33、生物技术设施智能自动化系统：从传统到智能的变革

生物技术设施智能自动化系统：从传统到智能的变革

1. 传统生物技术设施自动化系统及其缺点

在农业领域，自动化控制系统保障了工业生产。然而，在设计和实施这些控制系统时，需要考虑生物组成部分的独特特征，这也是生物技术设施（如家禽养殖场和温室）的自动化系统与其他生产部门制造过程保障系统的显著区别。

1.1 家禽养殖场

家禽产品的工业化生产与封闭设施内的家禽操作和控制密切相关，这些设施配备了可控加热系统、强力通风、照明制度、机械化喂养和鸡蛋收集设备。其中，家禽舍内微气候维护系统（通风和空气加热）是主要的能源消耗部分，它会对自然干扰做出响应。世界上最常见的微气候支持系统Viper和Amacs由德国的Big Dutchman公司生产，它们能根据家禽舍内外的空气温度和家禽年龄控制通风、加热和加湿，维持舍内空气温度在一定水平，还能控制生产过程并记录生产、生长、食物和水消耗等必要数据。

但这些工业家禽舍的电气技术综合体控制系统存在不足：
- 未考虑控制设施内的动态变化，包括作为生物组成部分的家禽。
- 未考虑整个家禽管理期间技术设施可能受到的自然干扰，如温度干扰。
- 仅实施某些技术参数的稳定模式，无法实现企业利润最大化。例如，利润的最大能源组成部分并不对应于家禽最大产蛋量所需的12°C - 15°C舒适温度区。

1.2 温室

温室中生物技术设施的技术效率和生产力通过多个控制系统的运行来保障，每个系统都有自己的能源特性、维护成本和对制造成本的影响。分析确定的自动化控制系统包括通风、遮阳、加热、空气循环、供水和排水、建立微气候和补充照明、植物的电气照明和营养等。

温室的主要能源消费者