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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- DZWL-1型綠色智能牧場圍欄的研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本課題采用風(fēng)光互補(bǔ)的供電方式，通過柵欄上持續(xù)流通高電壓小電流的窄脈沖來達(dá)到防止家養(yǎng)牲畜走散和保護(hù)牲畜免受野生動物攻擊的功能。
- 詳細(xì)介紹：
- 作品采用風(fēng)光互補(bǔ)供電方式，將6kV高電壓小電流窄脈沖施加在牧場用的電柵欄上，達(dá)到防止家養(yǎng)牲畜走失和保護(hù)牲畜免受野生動物攻擊的目的。在風(fēng)力或陽光充足的時間段里，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)向超級電容充電。在夜間無風(fēng)的情況下，超級電容繼續(xù)向6kV逆變系統(tǒng)提供電能。牧民可通過主機(jī)面板上的按鈕調(diào)節(jié)圍欄上的電壓大小，來適應(yīng)不同的牲畜。電子圍欄還具有開路、短路、觸網(wǎng)報警功能，以及夜間紅外線監(jiān)視功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：用電子圍欄代替木柵欄，減少牧民砍樹。 作品的基本思路：1．用風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)解決牧區(qū)電子圍欄的供電問題。2．用超級電容組代替鉛蓄電池。3．設(shè)計(jì)了一種導(dǎo)電的尼龍編織繩，代替鋼絲柵欄線。4．設(shè)計(jì)了PWM逆變電路，產(chǎn)生6kV窄脈沖的小電流高電壓，施加在電柵欄線上。5．設(shè)計(jì)具有電柵欄斷路、短路和牲畜觸網(wǎng)的聲光報警功能。6．為增加牧場圍欄的智能化，設(shè)計(jì)了適應(yīng)不同牲畜品種的電壓控制、超級電容余量測試系統(tǒng)、風(fēng)力和日照統(tǒng)計(jì)和顯示系統(tǒng)、觸網(wǎng)位置檢測系統(tǒng)等。 創(chuàng)新點(diǎn)：（1）采用太陽能風(fēng)能互補(bǔ)供電方式，符合我國西部多數(shù)牧場沒有交流電供應(yīng)的實(shí)情；（2）使用超級電容代替蓄電池，延長了充電次數(shù)和使用壽命，減小了鉛污染；（3）使用細(xì)不銹鋼絲與尼龍繩混紡的工藝，代替木柵欄，強(qiáng)度高，重量輕，方便搬遷，比粗鐵絲價廉；（4）使用6kV高壓、小電流、窄脈沖逆變技術(shù)，只會對接觸到的人或牲畜產(chǎn)生麻電感，不會造成傷害；（5）輸出電壓能由用戶輸入牲畜品種而改變，以適應(yīng)不同的牲畜皮毛的影響。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）12V超級電容可控充放電逆變技術(shù)。（2）單片機(jī)程序控制6kV高壓逆變技術(shù)。（3）電柵欄的短路、開路、觸網(wǎng)報警電路。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1．脈沖峰值：≤6kV；脈沖寬度：≤0.1s；脈沖間隔：≥0.75s；2．輸出電流瞬時值：0.3ms時≤10mA；脈沖停止期的延續(xù)電流平均有效值：≤0.3mA；3．每個脈沖最大電量：≤2.5mC（毫庫侖）；4．每個脈沖的最大放電能量：2J（焦耳）。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1．使用電柵欄代替木圍欄，減少砍樹，減輕牧場圍欄搬遷的勞動強(qiáng)度； 2．動物受到小電流電擊后，會產(chǎn)生心理屏障，能使家畜遠(yuǎn)離圍欄，效果優(yōu)于傳統(tǒng)木圍欄。 3．設(shè)計(jì)出導(dǎo)電尼龍編織繩作為柵欄線，強(qiáng)度大、柔軟、易拉收，輕便易搬、價廉； 4．風(fēng)能和太陽能互補(bǔ)供電，不需交流供電電纜，綠色環(huán)保； 5．由單片機(jī)智能地控制所逆變的高電壓，能適應(yīng)不同動物； 6．具有多種故障聲光報警功能。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1．2009年3月，獲得上海市教委的“大學(xué)生創(chuàng)新活動計(jì)劃項(xiàng)目”的1萬元資助，學(xué)校配套1萬元（項(xiàng)目號：10SCX07）。 2．2010年9月在上海光大會展中心舉辦的第五屆中國（上海）國際肉類工業(yè)展覽會中展出，并獲得“最佳市場交易潛力”獎。 3.向國家商標(biāo)局申請了商標(biāo)，申請?zhí)枮椋?448207。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與大地肉牛有限公司聯(lián)合申報了山東黃河口低碳養(yǎng)牛項(xiàng)目；與寧夏銀川福源順奶牛養(yǎng)殖場聯(lián)合開發(fā)試用本圍欄。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢： 有自己的核心專利技術(shù)：利單片機(jī)PWM技術(shù)控制IGBT，把超級電容的低電壓（3~12V）轉(zhuǎn)換成為6kV的小電流窄脈沖高電壓，連接到柵欄線。柵欄線的長度根據(jù)牧場外圍周長而定，最長可達(dá)4km。風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，二氧化碳零排放。超級電容的充放電壽命大大高于蓄電池，無污染。 適用范圍：家庭承包后和棚圈化改革后的牧區(qū)家庭?？捎糜诠潭ㄊ饺︷B(yǎng)、季節(jié)性遷場路上的臨時性圍欄、幾塊草地之間的輪牧分割等。 推廣前景：目前市場上只有澳大利亞和法國等幾家公司在中國銷售牧區(qū)電子圍欄，且不配置風(fēng)光互補(bǔ)功能，需要用蓄電池后備支持。本作品主機(jī)和1km圍欄的成本約為3800元，牧民比較容易接受，有較好的推廣前景。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 在我國，電子圍欄建設(shè)是畜牧業(yè)電氣化的起步，電子圍欄必然會成為今后畜牧業(yè)發(fā)展的重要設(shè)備，但目前這一領(lǐng)域卻基本空白。以內(nèi)蒙古為例，年銷售量保守定為1萬臺，若每臺銷售金額為4400元，扣除人工和成本，經(jīng)濟(jì)效益約為1000元/臺。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外同類課題的產(chǎn)商： 在國內(nèi)的企業(yè)中，上海廣拓信息技術(shù)有限公司、北京世紀(jì)天彩科技發(fā)展有限公司、山東福萊仕公司等都生產(chǎn)適用于軍事基地、機(jī)場、監(jiān)獄、礦區(qū)、小區(qū)等各類電子圍欄。 在七十多年前，澳大利亞就有了“電子圍欄”，用于牧場圈養(yǎng)牛羊等動物。澳大利亞的Pakton電子圍欄有高壓和低壓兩種輸出模式，高壓有電擊感，低壓只有麻感。哈爾濱愛樂生農(nóng)牧機(jī)械貿(mào)易有限公司引進(jìn)新西蘭Tru-Test有限公司旗下的Stafix系列產(chǎn)品——專業(yè)的安防設(shè)備電子圍欄（electric fence）。 新西蘭Tru-Test有限公司還開發(fā)出世界第一款無線電子圍欄系統(tǒng)。產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于送變電站、倉庫、監(jiān)獄、看守所、通信設(shè)施、住宅小區(qū)(別墅)、軍事設(shè)施、部隊(duì)住所、動物圈養(yǎng)、文物保護(hù)、牧場養(yǎng)殖、名貴植物園等需要周界隔離、安全防范的場所。缺點(diǎn)：上述公司沒有采用風(fēng)光互補(bǔ)供電，必須拖一根很長的電纜線到牧場，也有使用蓄電池供電的，存在鉛污染，壽命短。我國蓄電池維護(hù)難度比國外牧民大很多。 德國Horizont公司也生產(chǎn)電子圍欄的系列產(chǎn)品，在德國也已經(jīng)普及使用，但由于德國電力網(wǎng)發(fā)達(dá)，牧場都有交流電供應(yīng)，所以也沒有采用風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)。上述國外產(chǎn)品價格都較為昂貴，我國個體牧民經(jīng)濟(jì)狀況較難承擔(dān)。 其他同類產(chǎn)品的工作原理簡介： （1）微波對射電子圍欄 通過在發(fā)射器和接收器之間建立一個不可見的微波空間能量場，對于企圖跨越本區(qū)域的行為，接收器都會產(chǎn)生報警。缺點(diǎn)：不能防止牲畜自由走出邊界。 （2）靜電感應(yīng)式電子圍欄 能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形不留死角，無生命危害，克服微波探測器誤報率高的缺點(diǎn)。缺點(diǎn)：不能防止牲畜自由走出邊界。 （3）埋地式光纖電纜式電子圍欄 該電子圍欄通過埋入地下的隱蔽探測傳感器，產(chǎn)生不可見的電磁場。當(dāng)有物體踩壓時，就會觸發(fā)報警，提醒管理人員對防區(qū)進(jìn)行察看及處理。 缺點(diǎn)：只適用于無磁場干擾的區(qū)域，對于下雨的影響較大。 （4）振動式電子圍欄感應(yīng)電纜 由振動感應(yīng)線纜及振動的感應(yīng)器構(gòu)成。振動的感應(yīng)器可安裝在已存在外圍欄及墻壁上。對于圍墻而言，任何攀爬或敲擊圍墻引起的振動都將會被探測到，并且報警器將被激活報警。缺點(diǎn)：此項(xiàng)技術(shù)是基于原本的圍欄之上，不適宜牧區(qū)的搬遷。
