1. 畜禽舍环境因子采集点位布设与传感器选型
封闭式猪舍环境因子的空间分布与布点逻辑
封闭式猪舍的环境因子并非均匀分布：温度沿高度呈梯度（顶部积热、地面附近受粪沟与猪体散热影响），湿度与氨气在粪沟上方和排风口附近偏高，CO₂ 在猪只呼吸密集区与气流滞止区偏高。布点的核心不是“多装几个”，而是让每个传感器代表一个有明确物理意义的局部环境，并避开热源、贼风和氨气聚集区对读数的污染。
传感器类型选择依据
四类因子对传感器原理的要求不同，选型时按“量程—精度—响应时间—抗干扰—防护等级”逐项匹配，而不是只看价格。
| 因子 | 推荐类型 | 典型量程 | 关键指标 | 选型理由 |
|---|---|---|---|---|
| 温度 | 铂电阻 PT100 / 数字式 DS18B20（带防护壳） | -10~50 ℃ | ±0.3 ℃，响应 <30 s | 猪舍温差小，需高分辨率；PT100 长期稳定性优于热敏电阻 |
| 湿度 | 电容式高分子湿度传感器（与温度一体变送器） | 0~100 %RH | ±3 %RH，带防结露涂层 | 舍内高湿、含氨，需抗结露与抗腐蚀；一体式便于同点温湿耦合 |
| CO₂ | NDIR 非色散红外 | 0~5000 ppm | ±(50 ppm+5%读数) | 猪只呼吸产生 CO₂，NDIR 选择性好、不受湿度交叉干扰 |
| NH₃ | 电化学式（三电极） | 0~100 ppm | 分辨率 1 ppm，交叉干扰 <5% | 低浓度氨需高灵敏度；电化学成本低于光学，适合多点布设 |
NH₃ 电化学传感器对温湿度敏感，应选带温度补偿的型号，并在安装位置附近同步布设温湿度点，便于后续做补偿与交叉校验。
安装高度与平面点位方案
以一座 60 m×12 m、双列猪栏、纵向负压通风的封闭式育肥猪舍为例，布点遵循三条约束：
- 高度贴合被测对象：温湿度取猪背上方 0.3~0.5 m（约离地 0.8~1.0 m），代表猪只实际感受层；CO₂ 取呼吸带 0.8~1.2 m；NH₃ 取粪沟上方 0.3~0.6 m，捕捉氨气释放后的近源浓度。
- 平面覆盖气流路径：沿纵向从进风端到排风端布置，温湿度每栏 1 点（共 8 点），CO₂ 在走道进风端、中部、排风端各 1 点，NH₃ 在排风端两侧与中部粪沟侧各 1 点。
- 避让干扰源：距进风口射流区 ≥1.5 m，距排风机口 ≥2 m，距粪沟正上方 ≥0.2 m，距饮水器与加热灯 ≥1 m，避免贼风直吹与局部热源造成读数失真。
布点约束的量化依据
| 干扰源 | 影响机制 | 避让距离 | 判断依据 |
|---|---|---|---|
| 进风射流 | 贼风直吹使温度读数偏低、湿度偏低 | ≥1.5 m | 射流衰减至主流速度 10% 的距离内不布点 |
| 排风机口 | 负压抽吸造成局部气流加速，NH₃ 被稀释 | ≥2 m | 风机口 2 m 内风速梯度大，读数不代表栏内平均 |
| 粪沟正上方 | NH₃ 瞬时释放峰值，浓度远高于猪只呼吸带 | ≥0.2 m 且偏置 | 近源浓度用于趋势监测，不用于代表舍内平均 |
| 加热灯 / 保温灯 | 辐射热使温度读数偏高 2~5 ℃ | ≥1 m | 辐射强度随距离平方衰减，1 m 外影响可忽略 |
| 饮水器 | 溅水使局部湿度偏高、传感器结露 | ≥1 m | 避免水滴直接溅射与长期高湿 |
布点方案自检清单
- 每个温湿度点是否位于猪背上方 0.3~0.5 m，且不在栏门、料槽正上方？
- CO₂ 点是否覆盖进风端、中部、排风端三个气流区段？
- NH₃ 点是否同时包含排风端与粪沟侧，且距粪沟正上方 ≥0.2 m？
- 所有点位是否距进风口 ≥1.5 m、距排风机 ≥2 m、距热源 ≥1 m？
- 传感器防护等级是否满足舍内冲洗与高湿环境（建议 IP65 及以上）？
- 同一点位的温湿度与 NH₃ 是否便于后续做温度补偿与交叉校验？
布点完成后应记录每个点位的坐标（纵向位置、横向位置、离地高度）与避让对象，作为后续数据清洗与异常判读的基准；点位一旦变更，历史数据的可比性会下降。