基于行空板M10扩展板的“智能养鸡场散热系统装置” 简单

基于行空板M10扩展板的“智能养鸡场散热系统装置”

智能养鸡场散热系统对于现代家禽养殖来说至关重要，其必要性主要体现在以下几个方面：

​1.保障鸡只健康​​

​（1）防止热应激：​​ 鸡是恒温动物，但羽毛覆盖、无汗腺使其散热能力差。当环境温度超过其舒适区（通常25-30°C是其舒适区上限，具体品种有差异）时，就会发生热应激。持续高温>30°C）会导致鸡：​呼吸急促、喘息：​​ 消耗大量能量，增加心肺负担。​（2）采食量显著下降：直接导致生长缓慢（肉鸡）或产蛋量急剧下降（蛋鸡）。​（3）饮水量暴增：可能引起腹泻或粪便过稀，增加禽舍湿度，形成恶性循环。​（4）免疫抑制：热应激降低鸡的免疫力，使其更易感染各种疾病。​（5）严重时导致死亡：​​极端高温或长时间热应激可引发大规模中暑死亡，尤其对育成后期和产蛋高峰期的鸡威胁巨大。智能系统能在临界点及时启动，是挽救生命的有效手段。

​2.维持生产效益与经济效益

​（1）保持最佳生长速率：肉鸡在适宜温度下生长最快、饲料转化效率最高。热应激会导致增重减缓，饲料转化率下降，延长出栏时间，增加养殖成本。​（2）稳定产蛋性能：蛋鸡产蛋率、蛋重和蛋壳质量对温度极其敏感。高温会迅速降低产蛋率，增加破蛋、软壳蛋比例，造成显著经济损失。​（3）优化饲料报酬：高温下鸡用于维持体温的能量消耗增加，用于生长的能量减少，同时采食量下降，双重因素导致每公斤增重或每公斤鸡蛋消耗的饲料量上升。​（4）降低死亡率：​​ 有效防止因热应激造成的中暑死亡，减少直接损失。

​3.改善禽舍环境

（1）​控制湿度：​​ 高温通常伴随高湿度（尤其在鸡舍内）。智能散热系统结合通风（门窗）和强制对流（风扇），能有效排出鸡只呼吸、排泄产生的水汽和热量，降低舍内湿度。​（2）排除有害气体：​​ 良好的通风是排出禽舍内积聚的氨气、二氧化碳、硫化氢等有害气体的关键。这些气体在高温高湿环境下浓度易升高，损害鸡的呼吸系统健康。门窗开启是自然换气的重要手段。3）提供新鲜空气：​​ 持续的空气交换为鸡群提供充足氧气，满足其代谢需求。

4.​提高自动化水平与降低人工依赖 ​​

​（1）24小时实时监控：​​ 温湿度传感器可全天候不间断监测，比人工巡检更及时、准确，避免人为疏忽或延迟。​（2）精准快速响应：​​ 一旦检测到温度超标，系统能在数秒内自动启动降温措施（开窗+风扇），响应速度远超人工操作，尤其在夜间或无人值守时至关重要。​（3）减轻劳动强度：​​ 无需人工频繁开关门窗和风扇，尤其是在炎热的夏季，大大降低了饲养员的劳动强度和在高温环境中的工作时间。​（4）统一管理标准：​​ 避免因不同饲养员经验或责任心差异导致的管理标准不一。鸡只密度越来越高，内部微环境调控难度更大，产热更多。人工管理难以做到精细化控制，智能系统是集约化养殖的必然选择。​（5）提升养殖科技含量：​​ 应用物联网技术的智能养殖是农业现代化的发展方向，有助于提升行业形象和竞争力。​（6）潜在的水资源/喷淋系统集成：​​ 如方案中提到的（后续可扩展的抽水泵喷淋），在极端高温时，结合湿帘或喷雾蒸发冷却效果更强，智能系统为集成此类高效降温手段提供了基础框架。

​5.对比传统方法的劣势

​（1）人工开关滞后性：​​ 人工发现温度超标往往滞后，且调整可能不及时、不精准（开度不足/过大）。​（2）持续关注需求：​​ 要求饲养员时刻高度关注温度和鸡群状态，尤其是在炎热的正午和午后，人易疲劳。​（3）经验依赖：​​ 操作效果依赖于饲养员的经验和判断力。（4）​难以全天候覆盖：​​ 夜间是高温风险时段，人工值守成本高且不现实。

​ 结论：​​智能养鸡场散热系统（基于行空板等物联网技术的方案）的核心必要性在于通过自动化、精准化、快速响应的环境控制，有效防止鸡群热应激，保障鸡只健康福利，从而稳定和提升家禽养殖的生产效益和经济效益，同时改善禽舍环境质量，降低人工依赖和操作风险，适应现代农业发展的集约化、智能化和应对气候变化的需求。​​ 相较于传统方法，它是一项提升养殖管理水平、降低风险、保障收益的关键技术与投资。你设计的基于行空板M10的PBL项目，正是让学生学习和实践如何解决这一重要农业实际问题。

具体研究过程：

一、项目规划

1. 项目目标

设计一个能自动监测养鸡场环境并根据温度自动开启散热系统的智能装置，包括：自动开启门窗通风；启动风扇散热；模拟抽水泵降温（功能待扩展）。

2. 硬件组成

行空板M10（主控制器）+行空板M10扩展板组合（含电机IO扩展板、金手指扩展板、800mAh电池扩展板）1套+温湿度传感器1个（DHT11）+180度舵机2个（分别控制门窗和水泵）+电机风扇1个（5V直流电机）+后期拓展蜂鸣器+LED指示灯若干（系统状态显示）

3. 系统设计思路

温湿度传感器实时监测环境温度；当温度超过30℃时自动启动散热系统，开启门窗通风（舵机1）；启动风扇（电机）；启动抽水泵（舵机2模拟）；温度降至30℃以下时关闭散热系统。后期

增加蜂鸣器报警和LED状态指示灯。

4.电路连接图标识

（1）温湿度传感器:

VCC -> 3.3V

GND -> GND

DATA -> P1 (GPIO1)

（2）舵机1(门窗控制):

VCC -> 5V

GND -> GND

SIG -> P9 (GPIO9

（3）舵机2(水泵控制):

VCC -> 5V

GND -> GND

SIG -> P4 (GPIO4)

（4）电机风扇:

VCC -> 5V

GND -> GND

IN1 -> P6/16 (GPIO6/16)

（5）后期拓展：LED指示灯(系统状态)——蜂鸣器

红灯(高温警报) ——绿灯(正常状态)——黄灯(水泵状态)

当温度超过30度时，蜂鸣器报警5秒。

5.完整代码实现

二、PBL项目式教学实施步骤

1. 项目启动

（1）​问题定义​：讨论养鸡场温度过高的危害（鸡生病、产蛋率下降等）

​（2）任务分配​：学生分组负责硬件连接、程序设计、调试测试等任务

（3）​材料准备​：分发所需硬件设备

2. 知识建构

（1）​传感器原理​：学习温湿度传感器的工作原理

（2）​执行器原理​：了解舵机、电机工作原理和控制方法

​（3）编程基础​：基于Mind+的Python基础语法、条件判断、循环结构

（4）​硬件接口​：行空板GPIO引脚使用、传感器连接方式

3. 制作与实施

（1）硬件搭建

连接温湿度传感器到指定引脚、正确连接两个舵机、连接风扇电机

（2）程序设计

初始化各硬件设备——设置温度阈值常量——实现温湿度数据读取——创建散热控制函数

（3）系统测试

模拟高温环境（如用吹风机吹传感器）——观察舵机、风扇的状态变化

验证散热系统启动/关闭逻辑——调试舵机角度和风扇速度

4. 成果展示（效果演示视频）

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5.后期拓展

（1）加入红外传感器监测鸡群活动

（2）添加摄像头进行鸡群健康检查

三研学反思：

本项目方案结合了硬件搭建、程序设计和实际问题解决，能够有效培养学生的计算思维和工程实践能力，同时关注农业生产中的实际问题。