Устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы

Устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям кормления сельскохозяйственных животных и птицы и может быть использовано в отраслях промышленного животноводства и птицеводства.

Известны способ экономичного взаимосвязанного общего обогрева животноводческого помещения и локального обогрева сельскохозяйственных животных и устройство для его осуществления. Они предназначены для поиска экономически наименее затратного режима общего обогрева помещения с локальным обогревом сельскохозяйственного молодняка. Используются заданные цены на готовую продукцию животноводческого или птицеводческого предприятия (см. патент РФ №2229155. Способ и устройство экономичного общего обогрева животноводческого помещения и локального обогрева сельскохозяйственных животных / А.В.Дубровин и др. // БИ, 2004. №14).

Недостатком данного технического решения является отсутствие учета в реальном времени отклонений от нормативного потребления животными корма, кормов или кормовых смесей, что заметно влияет на продуктивность поголовья. При этом также существенно изменяется себестоимость продукции, поскольку стоимость кормов в промышленном животноводстве и птицеводстве составляет 70…80% всей себестоимости продукции. При этом уже в настоящее время в сельскохозяйственное производство, в частности в птицеводство, активно внедряются средства механизированной раздачи корма птице также и малых возрастов, например цыплятам-бройлерам и ремонтному молодняку родительского стада кур, с контролем массы израсходованного корма в реальном времени.

Известны способ и устройство для выращивания птицы, позволяющие управлять обогревом и кормлением птицы по величине принятого технико-экономического показателя прироста прибыли (см. патент РФ 2340172. Способ и устройство для выращивания птицы / А.В.Дубровин и др. // БИ, 2008. №34).

Недостатком данного технического решения является отсутствие учета в реальном времени текущего во времени значения коэффициента конверсии корма, который характеризует биологическую и экономическую эффективность преобразования химической энергии кормов в биологическую энергию роста и развития организма птицы. Отсутствует соответствующая возможность в автоматизированном режиме биологически и экономически целесообразно определять технологически оптимальный начальный момент времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы. Начиная с этого момента времени, скорость роста живой массы бройлеров замедляется, прирост ее уменьшается, а потребление корма животными и птицей продолжается. Значение коэффициента конверсии корма возрастает, экономическая эффективность процесса кормления начинает снижаться, и дальнейшее кормление поголовья без изменения (без поправки, без коррекции режима кормления) становится невыгодным. Соответственно, так же начиная с этого момента времени, следует ввести режим ограниченного кормления, то есть скорректировать технологию кормления животных и птицы. Цель таких и подобных поправок технологических режимов технологий кормления животных и птицы, - по возможности предотвратить рост или хотя бы уменьшить скорость роста значения коэффициента конверсии корма, что дает информацию для совершенствования технологий животноводства и птицеводства, что прямо связано с повышением их технико-экономической эффективности. Таких возможностей данное техническое решение не предоставляет.

Известно устройство для определения коэффициента конверсии корма, позволяющее повысить эффективность контроля за текущим во времени коэффициентом конверсии корма (см. а.с. СССР 1789151 / P.M.Славин, Г.А.Харатян и Т.П.Волосович // БИ, 1993. №3).

Недостатком данного технического решения также является отсутствие возможности в автоматизированном режиме биологически и экономически целесообразно определять технологически оптимальный начальный момент времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы.

Задачей изобретения является автоматизированное определение технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции технологии кормления животных и птицы, введение в технологический процесс кормления в этот момент времени режима дозированного кормления животных и птицы.

В результате использования изобретения в автоматизированном режиме определяется технологически оптимальный начальный момент времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы. Также организационно вводится режим ограниченного кормления поголовья. Персоналом определяются уменьшенные количественные значения суточных доз расхода корма, при которых обеспечивается снижение роста значений коэффициента конверсии корма в наиболее затратном технологическом процессе кормления животных и птицы. Это происходит после определенного в автоматизированном режиме указанного момента времени. Достигается значительная экономия дорогого корма для животных и птицы. Повышается точность перехода технологии нормированного кормления в режим ограниченного кормления животных и птицы.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предложен способ для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы, включающий в себя измерение расхода корма, измерение живой массы животных и птицы, деление первой измеренной величины на вторую и получение результата деления в виде вычисленной величины коэффициента конверсии корма при выращивании животных и птицы, сигнализацию и индикацию для обслуживающего персонала, при этом задают управляемую временную задержку сигнала измеренного расхода корма и формируют сигнал управляемой временной задержки, соответственно задерживают по времени сигнал измеренного расхода корма, делят задержанный по времени сигнал измеренного расхода корма на измеренный сигнал прироста живой массы животных и птицы, вычисляют новое значение коэффициента конверсии корма и формируют сигнал нового значения коэффициента конверсии корма, дифференцируют новый вычисленный коэффициент конверсии корма по времени и формируют сигнал первой производной нового коэффициента конверсии корма по времени, вторично дифференцируют новый вычисленный коэффициент конверсии корма по времени и формируют сигнал второй производной нового коэффициента конверсии корма по времени, в момент времени равенства нулю сигнала второй производной вычисленного коэффициента конверсии корма по времени формируют сигнал начального момента времени экономичной коррекции режимов кормления и содержания животных и птицы, при появлении этого сформированного сигнала начинают осуществлять сигнализацию для обслуживающего персонала и начинают корректировать режим кормления животных и птицы.

Технический результат достигается также тем, что устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы содержит датчик расхода корма, датчик живой массы животных и птицы, делитель, блок управления, который в свою очередь содержит первый дифференцирующий усилитель, схему сравнения, дифференцирующую цепь, выпрямитель, ждущий мультивибратор, управляемый ключ, блок сигнализации, элемент памяти, блок индикации, генератор пилообразного напряжения, блок питания устройства и блок синхронизации устройства, выход датчика прироста живой массы животных и птицы подключен к второму входу делителя, вход первого дифференцирующего усилителя является входом блока управления, второй вход схемы сравнения соединен с общей шиной устройства, а выход схемы сравнения через последовательное соединение дифференцирующей цепи, выпрямителя, ждущего мультивибратора подключен к первому входу управляемого ключа и к входу блока сигнализации, выход управляемого ключа через элемент памяти соединен с выходом блока управления и с входом блока индикации, выход генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом управляемого ключа, при этом в устройство дополнительно введены задатчик управляемой временной задержки, схема управляемой временной задержки и второй элемент дифференцирования, причем выход задатчика управляемой временной задержки подключен к первому входу схемы управляемой временной задержки, выход датчика расхода корма соединен с вторым входом схемы управляемой временной задержки и через схему управляемой временной задержки подключен к первому входу делителя, выход которого соединен с входом первого дифференцирующего усилителя, выход которого через второй элемент дифференцирования подключен к первому входу схемы сравнения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером. Известно, что общее время прохождения пищевой массы через пищевой тракт кур разных возрастов различно. Однако средняя скорость продвижения является достаточно постоянной и составляет 30…39 см/ч у цыплят раннего возраста, 32…40 см/ч у цыплят старшего возраста, 40…42 см/ч у взрослых кур (см.: Селянский В.М. Физиология птицы. - М.: Колос, 1980. - 432 с.). Широко известна следующая таблица (там же).

Таблица 11
Скорость прохождения пищевых масс через пищеварительный тракт у цыплят и кур (В.М.Селянский)
Возраст птицы, дней	Длина кишечника, см	Время, затраченное на прохождение пищевых масс через пищеварительный тракт, ч
1…9	50…52	1,3…1,7
10	80…82	2…2,5
20	84	2,5…3
40	107…111	2,5…3
70…80	120…150	3…4
Взрослые куры	160…170	4

Понятно, что помет птицы выделится задолго до взвешивания птицы на следующие сутки, а данные измерений дозы корма уже получены в текущие сутки выращивания бройлеров.

Способ осуществляется следующим образом. Производят автоматическое взвешивание корма и определение суммарного расхода корма q_i-1 по состоянию (i-1)-го дня содержания, т.е. измеряют выданную в текущие сутки дозу корма всему поголовью, находящемуся в помещении. На следующие сутки проводят автоматическое взвешивание птицы, т.е. взвешивают поголовье птицы в помещении. Определение прироста живой массы всего стада m_i на i-й день содержания. Делят первое значение на второе. Получают вычисленное новое значение коэффициента конверсии корма, т.е. определяют коэффициент конверсии корма k_i=(q_i-1/m_i). Перечисленные действия производят ежесуточно. Вычисляют первую производную коэффициента конверсии корма по времени, т.е. скорость роста коэффициента конверсии (dk_i/dt). Затем вычисляют ускорение роста коэффициента конверсии корма (d²k_i/dt²), т.е. вторую производную коэффициента конверсии корма по времени. Производят сравнение текущих значений скорости роста и ускорения коэффициента конверсии корма с соответствующими результатами по предыдущим суткам выращивания. Производится проверка условия [(dk_i-dk_i-1)/dt]<0. Если это условие выполняется, то осуществляют продолжение прежнего курса нормированного кормления животных и птицы. Если не выполняется, то переходят к анализу возможности введения режима ограниченного кормления. Те же действия производят на следующие сутки. Для этого осуществляют изменение показания счетчика дня содержания животных и птицы i=: i+1. Проверка условия [(d²k_i-d²k_i-1)/dt²]<0 при его выполнении обеспечивает обоснованное введение режима ограниченного кормления животных и птицы. При невыполнении последнего условия следует рекомендация персоналу о целесообразности проведения технической и технологической инспекции системы кормления животных и птицы, что также способствует повышению точности и результативности технологии кормления животных и птицы.

Совокупность операций, алгоритм, набор правил способа следующий.

Сходные с аналогом и прототипом признаки

1. Измерение расхода корма.

2. Измерение живой массы животных и птицы.

3. Деление первой измеренной величины на вторую и получение результата деления в виде вычисленной величины коэффициента конверсии корма при выращивании животных и птицы.

4. Сигнализация и индикация для обслуживающего персонала.

Отличительные от аналога и прототипа признаки

5. Задают управляемую временную задержку сигнала измеренного расхода корма, при этом формируют сигнал управляемой временной задержки.

6. Соответственно задерживают по времени сигнал измеренного расхода корма.

7. Делят задержанный по времени сигнал измеренного расхода корма на измеренный сигнал прироста живой массы животных и птицы, вычисляют новое значение коэффициента конверсии корма по сравнению с аналоговым и прототипным, при этом формируют сигнал нового значения коэффициента конверсии корма.

8. Дифференцируют новый вычисленный коэффициент конверсии корма по времени, при этом формируют сигнал первой производной нового коэффициента конверсии корма по времени.

9. Вторично дифференцируют вычисленный коэффициент конверсии корма по времени, при этом формируют сигнал второй производной коэффициента конверсии корма по времени.

10. В момент времени равенства нулю сигнала второй производной вычисленного коэффициента конверсии корма по времени формируют сигнал начального момента времени экономичной коррекции режимов кормления и содержания животных и птицы.

11. При появлении этого сформированного сигнала начинают осуществлять сигнализацию для обслуживающего персонала и начинают корректировать режим кормления животных и птицы.

Видно, что техническое решение заявляемого способа содержит многочисленные новые действия материальных объектов на материальные объекты.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1…5.

На фиг.1 приведено размещение датчиков устройства для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы (измерительного оборудования автоматизированной системы типа «Корм-продуктивность») в промышленном бройлерном птичнике: 1 - датчик расхода корма на основе устройства учета и дозирования корма с ленточным тензоизмерительным весовым транспортером непрерывного действия, 2 - датчик прироста живой массы бройлеров на основе устройство взвешивания птицы.

На фиг.2 приведена иллюстрации временных зависимостей качественного характера: а) суммарного расхода в среднем на одного бройлера птичьего корма q(t), кг, усредненной по стаду поголовья живой массы одного бройлера m(t), кг; б) коэффициента конверсии корма k(t), (кг корма)/(кг прироста живой массы), первой производной величины коэффициента конверсии корма dk(t)/dt, кг/(кг×сут.), второй производной величины коэффициента конверсии корма d²k(t)/dt², кг/(кг×сут.²).

На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма функционирования устройства для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы (автоматизированной системы типа «Корм-эконом»): 1 - автоматическое взвешивание птицы, определение прироста живой массы всего стада m_i на i-й день содержания; 2 - автоматическое взвешивание корма, определение суммарного расхода корма q_i-1 по состоянию (i-1)-го дня содержания; 3 - определение коэффициента конверсии корма k_i=(q_i-1/m_i), скорости роста коэффициента конверсии (dk_i/dt), ускорения роста коэффициента конверсии (d₂k_i/dt²); 4 - сравнение текущих значений скорости роста и ускорения коэффициента конверсии корма с соответствующими результатами по предыдущим суткам выращивания; 5 - проверка условия [(dk_i-dk_i-1)/dt]<0; 6 - продолжение осуществления прежнего курса нормированного кормления животных и птицы; 7 -изменение показания счетчика дня содержания животных и птицы i=: i+1; 8 - проверка условия [(d²k_i-d²k_i-1)/dt²]<0; 9 - введение режима ограниченного кормления животных и птицы; 10 - рекомендация персоналу о целесообразности проведения технической и технологической инспекции системы кормления животных и птицы.

На фиг.4 дана функциональная схема устройства для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы.

На фиг.5 даны временные диаграммы работы блока управления 4 устройства для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы.

Устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы содержит датчик расхода корма 1, датчик живой массы животных и птицы 2, делитель 3, блок управления 4, который в свою очередь содержит первый дифференцирующий усилитель 5, схему сравнения 6, дифференцирующую цепь 7, выпрямитель 8, ждущий мультивибратор 9, управляемый ключ 10, блок сигнализации 11, элемент памяти 12, блок индикации 13, генератор пилообразного напряжения 14, блок питания устройства 15 и блок синхронизации устройства 16, выход датчика прироста живой массы бройлеров 2 подключен к второму входу делителя 3, вход первого дифференцирующего усилителя 5 является входом блока управления 4, второй вход схемы сравнения 6 соединен с общей шиной устройства, а выход схемы сравнения 6 через цепи 7, выпрямителя 8, ждущего мультивибратора 9 подключен к первому входу управляемого ключа 10 и к входу блока сигнализации 11, выход управляемого ключа 10 через элемент памяти 12 соединен с выходом блока управления 4 и с входом блока индикации 13, выход генератора пилообразного напряжения 14 соединен с вторым входом управляемого ключа 10, при этом в устройство дополнительно введены задатчик управляемой временной задержки 17, схема управляемой временной задержки 18 и второй элемент дифференцирования 19, при этом выход задатчика управляемой временной задержки 17 подключен к первому входу схемы управляемой временной задержки 18, выход датчика расхода корма 1 соединен с вторым входом схемы управляемой временной задержки 18 и через схему управляемой временной задержки 17 подключен к первому входу делителя 3, выход которого соединен с входом первого дифференцирующего усилителя 5, выход которого через второй элемент дифференцирования 19 подключен к первому входу схемы сравнения 6.

Устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы (фиг.1) работает следующим образом. Сигнал о расходе (потреблении животными или птицей) корма от датчика расхода корма 1 поступает на второй вход схемы управляемой временной задержки 18. На ее первый вход подается выходной сигнал задатчика управляемой временной задержки 17, который соответствует времени конверсии (изменения, преобразования) химической энергии корма в биологическую конверсную (в биоконверсную) энергию роста и развития животных или птицы, т.е. в мясную продуктивность бройлеров. Эта временная задержка необходима для сопоставления именно той дозы корма, которая дала прирост живой массы птицы, с этим же приростом при вычислении их отношения, т.е. текущей и изменяющейся во времени величины коэффициента конверсии корма и соответственно его мгновенного (часового, суточного и т.п.) значения. Значение длительности временной задержки зависит от генотипа птицы, от свойств комбикорма, от параметров среды обитания (например, от показателей микроклимата в птичнике) и устанавливается оператором-зоотехником птицеводческого цеха. Непрерывный сигнал о расходе корма задерживается по времени на значение задержки и поступает на первый вход делителя 3, на второй вход которого приходит непрерывный во времени сигнал с выхода датчика живой массы животных и птицы 2. На выходе делителя 3 непрерывно формируется отношение расхода корма к приросту живой массы птицы, т.е. текущее во времени значение коэффициента конверсии корма.

Первый дифференцирующий усилитель 5 на своем выходе непрерывно формирует первую производную коэффициента конверсии корма по времени. На выходе второго элемента дифференцирования 19 формируется вторая производная коэффициента конверсии корма по времени. Ее значение в виде соответствующего сигнала на первом входе схемы сравнения 6 сравнивается с нулевым значением сигнала на втором входе схемы сравнения 6, и на выходе схемы сравнения 6 от цикла к циклу выращивания партии птицы формируется меандр. При срабатывании схемы сравнения 6 на выходе дифференцирующей цепи 7 появляется импульс, который через выпрямитель 8 запускает ждущий мультивибратор 9, от которого запускается блок сигнализации 11, оповещающий персонал о том, что начинается рост коэффициента конверсии корма и соответствующее снижение темпа набора птицей живой массы при увеличении потребления корма. Это означает снижение эффективности технологии кормления и необходимость ее изменения за счет коррекции режима кормления. Надо с этого момента времени вводить ограничение выдачи птице корма, т.е. вводить технологию ограниченного кормления.

Во время действия выходного импульса ждущего мультивибратора 9 на первом входе управляемого ключа 10 этот ключ открыт для прохождения через его второй вход части пилообразного сигнала с выхода генератора пилообразного напряжения 14, который формирует в аналоговой форме сигнал текущего времени цикла выращивания данной партии бройлеров. На выходе управляемого ключа 10 от цикла к циклу выращивания партии птицы формируется трапецеидальный сигнал (см. фиг.5, график U₁₀). Значение этого сигнала запоминается в элементе памяти 12 и выводится на блок индикации 13. Это значение может использоваться персоналом при сопоставлении эффективности технологий кормления и следующих партий птицы, поскольку оно несет информацию о временном моменте, когда начинает снижаться технологическая эффективность процесса кормления конкретной партии бройлеров.

Таким образом, расширяются также и функциональные возможности способа и устройства для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы, поскольку определенный момент времени позволяет персоналу обоснованно и немедленно, без задержки перейти к режиму ограниченного и экономичного кормления животных и птицы. До этого момента времени не следует переходить к режиму ограниченного и экономичного кормления животных и птицы, т.к. в этом случае птица не успевает набирать живую массу, как при неограниченном кормлении. Следовательно, способ и устройство позволяют в любом случае избежать ошибок персонала при управлении наиболее затратным технологическим процессом животноводства и птицеводства. В результате до определенного момента времени быстро набирается живая масса, а после него существенно экономится корм для животных и птицы.

Устройство для определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режима кормления животных и птицы, содержащее датчик расхода корма, датчик живой массы животных и птицы, делитель, блок управления, который в свою очередь содержит первый дифференцирующий усилитель, схему сравнения, дифференцирующую цепь, выпрямитель, ждущий мультивибратор, управляемый ключ, блок сигнализации, элемент памяти, блок индикации, генератор пилообразного напряжения, блок питания устройства и блок синхронизации устройства, выход датчика прироста живой массы бройлеров подключен ко второму входу делителя, вход первого дифференцирующего усилителя является входом блока управления, второй вход схемы сравнения соединен с общей шиной устройства, а выход схемы сравнения через последовательное соединение дифференцирующей цепи, выпрямителя, ждущего мультивибратора подключен к первому входу управляемого ключа и ко входу блока сигнализации, выход управляемого ключа через элемент памяти соединен с выходом блока управления и со входом блока индикации, выход генератора пилообразного напряжения соединен со вторым входом управляемого ключа, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены задатчик управляемой временной задержки, схема управляемой временной задержки и второй элемент дифференцирования, при этом выход задатчика управляемой временной задержки подключен к первому входу схемы управляемой временной задержки, выход датчика расхода корма соединен со вторым входом схемы управляемой временной задержки и через схему управляемой временной задержки подключен к первому входу делителя, выход которого соединен со входом первого дифференцирующего усилителя, выход которого через второй элемент дифференцирования подключен к первому входу схемы сравнения.