Разработка осветительной установки молочной фермы с использованием автоматической системы управления освещением
В ходе выполнения ВКР решалось несколько основных задач: улучшение светового климата внутри помещений для содержания крупного рогатого скота и, как следствие, увеличение производительности молочных коров; повышение эффективности системы искусственного освещения на молочных фермах с использованием энергосберегающих осветительных средств (реконструкция осветительной установки и внедрение автоматической системы управления освещением по протоколу DALI), позволяющих снизить расход электрической энергии на процесс освещения.
Введение………………………………………………………………………. 14
1. Обзор литературы………………………………………………………….. 18
1.1. Световой режим и его влияние на физиологическое состояние
организма животных…………………………………………………………. 18
1.2. Результаты исследований по освещению животноводческих
помещений…………………………………………………………………….. 21
1.2.1. Ультрафиолетовое облучение животных…………………………….. 21
1.2.2. Влияние видимой области спектра на животных……………………. 24
1.2.3. Инфракрасное облучение животных…………………………………. 28
1.3. Технические средства и методы для освещения животноводческих
помещений…………………………………………………………………….. 30
1.4. Способы экономии электроэнергии и предложения по
энергосбережению на процесс освещения………………………………….. 34
1.5. Выводы по главе 1………………………………………………………. 36
2. Проектирование осветительной установки здания коровника с
родильным блоком……………………………………………………………. 37
2.1. Анализ действующей осветительной установки на ферме СПК
«Белосток», село Пудовка…………………………………………………….. 37
2.2. Проект реконструкции осветительной установки……………………… 40
2.3. Расчет времени использования естественного и искусственного
освещения ферм для светоклиматических условий Сибири……………… 45
2.4. Выводы по главе 2………………………………………………………. 54
3. Проектирование системы управления освещением по протоколу DALI 55
3.1. Система автоматического управления DALI…………………………… 55
3.2. Требования к разрабатываемой системе интеллектуального
освещения………………………………………………………………………
3.3. Предлагаемое техническое решение……………………………………. 57
3.3.1. Система детектирования………………………………………………. 61
3.4. Разработка алгоритма работы интеллектуальной системы освещения 63
3.5. Технико-экономическое обоснование внедрения интеллектуальной
системы освещения на ферме СПК «Белосток»…………………………….
3.6. Вывод по главе 3…………………………………………………………. 68
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………… 69
4.1. Предварительный анализ научно-технического проекта……………… 69
4.1.1. Потенциальные потребители результатов проекта………………….. 69
4.1.2. Анализ конкурентных технических решений………………………… 70
4.1.3. SWOT-анализ…………………………………………………………… 72
4.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации…………………… 74
4.2. Инициация проекта………………………………………………………. 75
4.2.1. Цели и результат проекта……………………………………………… 75
4.2.2. Организационная структура проекта…………………………………. 76
4.3. Планирование управления проектом…………………………………… 77
4.3.1. Структура работ в рамках проекта……………………………………. 77
4.3.2. Определение трудоёмкости выполнения работ……………………… 78
4.3.3. Бюджет проекта………………………………………………………… 82
4.3.3.1. Расчет материальных затрат на проект……………………………… 82
4.3.3.2. Расчет затрат на специальное оборудование для работы
проектировщика……………………………………………………………….
4.3.3.3. Основная заработная плата………………………………………….. 83
4.3.3.4. Дополнительная заработная плата………………………………….. 85
4.3.3.5. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)….. 85
4.3.3.6. Накладные расходы………………………………………………….. 86
4.3.3.7. Бюджет затрат на разработку………………………………………… 86
4.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), социальной
и экономической эффективности исследования……………………………
5. Социальная ответственность……………………………………………… 90
5.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов…………….. 91
5.2. Производственная санитария……………………………………………. 92
5.2.1. Шум……………………………………………………………………… 92
5.2.2. Микроклимат…………………………………………………………… 93
5.2.3. Электромагнитное излучение…………………………………………. 94
5.2.4. Ионизирующее излучение…………………………………………….. 95
5.2.5. Освещенность…………………………………………………………… 95
5.3. Электрическая безопасность…………………………………………….. 97
5.4. Пожарная безопасность………………………………………………….. 100
5.4.1. Оценка пожарной безопасности помещения…………………………. 100
5.4.2. Мероприятия по устранению и предупреждению пожаров………… 101
5.5. Охрана окружающей среды……………………………………………… 102
5.6. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности….. 105
5.6.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства……………………………… 105
5.6.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны……. 106
Заключение……………………………………………………………………. 110
Список использованных источников………………………………………… 112
Приложение А…………………………………………………………………. 116
Приложение Б…………………………………………………………………. 134
Искусственное освещение животноводческих помещений – это одна из
многочисленных отраслей современной светотехники. В сельском хозяйстве на
освещение и облучение расходуется до 15% всего объема (1054,5 млрд. кВт·часов)
потребления электроэнергии в стране [1]. Целенаправленное развитие молочной
отрасли в целом имеет исключительно важное значение в обеспечении населения
необходимыми продуктами питания, а также укрепляет продовольственную
независимость страны. Современный животноводческий комплекс представляет
собой совокупность предприятий, занимающихся производством продукции на
промышленной основе. Ключевой особенностью предприятий животноводческого
комплекса является тесная взаимосвязь всех этапов производства,
технологических решений и организационной структуры. Современный подход к
эксплуатации животноводческого комплекса характеризуется рациональной
организацией рабочего процесса и грамотным использованием ресурсов, в том
числе и энергетических.
Актуальность работы исходит из государственной программы развития
сельского хозяйства (Постановление от 19 декабря 2014 г №1421 «О внесении
изменений в Государственную программу развития сельского хозяйства и
регулирования рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия
на 2013-2020 годы»), один из путей повышения эффективности и
конкурентоспособности продукции сельскохозяйственных производителей – это
техническая и технологическая модернизация производства. На помощь аграриям
в модернизации помещений в 2018 году из Федерального бюджета выделено
197 957 808,9 тыс. рублей.
В соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 6 августа
2014 года №560 «О применении отдельных специальных экономических мер в
целях обеспечения безопасности Российской Федерации» развитие молочного
скотоводства является важнейшим направлением программы импортозамещения в
аграрной сфере с целью повышения продуктивности животных и снижения затрат
на производство молока. Государство взяло на себя функции поддержки аграриев
по всей России, сельскохозяйственные предприятия нуждаются в модернизации
производства, в том числе и системы освещения, расширения масштабов и
увеличения объемов производства. В первом квартале 2017 года объем
производства молока в сельхозорганизациях вырос на 4,3% к уровню
аналогичного периода прошлого года и составил 1,22 млн. тонн [2].
На сегодняшний день приоритетным направлением развития молочной
индустрии следует считать повышение продуктивности животных, т.е. увеличение
удоев и снижение затрат на производство молока. Сюда следует отнести
модернизацию осветительных систем животноводческих предприятий с
внедрением интеллектуальных систем управления освещением. На молочной
ферме, свет является одним из важнейших факторов параметров микроклимата
животных. От уровня освещенности и спектрального состава света зависит рост и
развитие, здоровье и репродуктивные функции животных, а также расход кормов
и качество полученной продукции. При создании искусственной среды обитания
для сельскохозяйственных животных особая роль отводится световому режиму,
который наиболее полно раскрывает функциональные возможности организма.
Согласно [3, 4] свет воспринимается сетчаткой глаза и влияет на производство
мелатонина, гормона, вырабатываемого во время сна, являющегося важным
элементом для внутренних часов в организме животных в зависимости от
продолжительности дня и ночи. Наличие удлиненного светового дня (до 16 часов)
позволяет свету препятствовать производству мелатонина и увеличивая пролактин
и IGF-1. В среднем удлиненный световой день и повышенный уровень
освещенности (не более 200 люкс) по сравнению с нормами [5] позволяет
добиться повышения надоев молока на 2,5-3 (12-15%) литра в день.
В связи с вышеизложенным целью данной работы являлось исследование
оптимального светового климата (спектральный состав, интенсивность) для
крупного рогатого скота в животноводческих помещениях и повышение
эффективности системы искусственного освещения в результате использования
энергосберегающих осветительных средств, позволяющих снизить расход
электрической энергии на процесс освещения.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
1) Изучить влияние различных участков оптического диапазона
(ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение) на физиологические
показатели и продуктивные качества коров;
2) Разработать проект реконструкции осветительной установки молочной фермы,
удовлетворяющей необходимым светотехническим параметрам: светотехнический
раздел (проектирование в программном комплексе Dialux), электротехнический
раздел (трассировка кабельных линий, однолинейная принципиальная схема);
3) Разработать проект автоматической системы управления освещением объекта
исследования по стандартному цифровому протоколу DALI: проанализировать
существующие электроэнергетические системы управления электроснабжением
осветительных установок; рассмотреть подходы к выбору времени включения и
отключения распределенных осветительных установок, а также режимов их
работы; получить данные измеренных значений естественной (солнечной)
освещенности, провести их статистическую обработку; разработать алгоритмы
принятия решения об эффективном времени включения и отключения
распределенных систем электроснабжения осветительных установок;
4) Выполнить технико-экономический анализ эффективности внедрения данных
мероприятий.
Объект исследования: электроэнергетическая система на
сельскохозяйственном производственном кооперативе (СПК «Белосток», с.
Пудовка, Кривошеинский район, Томская область), в состав которой входит
система электроснабжения осветительных установок.
Предмет исследования: методы управления системой электроснабжения
осветительных установок.
Научная новизна: разработан алгоритм управления системой
электроснабжения осветительных установок с использованием цифрового
протокола DALI на основе поступающих от датчиков данных о состоянии
естественной освещенности, текущего времени суток и календарного дня года.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (5 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (37 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.7 (18 отзывов)
5 (21 отзыв)
