Удаленный мониторинг и управление освещенностью в птицеводстве

Введение. Освещение является одним из основных факторов микроклимата в птичниках, оказывающих мощную нейрогуморальную стимуляцию различных систем и органов и в первую очередь репродуктивного аппарата кур [1-2].

Интенсивность освещения в птичнике играет важную роль в обеспечении необходимых условий выращивания и содержания птицы. Она оказывает влияние на рост, развития, поведение и продуктивность птицы, позволяет оптимизировать конверсию корма, снизить расклев, каннибализм и, следовательно, падеж поголовья [3-5].

В настоящее время большинство птицефабрик используют традиционный способ контроля и управления параметрами освещенности без обратной связи по текущей освещенности в птичнике. Наблюдается несоответствие жестко заданных в программе значениям освещенности перед посадкой птицы и реальной освещенностью в птичнике. В процессе содержания это рассогласование, как правило, увеличивается: незначительно из-за деградации светодиодов и существенно – по причине запыленности корпуса светильника и возможного изменения его ориентации, так как светодиоды являются направленными источниками света. Также, следует отметить ситуации, в которых по различным причинам возможно резкое изменение освещенности в птичнике или разных его местах, что приводит к стрессовым состояниям птицы. Кроме того, традиционный способ не позволяет фиксировать и хранить реальные значения освещенности в процессе содержания птицы и, следовательно, проводить анализ влияния качества освещения на зоотехнические показатели птицы [6]. Неточный учет и невозможность регулирования параметров освещенности в процессе содержания птицы приводит к определенным производственными потерям [7]. В этой связи

Целью исследования являлось изучение эффективности использования аппаратно-программного комплекса удаленного измерения, обработки и управления освещенностью в птичнике при содержании яичных кур промышленного стада в многоярусных клеточных батареях.

Условия, материалы и методы. Исследование проведено в ООО «Чебаркульская Птица». Для этого из 105-дневных курочек промышленного стада кросса «Хайсекс Браун» в идентичных птичниках были сформированы 2 группы – контрольная (57524 гол.) и опытная (58842 гол.). Птица до 300-дневного возраста содержалась в пятиярусных клеточных батареях на фоне режима прерывистого освещения (табл. 1), средней освещенности на уровне кормушек – 10 лк и цветовой температуре излучения 2800-3200 К. Светодиодные светильники во всех группах были расположены традиционным способом – в проходах между клеточными батареями на высоте 30 см от верхнего края на расстояние 1.5 м друг от друга по центрам.

Таблица 1 – Программа освещения на птицефабрике ООО «Чебаркульская

Птица»

Возраст птицы, дней	Вкл. света, ч. мин	Выкл. света, ч. мин	Вкл. света, ч. мин	Выкл. света, ч. мин	Вкл. света, ч. мин	Выкл. света. ч. мин	Интенсивность освещения, лк
105-118			7:45	12:00	13:00	16:45	8
119-125			7:00	12:00	13:00	16:45	10
126-132			6:30	12:00	13:00	17:30	10
133-139			6:00	12:00	13:00	18:00	10
140-146			5:00	12:00	13:00	18:00	10
147-153			4:00	12:00	13:00	18:00	10
154- …	4:00	6:00	7:45	12:00	13:00	18:00	10
При снижении продуктивности примерно в возрасте старше 259 дней
259-…   \	4:00   \	6:00   \	7:45   \	12:00  \	13:00   \	19:00    \	10

В опытной группе был установлен аппаратно-программный комплекс измерения, анализа и управления освещенностью (АПК ИОУО) в птичнике. Традиционное оборудование управления (уровень 1), позволяющее осуществлять изменение освещенности в птичнике по жестко заданному алгоритму в блоке управления (БУ) БУ-9АЦМ и блока сопряжения (БС-48.4.4) дополнено для проведения исследования модулем обработки данных и управления (МОДУ), цифровыми датчиками освещенности (ЦД) и блоком коммутации (БК) уровня 2. ЦД измерения интенсивности света BH1750 были расположены в разных представляющих наибольший интерес местах клеточного оборудования и где различия в уровне освещенности максимальны. Данные об измеренной освещенности с датчиков в цифровом виде по кабелю через БК поступали в МОДУ на основе микроконтроллера PIC 12F1822-I/SN (рис.1), где аппаратно-программным способом была реализована математическая обработка, принятие решения и выработка корректирующего управляющего воздействия в автоматическом режиме на БС-48.4.4 и далее на светодиодные светильники. Для обучения системы управления освещенностью в птичнике на начальном этапе исследования проведены контрольные измерения освещенности в автоматическом режиме в диапазоне от 0 лк до максимального уровня освещенности, которое могут обеспечить светодиодные светильники. При этом МОДУ в автоматическом режиме сформировал поправочные коэффициенты для дальнейшей работы с учетом различия уровня освещенности в местах установки ЦД. Для исключения ошибочных изменений освещенности в алгоритм обработки сигналов датчиков был введен пороговый уровень изменения освещенности в ± 50 % от номинального значения, жестко задаваемого в БУ согласно программе изменения освещенности. При изменении фактической освещенности в месте установки ЦД менее заданного порога, происходила автоматическая коррекция управляющего воздействия на светодиодные светильники для корректировки освещенности, при превышении порогового значения управляющее воздействие не подвергалось корректировке и напрямую шло с БУ-9АЦМ. В результате световой поток светильников изменялся в соответствии с алгоритмом прерывистого освещения с поправкой на объективные обработанные данные освещенности с ЦД, что обеспечивало отслеживание и корректировку (в реальном времени) уровня освещенности клеточных батарей с птицей.

Рисунок 1 - Аппаратно-программный комплекс измерения, обработки и управления освещенностью в птичнике при содержании кур в клетках

При проведении исследований учитывали и определяли интенсивность освещения, сохранность поголовья, живую массу птицы, яйценоскость на начальную и среднюю несушку, массу яиц, выход яичной массы на начальную и среднюю несушку, выход яиц по категориям, потребление корма, затраты корма на 10 яиц и на 1 кг яичной массы; масса белка, желтка, скорлупы яиц; индекс формы яиц, прочность или толщину скорлупы; массу сердца, печени, яичника, яйцевода и длину яйцевода.

Результаты и обсуждение. Как показывают данные, представленные в табл. 2, в начале эксперимента средняя освещенность каждого яруса и в целом пятиярусного клеточного оборудования в птичнике при содержании кур промышленного стада кросса «Хайсекс Браун» в обеих группах была практически идентичной. Однако в конце эксперимента средняя освещенность в контрольной группе снизилась до 7.06 лк или на 29.3%, а в опытной группе оставалась на исходном уровне, что свидетельствует о высокой эффективности работы аппаратно-программного комплекса мониторинга и управления освещенностью в птичнике. Снижение средней освещенности клеточных батарей в контрольной группе в основном было связанно с запыленностью светодиодных светильников и частично с деградацией светодиодов в процессе эксплуатации (до 3-5% в год).

Таблица 2 – Интенсивность освещения клеточных батарей при содержании кур кросса «Хайсекс Браун», лк

Ярус клеточной батарей	Группа
	1 (к)		2
	В начале опыта	В конце опыта	В начале опыта	В конце опыта
5	9.4	6.4	9.5	9.5
4	10.2	7.0	10.3	10.3
3	11.8	8.2	11.9	11,9
2	10.0	8.1	10.1	10.0
1	8.5	5.6	8.4	8.3
Средняя освещенность клеточных батарей	9.98	7.06	10.04	10.00

Данные табл. 3. свидетельствуют, что по сохранности поголовья, живой массе кур в конце опыт, яйценоскости на начальную и среднюю несушку, опытная группа несущественно опережала контроль – разница составила 0.4, 2.1, 0.6 и 0.6% соответственно. Это, по нашему мнению, объясняется короткой продолжительностью эксперимента (105-300 дней жизни кур). Можно предположить, что при более длительном периоде содержания кур (до 90-100 недель жизни), превосходство опытной группы над контрольной будет более ощутимым.

50%-ная интенсивность яйценоскости в контрольной и опытной группе куры достигли почти одновременно – 141- и 142-дневном возрасте соответственно.

Сохранение интенсивности освещения за весь период эксперимента на заданном (нормативном) уровне, способствовало достоверному повышению массы яиц (Р<0.001) в опытной группе, превосходство над контролем составило 2.1%. В результате этого выход яичной массы на начальную и среднюю несушку в указанной группе был на 2.8 и 2.7% соответственно выше, чем в контроле.

Более высокая масса яиц в опытной группе позволила получить на 2.84 и 1.07% больше яиц отборной и первой категории соответственно при снижении выхода яиц второй категории на 4.41% по сравнению с контролем. По выходу других категорий и количеству поврежденных яиц группы существенно не отличались.

По расходу корма на 1 голову в сутки группы практически мало отличались. В тоже время, затраты корма на 10 яиц и 1 кг яичной массы в опытной группе были на 0.8 и 2.74% соответственно ниже, чем в контроле.

Таблица 3 – Основные результаты исследования на курах кросса «Хайсекс Браун» (за период 151-300 дней жизни кур)

Показатель	Группа
	1 (к)	2
Поголовье птицы в возрасте: 105 дней	57524	58842
300 дней	56200	57716
Сохранность поголовья (за период 105-300 дней жизни), %	97.7	98.1
Живая масса кур (г) в возрасте, дней: 105	1432±17.4	1425±18.2
150	1784±20.3	1887±20.9
225	1930±21.2	1931±21.1
300	1937±21.4	1977±20.5
Возраст кур при достижении 50% яйценоскости, суток	141	142
Яйценоскость на несушку, шт.: начальную	140.5	141.4
среднюю	141.7	142.6
Масса яиц, г	57.1±0.16	58.3±0.18
Выход яичной массы (кг) на несушку: начальную	8.023	8.246
среднюю	8.094	8.315
Выход яиц по категориям, %: высшей	-	0.13
отборной	4.53	7.47
1	63.73	64.80
2	29.34	24.93
3	-	0.13
Бой и насечка	2.40	2.54
Расход корма, кг: на 1 голову, г	118.3	118.2
на 10 яиц	1.25	1.24
на 1 кг яичной массы	2.19	2.13

Морфологический анализ яиц (табл. 4) показал, что по абсолютной и относительной массе белка и желтка; индексу формы яиц, группы отличались незначительно, а существующие различия носили характер тенденции. Опытная группа превосходила контроль по абсолютной (Р<0.05) и относительной массе скорлупы на 0.9 г и 1.49% соответственно, а также толщине скорлупы яиц на 3.0%.

Таблица 4 – Морфологические показатели яиц кур кросса «Хайсекс Браун»

Показатель	Группа
	1(к)	2
Масса:
белка, г	37.87±0.83	37.17±0.74
%	65.65	64.00
желтка, г	14.73±0.67	14.93±0.75
%	25.54	25.70
скорлупы, г	5.08±0.19	5.98±0.30
%	8.81	10.30
Индекс формы яиц, %	79.27±0.44	80.27±0.32
Толщина скорлупы, мм	0.33±0.007	0.34±0.007

Как свидетельствуют результаты анатомической разделки тушек кур (табл. 5), в 300-дневном возрасте, по абсолютной и относительной массе сердца, печени, яичника и яйцевода опытная группа несколько превосходила контроль. Более высокую длину яйцевода имели куры контрольной группы. Однако, разности между группами по этим показателям были статистически недостоверны.

Таблица 5 – Результаты анатомической разделки тушек кур кросса «Хайсекс Браун» в 300-дненом возрасте

	Группа
Показатель
	1(к)	2
Масса:
сердца, г	8.57±0.22	8.93±0.12
%	0.44	0.45
печени, г	38.0±0.58	40.21±0.67
%	1,94	2,04
яичника, г	39.45±0.38	40.8±0.61
%	2.02	2.07
яйцевода, г	67.67±0.50	69.40±1.19
%	3.46	3.51
Длина яйцевода, см	65.8±1.72	62.53±2.98

Выводы. Таким образом, использование аппаратно-программного комплекса удаленного измерения, обработки и управления освещенностью при содержании яичных кур промышленного стада в многоярусных клеточных батареях дает возможность поддерживать освещенность за весь срок эксплуатации птицы на заданном нормативном уровне. Это позволяет по сравнению с контролем, повысить сохранность поголовья на 0.4%, живую массу птицы в конце опыта – на 2.1%, яйценоскость на начальную несушку – на 0.6%, массу яиц – на 2.1% (Р<0.001), выход яичной массы на начальную несушку – на 2.8%, толщину скорлупы – на 3.0%, абсолютную и относительную массу скорлупы – на 0.9 г (Р<0.05) и 1.5% при снижении затрат кормов на 10 яиц и 1 кг яичной массе на 0.8 и 2.7% соответственно.

Несмотря на положительные результаты требуется дальнейшая работа по корректировке и совершенствованию алгоритма обработки и принятия решения в АПК ИОУО. В частности, необходимо вводить и учитывать приоритетность расположения ЦД в зависимости от важности для средней освещенности в птичнике. Также требует детальной проработки вопрос о пороговом значении срабатывания системы корректировки освещенности по реальным значениям. К недостаткам можно отнести и раздельное размещение оборудования уровня 1 и 2, что придает громоздкость и увеличивает стоимость АПК. В дальнейшем возможно и необходимо объединить их в единый АПК.