形)的环境状况加权后形成的五边形存在显著差异,说明各因素在不同季节对舍内环境舒适度的影响程度有所区别。此时的五边形看作5个具有相同锐角的三角形,通过正弦定理分别计算其面积,公式如下。
(2)
式中、为第i个三角形相邻两边边长,Xi为两边夹角,为三角形面积。当i为5的时候,为1。
注:图中数字为单项环境因素评分。Note: The figures in the charts are scores for individual environmental factors.图3 夏冬环境因素加权效果对比Fig.3 Comparison of weighted effects of environmental factors in summer and winter
(3)
最后依上式将5个三角形面积求和得到五边形的面积,即为蛋鸡舍综合环境舒适度评价指标(Comprehensive Environmental Index,CEI)。
1.4 蛋鸡舍环境舒适度监测系统搭建
为验证蛋鸡舍环境舒适度评价系统,于2019年1-2月及7-8月,在河北省邯郸市涉县的华裕家禽育种有限公司父母代鸡舍中(以下简称试验鸡舍)进行了现场试验, 饲养品种为海兰灰父母代蛋鸡。试验鸡舍所处地区属于温带大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥。鸡舍长100 m、跨15 m、檐口高5 m,为4叠层笼养模式,鸡舍分为上下2层;采用封闭式管理模式,配备机械通风、自动喂料、集蛋、清粪等机电一体化设备。
1.4.1 环境监测传感器选型及布点
蛋鸡舍环境舒适度评价系统,需要监测鸡舍的温度、湿度、风速、CO2浓度和NH3浓度。试验前,依据量程、灵敏度、价格等因素,对传感器进行了选型。选择北京昆仑海岸传感器有限公司JWSH-515S-ACD型号温湿度传感器及JQAW-3AC型号CO2传感器,北京东方奇丰科技有限公司EE65-VB9型号风速传感器及深圳市安帕尔科技有限公司AP-G-NH3-1-J型号NH3传感器采集环境数据,选取阿尔泰科技有限公司DMA-3058F型号数据采集卡进行数据的收集与传输。此外,现场另布置传统温度计等,对仪器测量所得数据进行验证,其误差均不超过5%。
在试验鸡舍进行传感器的监测点布置时,综合考虑鸡舍结构,湿帘及风机位置,鸡舍养殖模式等,选定鸡舍内传感器分布位置如图4所示。由于舍内粉尘浓度大等环境因素可能对传感器产生不良影响,为便于安装及维护,将氨气传感器布点在氨气浓度最大的风机附近,并安装在鸡舍左后方的墙上。其余传感器均位于左起第二列与第三列鸡笼之间,接近舍内的水平中心位置;比较重要的环境参数如温湿度和CO2浓度,都在舍内多处布点监测,有助于准确测量舍内各点状态;风速传感器位于鸡舍前端,离风机最远的位置;传感器的高度统一布点在鸡舍的垂直中心位置,便于安装和测量。为了能够对试验鸡舍内环境舒适度进行更为严格的控制,环境数据经采集后取多组数据中的最大值,由系统进行舒适度评分的计算。
图4 环境监测布点Fig.4 Environmental monitoring sites
1.4.2 基于雷达图的蛋鸡舍环境舒适度评价软件开发
蛋鸡舍环境舒适度评价系统的软件程序采用LabVIEW V17.0进行程序编写,图像像素分析及面积计算采用MATLAB 2016a软件,数据存储与提取于MySQL 5.6.12 Community Server(GPL)数据库,数据库通过ODBC数据源连接,连接程序采用LabVIEW Database Connectivity Toolkit编写。系统主要包括鸡舍环境数据实时采集与展示,单因素及综合舒适度评价与预警等功能。
在应用中,传感器采集到的环境数据通过数据采集卡传输到服务器中,将环境数据以时间为主键进行每一组的标记,并将数据归一化及模糊拟合后的单项环境因素评分显示出来,同时在雷达图中呈现出该时间环境条件下的五边形图像。提取图像并计算面积后,通过对比相应季节CEI阈值,对环境舒适状态进行判定,超过阈值即显示红色警报。
文章来源:《四川动物》 网址: http://www.scdwzzs.cn/qikandaodu/2021/0728/1604.html