Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭКОНОМИЧНОГО ПРЕРЫВИСТОГО ОСВЕЩЕНИЯ В ПТИЦЕВОДСТВЕ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям выращивания животных и птицы в помещениях с искусственным электрическим прерывистым освещением.

Известны способ и устройство для активации потребления воды цыплятами при поении из ниппельных поилок [патент РФ 2494615. Способ и устройство активации потребления воды цыплятами при поении из ниппельных поилок / Горшков Г.И. и др. // Опубликовано 10.10.2013]. В целях существенной экономии электроэнергии применяют светодиодные светильники, но не только при простой прямолинейной тривиальной замене ламп накаливания на светодиоды. Их располагают непосредственно на трубе ниппельной линии поения и непрерывно освещают только висящие капли воды на ниппельных поилках. Достигается чрезвычайно высокая экономия энергии при постоянном освещении.

Недостатком данного технического решения является невозможность его непосредственного применения в технологиях прерывистого искусственного освещения в птицеводстве.

Причиной этого является отсутствие соответствующих новых действий нового способа и соответствующих новых технических средств и новых связей между ними нового устройства управления прерывистым освещением в животноводстве и птицеводстве, поскольку известные решения направлены на применение в технологиях только непрерывного освещения. Невозможно производить одновременное централизованное управление режимами работы многочисленных в птицезале светодиодных прожекторов.

Также известно, что равномерное и постоянное освещение в птицезале - это традиционный способ технологического освещения птичников, указанный в отраслевых рекомендациях, например в «Руководстве по содержанию и выращиванию бройлеров (линии) КОББ». При содержании кур-несушек действительно необходимо равномерное освещение для исключения снесения ими яиц на подстилку в относительно затемненных местах помещения. Также, учитывая особенности зрения птицы, необходимо следить за тем, чтобы места, где находятся корм и вода, всегда были достаточно освещены [Селянский В.М. Анатомия и физиология сельскохозяйственной птицы. - М.: Колос, 1980. - 432 с.].

Поэтому дополнительным недостатком указанного технического решения является невозможность его использования для подсветки линии кормления птицы.

Причиной этого является отсутствие соответствующих возможностей по одновременной подсветке мест поения и мест расположения корма в птичнике.

Задачей изобретения является наиболее полное энергосбережение в технологическом процессе прерывистого освещения промышленного птичника и достижение при этом высоких темпов физиологического развития цыплят.

В результате использования изобретения в отсутствие персонала в птичнике производят светодиодное освещение зеленым светом большой освещенностью до 50…60 лк одновременно и поилок и кормушек для привлечения птицы, а общее освещение помещения осуществляют с низким уровнем освещенности 2…6 лк расположенными вверху у потолка птичника светильниками с произвольно выбранными источниками света, чем достигаются значительная экономия энергии и высокая продуктивность птицы.

Вышеуказанный технический результат достигается способом энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве, включающим в себя общее освещение всего помещения птичника установленными вверху на уровне 1,8…2,5 м от уровня пола светильниками с произвольными источниками света, которое во время обслуживания птицы и оборудования персоналом в птицезале производится освещенностью 50…60 лк, круглосуточное локальное освещение только кормушек или только поилок, применение локального освещения одних только кормушек, причем дополнительно кормушки и поилки по технологической целесообразности окрашивают в зеленый цвет, применяют свет зеленого цвета для локального (местного) освещения одновременно кормушек и поилок, локально освещают одновременно кормушки и поилки, в отсутствие в птицезале персонала продолжают осуществлять общее освещение помещения с низким уровнем освещенности 2…6 лк расположенными вверху у потолка птичника светильниками и производят локальное освещение в четырех направлениях одновременно кормушек и поилок уменьшающейся с возрастом птицы освещенностью от значения 50…60 лк в первые дни выращивания поголовья до значения 5…10 лк в конце периода выращивания птицы установленными на водопроводе с ниппельными поилками четырехлучевыми светодиодными светильниками, производят увеличение локальной освещенности поилок и кормушек в 2…3 раза в период времени освещения помещения по сравнению с периодом времени сумерек в помещении в течение периода времени длительностью 5…10 минут, при этом данное увеличение локальной освещенности поилок и кормушек производят с временным периодом, соответствующим времени прохождения комбикорма через кишечник птицы.

Технический результат достигается также тем, что устройство энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве содержит расположенные на питьевом водопроводе птичника с ниппельными поилками светодиодные светильники, причем светодиодные светильники установлены на водопроводе через каждые 6…8 метров друг от друга на уровне расположения висящих капель воды на штоке ниппельных поилок на расстоянии 0,05…0,1 м в горизонтальной плоскости от линии расположения поилок на водопроводе, а каждый светильник в виде конструкции из счетверенного светодиодного мини-прожектора мощностью 0,5…2,0 Вт осуществляет освещение в четырех направлениях, вперед-назад вдоль линии поения узкими лучами с углом освещения 5…10° в горизонтальной плоскости и поперек линии поения влево-вправо широкими лучами с углом освещения 120…150° в горизонтальной плоскости в направления расположения в птичнике линий кормораздачи перпендикулярно им.

Технический результат достигается также тем, что устройство по способу энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве содержит задатчик времени выращивания (возраста) птицы, задатчик вида, линии (кросса) птицы, регулятор общего освещения птичника, осветительные приборы общего освещения птичника, локальные светильники, причем в устройство введены задатчик времени прохождения комбикорма через кишечник птицы, задатчик значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы, сумматор (задатчик суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек), индикатор суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек, задатчик времени обслуживания оборудования и птицы персоналом, управляемый ключ, регулятор локальной освещенности, при этом первый выход задатчика времени выращивания (возраста) птицы через последовательное соединение задатчика вида, линии (кросса) птицы и задатчика времени прохождения комбикорма через кишечник птицы подключен к первым входам управляемого ключа и сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек), а второй выход задатчика времени выращивания (возраста) птицы через задатчик значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы подключен ко вторым входам управляемого ключа и сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек), выход сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек) соединен с входом индикатора суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек, выход управляемого ключа через регулятор локальной освещенности соединен с входами локальных светильников, а выход задатчика времени обслуживания оборудования и птицы персоналом через регулятор общего освещения птичника подключен ко входам осветительных приборов общего освещения птичника, при этом дополнительный вход регулятора общего освещения птичника соединен с общей шиной устройства.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5 и фиг.6.

На фиг.1 приведена общая схема заявляемого способа и устройства энергетически экономного прерывистого освещения в птицеводстве: 1 - стены птичника; 2 - водопровод; 3 - ниппельные поилки; 4 - крепление светодиодного прожектора освещения в четырех направлениях; 5 - осветитель поилок; 6 - осветитель кормушек; 7 - кормопровод; 8 - кормушки одной линии кормления; 9 - кормушки другой линии кормления.

На фиг.2 более подробно показана общая схема конструкции светодиодного прожектора освещения в четырех направлениях в горизонтальной плоскости для осуществления способа и устройства энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве: 5 - осветитель поилок; 6 - осветитель кормушек; 10 - светодиод.

На фиг.3 показана функциональная схема устройства управления энергетически экономным прерывистым освещением в птицеводстве: 11 - задатчик времени выращивания (возраста) птицы; 12 - задатчик вида, линии (кросса) птицы; 13 - регулятор общего освещения птичника; 14 - осветительные приборы общего освещения птичника; 15 - локальные светильники; 16 - задатчик времени прохождения комбикорма через кишечник птицы; 17 - задатчик значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы; 18 - сумматор (задатчик суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек); 19 - индикатор суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек; 20 - задатчик времени обслуживания оборудования и птицы персоналом; 21 - схема сравнения; 22 - регулятор локальной освещенности.

На фиг.4 показаны временные эпюры работы устройства по способу.

На фиг.5 дана фотография традиционного потолочного освещения птичника с клеточными батареями для кур-несушек.

На фиг.6 показано потолочное освещение птичника посредством электрических ламп.

Известно, что специалисты-технологи птицеводства давно уловили технологическую, энергетическую и соответственно экономическую целесообразность прерывистого освещения птичников. С одной стороны, имеются технологические возможности некоторого управления прогнозируемым целесообразным поведением поголовья при переключениях светового режима, с другой стороны - экономится электроэнергия и соответственно себестоимость продукции. Однако до сих пор никак не выстроится здание методологии (или обоснованного сочетания теории и практики) управления режимами прерывистого освещения в птицеводстве, т.е. количественным соотношением времени освещенного состояния птичника или его части и времени выключенного состояния освещения. Поэтому творческие работы по созданию новых технических решений касаются пока в основном только применения энергоэкономных осветительных приборов вместо ламп накаливания.

В руководстве по управлению освещением линии птицы КОББ рекомендуют - один период (фазу) освещения (12…24 часа) и один период темноты (0…12 часов) с постепенно убывающей освещенностью в зависимости от возраста поголовья птицы от 60 лк до 5 лк (люкс). Применяют периодическое освещение бройлеров, начиная с 2-х недельного возраста - чередование в течение суток: 1 час света, 2 часа темноты. Плавно изменяют (снижают) освещенность с возрастом поголовья. Снижение уровней освещенности с возрастом связано с физиологической особенностью птицы меньших возрастов хуже различать слабо освещенные предметы.

В настоящее время предлагается на основе результатов недавних технологических (по признаку продуктивности) испытаний в действующем птичнике более ярко (в 5…10 раз) по сравнению с рекомендациями одновременно освещать именно кормушки и поилки, чем зоны птичника между ними. Например, в первый период выращивания цыплят освещенность должна быть 50…60 лк у кормушек и у поилок, а в остальном пространстве птичника - на уровне не более 4…6 лк. Во второй и третий временные периоды выращивания цыплят у кормушек и у поилок освещенность уже снижается до 5…10 лк, в других местах птичника - до 2…3 лк.

Способ осуществляется следующим образом. Известно, что при выращивании на глубокой подстилке бройлеров с 30-дневного возраста до убоя иногда применяют красное освещение и при этом освещение только кормушек. Слабая освещенность помещения и красное освещение способствуют более спокойному поведению цыплят, предотвращают расклев тушек павших птиц и дают возможность бройлерам потреблять корм в любое время суток. В опытах по выращиванию бройлеров в затемненных помещениях с освещением только кормушек среднесуточный прирост обычно выше на примерно 11%, расход корма на единицу продукции ниже примерно на 9% по сравнению с цыплятами, находящимися при обычном освещении. При использовании такого режима общее освещение птичника выключают, а кормушки освещают круглосуточно электрическими лампочками мощностью 2,5 Вт, вмонтированными с внутренней стороны крышки кормораздатчика.

Известно, что различные значения величины освещенности В при постоянном освещении приводят к различным результатам выращивания животных или птицы по их продуктивности. Наивысшая продуктивность соответствует нормативной освещенности с технологически оптимальным значением В_технол ^опт. Любые отклонения освещенности от этого значения на величину ±ΔВ приведут только к падению результирующей продуктивности поголовья. Значит, при любом способе управления технологическим процессом прерывистого освещения всегда следует поддерживать точное значение нормативной освещенности животных или птицы (далее для сокращения текста указывается только птица) определенного вида, линии (кросса) и возраста (также указывается только птичник).

При прерывистом освещении за промежутком времени освещенного состояния птичника следует промежуток времени темноты в помещении для птицы. Другими словами, период времени прерывистого освещения составляет время совместного действия импульса света и времени темноты, до появления очередного такого светового импульса определенной формы. Если свет в птичнике просто включается и просто выключается и имеет во время включенного состояния постоянное значение интенсивности освещения, то форма светового импульса прямоугольная.

Энергоэкономное освещение птицы со светильниками, установленными на питьевом водопроводе, устроено таким образом.

Общее освещение во время затемненного состояния птицезала: (низкий уровень, 2…6 лк), светильники вверху у потолка птичника.

Локальное освещение одновременно кормушек и поилок до 50…60 лк (светильники установлены на водопроводе ниппельных поилок).

Во время освещения птицезала, т.е. во время обслуживания птицы и оборудования персоналом, общее освещение птицезала технологически нормативное 50…60 лк - светильники находятся вверху помещения птичника на уровне 1,8…2,5 м от уровня пола.

Для принудительного подъема лежащей птицы с подстилки с целью ее моциона производится резкое увеличение локальной освещенности поилок и кормушек в 2…3 раза длительностью 5…10 минут во время освещения птицезала.

Причем эти «скачки» увеличения освещенности следует производить с временным периодом, соответствующим времени прохождения комбикорма через кишечник птицы (цыпленка-бройлера).

Известно, что скорость продвижения пищевой массы через весь пищеварительный тракт является относительно постоянной величиной. Это указано в данных технологов птицеводства. Она составляет 30…39 см в час у цыплят раннего возраста, 32…40 см у цыплят старшего возраста и 40…42 у кур. Длина кишечника изменяется в зависимости от возраста - от 52 см (суточный бройлер) до 140 см (40-суточный бройлер) [Селянский В.М. Анатомия и физиология сельскохозяйственной птицы. - М.: Колос, 1980. - 432 с.]. Исходя из скорости движения корма (≈35 см за 60 мин) и пути по кишечнику длиной 52…140 см можно определить, что, например, в суточном возрасте временной интервал между скачками освещенности должен быть порядка: (52 см × 60 мин/ч)/35 см/ч=89,1 мин ≈1,5 ч.

Таким образом, период следования 5…10-минутных импульсов освещения через 1,5 часа почти полной темноты в птичнике, только с подсветкой поилок и кормушек светодиодными прожекторами одновременно в четырех направлениях, составляет 95…100 минут. Коэффициент заполнения этого периода следования импульсов импульсами указанной длительности составляет от 9,5…19 до 10…20 отн. ед. (отношение длительности импульса освещения к длительности периода чередования, следования этих импульсов). В англоязычной литературе среднее значение этого коэффициента заполнения соответствовало бы приблизительно 15% (указанное отношение длительностей умножается на значение 100%).

Цыплята различают все цвета спектра, но разницу в цветах они замечают только в том случае, когда одни предметы будут освещены в 10 раз сильнее, чем другие. При одинаковой освещенности цыплята лучше различают зеленый цвет, чем красный [Селянский В.М. Анатомия и физиология сельскохозяйственной птицы. - М.: Колос, 1980. - 432 с.]. Поэтому кормушки и поилки целесообразно окрашивать в зеленый цвет.

На фиг.1 и на фиг.2 приведена схема устройства для осуществления способа.

Устройство энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве, содержит расположенные вблизи стен птичника 1 на питьевом водопроводе 2 и установленные на ниппельных поилках 3 светодиодные светильники 4, причем светодиодные светильники 4 установлены на водопроводе 2 через каждые 6…8 метров друг от друга на уровне расположения висящих капель воды на штоке ниппельных поилок 3 на расстоянии 0,05…0,1 м в горизонтальной плоскости от линии расположения ниппельных поилок 3 на водопроводе 2, а каждый светодиодный светильник 4 в виде конструкции из счетверенного светодиодного мини-прожектора мощностью 0,5…2,0 Вт осуществляет освещение в четырех направлениях, вперед-назад вдоль линии поения узкими лучами с углом освещения 5…10° в горизонтальной плоскости и поперек линии поения влево-вправо широкими лучами с углом освещения 120…150° в горизонтальной плоскости в направлении расположения в птичнике линий кормораздачи и перпендикулярно им.

По фиг.1 в устройстве энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве дополнительно показаны стены птичника 1, водопровод 2, ниппельные поилки водопровода 3, крепления светодиодных прожекторов освещения в четырех направлениях 4, осветители поилок 5, осветители кормушек 6, кормопровод 7, кормушки одной линии кормления 8, кормушки другой линии кормления 9.

Устройство работает следующим образом. В предлагаемом техническом решении светильники установлены на водопроводе через каждые 6…8 метров друг от друга на уровне расположения висящих капель воды, на штоке ниппельных поилок на расстоянии 0,05…0,1 м в горизонтальной плоскости от линии расположения поилок (фиг.1). Светодиодный светильник (в виде светодиодного мини-прожектора мощностью 0,5…2,0 Вт) осуществляет освещение в четырех направлениях посредством осветителей поилок 5 и осветителей кормушек 6, источником света является светодиод 10 (фиг.2). Световое излучение зеленого цвета производится по двум поперечным направлениям к продольной оси птичника. Первое поперечное направление: перпендикулярно расположенным линиям кормления с углом между крайними направлениями освещения в горизонтальной плоскости 120…150°. Второе поперечное направление: одновременно в других двух продольных направлениях к продольной оси птичника, параллельно расположенным линиям поения (линии ниппельных поилок) с углом освещения 5…10° в каждом направлении. Электропитание светильников низковольтное (12 В или 24 В), подъем и опускание светильников на требуемую высоту (в зависимости от возраста птицы или в период профилактического технологического перерыва) осуществляется приводами, предназначенными для подъема-опускания кормушек и поилок.

Такое техническое решение прерывистого освещения является весьма близким к наиболее технологически результативному и энергетически экономному техническому решению прерывистого освещения в птицеводстве.

На фиг.3 дана функциональная схема устройства энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве. Устройство энергетически экономичного прерывистого освещения в птицеводстве содержит задатчик времени выращивания (возраста) птицы 11, задатчик вида, линии (кросса) птицы 12, регулятор общего освещения птичника 13, осветительные приборы общего освещения птичника 14, локальные светильники 15, причем в устройство введены задатчик времени прохождения комбикорма через кишечник птицы 16, задатчик значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы 17, сумматор (задатчик суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек) 18, индикатор суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек 19, задатчик времени обслуживания оборудования и птицы персоналом 20, управляемый ключ 21, регулятор локальной освещенности 22, при этом первый выход задатчика времени выращивания (возраста) птицы 11 через последовательное соединение задатчика вида, линии (кросса) птицы 12 и задатчика времени прохождения комбикорма через кишечник птицы 16 подключен к первым входам управляемого ключа 21 и сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек) 18, а второй выход задатчика времени выращивания (возраста) птицы 11 через задатчик значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы 17 подключен ко вторым входам управляемого ключа 21 и сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек) 18, выход сумматора (задатчика суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек) 18 соединен с входом индикатора суммарного периода времени прерывистого освещения поилок и кормушек 19, выход управляемого ключа 21 через регулятор локальной освещенности 22 соединен с входами локальных светильников 15, а выход задатчика времени обслуживания оборудования и птицы персоналом 20 через регулятор общего освещения птичника 13 подключен к входам осветительных приборов общего освещения птичника 14, при этом дополнительный вход регулятора общего освещения птичника 13 соединен с общей шиной устройства.

На фиг.4 показаны временные эпюры работы устройства по способу. Выходной сигнал задатчика времени прохождения комбикорма через кишечник птицы 16 показан как прямоугольный импульс электрического напряжения с отодвигающимся вправо задним фронтом, положение которого зависит от возраста птицы.

Выходной сигнал задатчика значения уменьшающейся локальной освещенности поилок и кормушек в зависимости от возраста птицы 17 показан как линейно уменьшающийся со временем.

В момент окончания импульса времени прохождения кормом кишечника птицы на вход управляемого ключа 21 поступает сигнал U_{вых 17}(Т_ц ⁱ), и на его выходе формируется соответствующий сигнал U_{вых 21}(Т_ц ⁱ) с амплитудой, пропорциональной технологически необходимой локальной освещенности для птицы возраста определенного возраста

Т_ц ⁱ.

На фиг.5 и на фиг.6 даны иллюстрации варианта потолочного освещения птичника с клеточными батареями для содержания кур-несушек светильниками с применением электрических ламп накаливания.

Технология прерывистого освещения становится энергетически экономичной для поголовья птицы любого вида, породы (кросса, линии и т.п.) и возраста, поскольку эти параметры поголовья автоматически учитывается. Снижается электропотребление в прерывистом режиме освещения и, соответственно, стоимость расходуемой электроэнергии на прерывистое освещение.