本发明涉及养殖环境控制，尤其涉及一种基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统。
背景技术：
1、随着现代禽畜养殖业的发展，养殖场的环境问题日益突出。传统的禽畜养殖环境中，由于通风不畅、湿度过大、有害气体浓度高等因素的影响，容易导致禽畜生病甚至死亡，严重影响了养殖效益。因此，如何有效地改善禽畜养殖环境，提高养殖效益，成为了当前亟待解决的问题。
2、中国专利公开号：cn113575428a公开了一种用于养殖舍空气净化系统的控制方法，该发明属于空气净化技术领域，旨在解决现有养殖舍内易滋生病菌，严重影响动物健康的问题。为此，该发明提供了一种用于养殖舍空气净化系统的控制方法，养殖舍空气净化系统包括智能窗和杀菌灯，所述控制方法包括：在接到杀菌指令时，获取养殖舍外的温度；根据所述温度，选择性地使所述智能窗打开以对养殖舍进行通风杀菌和/或使所述杀菌灯运行以对养殖舍进行杀菌。通过使杀菌灯与智能窗结合，在需要对养殖舍进行杀菌时，可以根据养殖舍外的温度，选择性地使智能窗打开以对养殖舍进行通风杀菌和/或使杀菌灯运行以对养殖舍进行杀菌。通过这样的设置，在保证养殖舍环境安全的基础上，既能够最大程度的避免影响动物的生长，又能够最大程度地节约能源；由此可见，该发明未对执行空气净化操作的时间进行分析，也未对养殖舍空气中有害气体和悬浮物颗粒进行有效去除，存在空气净化过程中效率低的问题。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，用以克服现有技术中空气净化过程中效率低的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供一种基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，包括，
3、信息获取模块，用以获取养殖舍监测周期内的空气信息、适宜环境信息和养殖舍信息；
4、信息分析模块，用以根据适宜环境信息和空气信息对养殖舍内空气状态进行分析，并根据分析结果计算养殖舍通风速率；
5、过滤监测模块，用以根据养殖舍通风速率和悬浮物颗粒浓度对养殖舍的空气过滤情况进行分析；
6、洗气监测模块，用以根据监测周期内洗气后的平均氨气浓度和通风速率对洗气情况进行分析，并根据监测周期内洗气后的硫化氢浓度和监测周期内洗气后的碳污染气体浓度对洗气情况的分析过程进行调整；
7、方案输出模块，用以根据养殖舍的空气过滤情况和洗气情况对空气净化情况进行分析，并根据分析结果生成下一监测周期的空气净化过程的控制方案；
8、调整优化模块，用以根据监测周期内养殖舍内的平均温度、养殖舍外的平均温度、养殖舍体积和通风速率对监测周期内的空气净化情况的分析过程进行调整；
9、反馈分析模块，用以根据历史监测周期内的空气净化情况对监测周期的时长进行校正。
10、进一步地，所述信息分析模块设有计算单元，所述计算单元用以根据适宜环境温度t、适宜环境湿度s、适宜二氧化碳浓度c计算适宜空气指数p，其中适宜空气指数p的计算公式如下：
11、p＝exp{c+t+s}；
12、所述计算单元根据监测周期内的空气信息计算实际空气指数p，实际空气指数p的计算公式如下：
13、p＝exp{|c-c|+ρ(nh4)+ρ(h2s)+ρ(co)+ρ(ch4)}
14、其中，c是养殖舍内的平均二氧化碳浓度，ρ(nh4)是养殖舍内平均氨气浓度，ρ(h2s)是养殖舍内平均硫化氢浓度，ρ(co)是养殖舍内平均一氧化碳浓度，ρ(ch4)是养殖舍内平均甲烷浓度。
15、进一步地，所述信息分析模块还设有通风分析单元，所述通风分析单元用以将所述适宜空气指数p与实际空气指数p进行比对，并根据比对结果对养殖舍的通风速率进行分析，其中：
16、当p≤p时，所述通风分析单元判定监测周期内空气质量正常，不用进行通风；
17、当p＞p时，所述通风分析单元判定监测周期内实际空气指数异常，需要进行通风处理，并计算通风机通风速率l，通风机通风速率l的计算公式如下：
18、l＝(m×k)/(c-c2)；
19、其中，m是养殖舍内动物数量，k是平均产碳量，c2是养殖舍外的二氧化碳浓度；
20、所述通风分析单元用以将通风速率进行输出。
21、进一步地，所述过滤监测模块将监测周期内过滤后的空气悬浮物颗粒浓度ρ与悬浮物颗粒浓度阈值y进行比对，并根据比对结果对悬浮物过滤阶段的过滤情况进行分析，其中：
22、当ρ＜y时，所述过滤监测模块判定过滤后的悬浮物浓度达到标准；
23、当ρ≥y时，所述过滤监测模块判定过滤后的悬浮物浓度异常，并计算过滤异常指数α，设定α＝(ρ-y)/(ρ+y)×ln(1+l)。
24、进一步地，所述洗气监测模块设有异常监测单元，所述异常监测单元用以根据通风速率与监测周期内洗气后的氨气浓度对污染气体洗气阶段的洗气情况进行分析；
25、所述异常监测单元将监测周期内净化后的平均氨气浓度ρ1(nh4)与氨气浓度阈值y氨进行比对，并根据比对结果计算洗气异常指数，其中：
26、当ρ1(nh4)＜y氨/ln(1+l)时，所述异常监测单元判定监测周期内氨气浓度正常；
27、当ρ1(nh4)≥y氨/ln(1+l)时，所述异常监测单元判定监测周期内氨气浓度异常，并计算洗气异常指数β，设定β＝arctan[y氨/ln(1+l)-ρ(nh4)]。
28、进一步地，所述洗气监测模块还设有第一调整单元，所述第一调整单元用以将监测周期内洗气后的平均硫化氢浓度ρ1(h2s)与硫化氢浓度阈值y硫进行比对，并根据比对结果对计算洗气异常指数的过程进行调整，其中：
29、当ρ1(h2s)＜y硫时，所述第一调整单元判定监测周期内洗气后的硫化氢浓度正常，不进行调整；
30、当ρ(h2s)≥y硫时，所述第一调整单元判定监测周期内洗气后的硫化氢浓度异常，并对洗气异常指数的计算过程进行调整，将氨气浓度阈值调整为y氨’，设定y氨’＝y氨×{1+sin[ρ(h2s)-y硫]}。
31、进一步地，所述洗气监测模块还设有第一优化单元，所述第一优化单元根据监测周期内净化后的一氧化碳浓度ρ1(co)与甲烷浓度ρ1(ch4)计算碳污染气体浓度ρ(c)，碳污染气体浓度ρ(c)的计算公式如下：
32、ρ(c)＝[ρ1(co)+ρ1(ch4)/100]×c1/c2；
33、所述第二优化单元将监测周期内净化后的碳污染气体浓度ρ(c)与碳污染气体浓度阈值y碳进行比对，并根据比对结果对计算洗气异常指数的调整过程进行优化，其中：
34、当ρ(c)＜y碳时，所述第一优化单元判定监测周期内碳污染气体浓度正常，不进行优化；
35、当ρ(c)≥y碳时，所述第一优化单元判定监测周期内碳污染气体浓度异常，并对洗气异常指数的调整过程进行优化，将硫化氢浓度阈值y硫优化为y硫’，设定y硫’＝y硫×exp{ρ(c)-y碳}。
36、进一步地，所述方案输出模块根据所述洗气异常指数与过滤异常指数计算判断系数γ，判断系数γ的计算过程如下：
37、γ＝exp{α+β}；
38、所述方案输出模块将判断系数与各预设判断系数进行比对，并根据比对结果生成对应的控制方案，其中：
39、当0≤γ＜a1时，所述方案输出模块判定空气净化过程正常，不改变下一监测周期的空气净化过程；
40、当a1≤γ＜a2时，所述方案输出模块判定空气净化过程异常；若α＜f1且β＜f2，所述方案输出模块判定过滤过程与净化过程正常，将下一监测周期的通风速率调整为l’，设定l’＝l/γ；若α≥f1且β＜f2，所述方案输出模块判定过滤过程异常，并将过滤装置的功率调整为w1，设定w1＝w1额×ln(e+α-1)，净化装置的功率不做调整；若α＜f1且β≥f2，所述方案输出模块判定净化过程异常，并将净化装置的功率调整为w2，设定w2＝w2额×[1-in(1+β-1)/in2]，过滤装置的功率不做调整；若α≥f1且β≥f2，所述方案输出模块判定过滤过程与净化过程异常，并将过滤装置的功率调整为w3，设定w3＝w1额×ln(e+α-1)，同时，所述方案输出模块将净化装置的功率调整为w4，设定w4＝w2额×[1-in(1+β-1)/in2]；所述方案输出模块将调整后的通风速率、过滤装置的功率和净化装置的功率作为下一监测周期空气净化过程的控制方案对用户进行输出；
41、当γ≥a2时，所述方案输出模块判定空气净化过程异常，并将增加过滤装置与净化装置作为下一监测周期空气净化过程的控制方案对用户进行输出；
42、其中，w1额是过滤装置的额定功率，w2额是净化装置的额定功率，f1是过滤异常阈值，f1的取值范围是(0.5,1.2)，f2是净化异常阈值，f1的取值范围是(0.5,1.2)。
43、进一步地，所述调整优化模块设有第二调整单元，所述第二调整单元用以计算监测周期内养殖舍内的平均温度与养殖舍外的平均温度的温度差δt，设定δt＝|t-t外|，并将计算结果与预设温度差t1进行比对，所述第二调整单元根据比对结果对下一监测周期空气净化的控制过程调整，其中：
44、当δt≤t1时，所述第二调整单元判定养殖舍内外温度差正常，不进行调整；
45、当δt＞t1时，所述第二调整单元判定养殖舍内外温度差异常,并对下一监测周期空气净化的控制过程进行调整，将第一预设判断系数调整为a1’，设定a1’＝a1×cos(1-δt+t1)；
46、所述调整优化模块还设有第二优化单元，所述第二优化单元用以根据养殖舍体积v与通风速率l计算通风时间r，设定r＝v/l，并将通风时间r与各预设通风时间进行比对，并根据比对结果对下一监测周期空气净化的调整过程进行优化，其中：
47、当r＜r1时，所述第二优化单元判定通风时间短，并对下一监测周期空气净化的调整过程进行优化，将预设温度差优化为t1’，设定t1’＝t1×exp{3×(r-r1)-3}；
48、当r1≤r＜r2时，所述第二优化单元判定通风时间正常，不进行优化；
49、当r≥r2时，所述第二优化单元判定通风时间长，并对下一监测周期空气净化的调整过程进行优化，将预设温度差优化为t1”，设定t1”＝t1×arctan[r-r2]；
50、其中，r1是第一预设通风时间，r2是第二预设通风时间，r1＜r2。
51、进一步地，所述反馈分析模块根据历史监测周期内的空气净化情况计算空气净化合格率η，空气净化合格率η的计算公式如下：
52、η＝n/n；
53、其中，n是判定空气净化过程正常和一般的监测周期数量，n是历史监测周期所包含监测周期的数量；
54、所述反馈分析模块根据空气净化合格率对下一监测周期的时长ti进行校正，将下一监测周期的时长校正为ti’，设定ti’＝ti×exp{-η}。
55、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过所述信息获取模块对本系统所需信息的获取，提高了信息获取的完整性和准确性，提高了养殖舍内空气状态判断的准确性，进而提高了通风速率计算的准确性，从而提高了过滤阶段和洗气阶段的效率，最终提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述信息分析模块对养殖舍内空气状态进行判断提高了养殖舍内空气状态判断的准确性，进而提高了通风速率计算的准确性，从而提高了过滤阶段和洗气阶段的效率，最终提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述过滤监测模块对监测周期内的过滤阶段进行分析，以悬浮物颗粒浓度作为判断过滤状态的依据，并根据判断结果和通风速率计算过滤异常指数，综合考虑了通风速率对过滤效果的影响，提高了过滤阶段判断的准确性，进而提高了控制方案的准确性，最终提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述洗气监测模块对监测周期内洗气阶段进行分析，并根据判断结果计算洗气异常指数，提高了洗气阶段判断的准确性，进而提高了控制方案的准确性，最终提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述方案输出模块通过对过滤阶段和洗气阶段进行分析，并根据分析结果生成下一监测周期的空气净化控制方案，提高了养殖舍的空气净化效率，进而提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述调整优化模块对控制方案的调整优化提高了养殖舍的空气净化效率，进而提高了养殖舍内空气净化过程的效率，通过所述反馈分析模块通过对历史控制方案进行综合分析，以对监测周期的时长进行校正，提高了数据获取的准确性和控制方案的准确性，进而提高了养殖舍内空气净化过程的效率。
1.一种基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述信息分析模块设有计算单元，所述计算单元用以根据适宜环境温度t、适宜环境湿度s、适宜二氧化碳浓度c计算适宜空气指数p，其中适宜空气指数p的计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述信息分析模块还设有通风分析单元，所述通风分析单元用以将所述适宜空气指数p与实际空气指数p进行比对，并根据比对结果对养殖舍的通风速率进行分析，其中：
4.根据权利要求1所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述过滤监测模块将监测周期内过滤后的空气悬浮物颗粒浓度ρ与悬浮物颗粒浓度阈值y进行比对，并根据比对结果对悬浮物过滤阶段的过滤情况进行分析，其中：
5.根据权利要求1所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述洗气监测模块设有异常监测单元，所述异常监测单元用以根据通风速率与监测周期内洗气后的氨气浓度对污染气体洗气阶段的洗气情况进行分析；
6.根据权利要求5所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述洗气监测模块还设有第一调整单元，所述第一调整单元用以将监测周期内洗气后的平均硫化氢浓度ρ1(h2s)与硫化氢浓度阈值y硫进行比对，并根据比对结果对计算洗气异常指数的过程进行调整，其中：
7.根据权利要求5所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述洗气监测模块还设有第一优化单元，所述第一优化单元根据监测周期内净化后的一氧化碳浓度ρ1(co)与甲烷浓度ρ1(ch4)计算碳污染气体浓度ρ(c)，碳污染气体浓度ρ(c)的计算公式如下：
8.根据权利要求1所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述方案输出模块根据所述洗气异常指数与过滤异常指数计算判断系数γ，判断系数γ的计算过程如下：
9.根据权利要求8所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述调整优化模块设有第二调整单元，所述第二调整单元用以计算监测周期内养殖舍内的平均温度与养殖舍外的平均温度的温度差δt，设定δt＝|t-t外|，并将计算结果与预设温度差t1进行比对，所述第二调整单元根据比对结果对下一监测周期空气净化的控制过程调整，其中：
10.根据权利要求1所述的基于多协同传感的禽畜养殖空气净化系统，其特征在于，所述反馈分析模块根据历史监测周期内的空气净化情况计算空气净化合格率η，空气净化合格率η的计算公式如下：
