基本信息
- 项目名称：
- DZWL-1型绿色智能牧场围栏的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本课题采用风光互补的供电方式，通过栅栏上持续流通高电压小电流的窄脉冲来达到防止家养牲畜走散和保护牲畜免受野生动物攻击的功能。
- 详细介绍：
- 作品采用风光互补供电方式，将6kV高电压小电流窄脉冲施加在牧场用的电栅栏上，达到防止家养牲畜走失和保护牲畜免受野生动物攻击的目的。在风力或阳光充足的时间段里，风光互补发电系统向超级电容充电。在夜间无风的情况下，超级电容继续向6kV逆变系统提供电能。牧民可通过主机面板上的按钮调节围栏上的电压大小，来适应不同的牲畜。电子围栏还具有开路、短路、触网报警功能，以及夜间红外线监视功能。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：用电子围栏代替木栅栏，减少牧民砍树。 作品的基本思路：1．用风光互补技术解决牧区电子围栏的供电问题。2．用超级电容组代替铅蓄电池。3．设计了一种导电的尼龙编织绳，代替钢丝栅栏线。4．设计了PWM逆变电路，产生6kV窄脉冲的小电流高电压，施加在电栅栏线上。5．设计具有电栅栏断路、短路和牲畜触网的声光报警功能。6．为增加牧场围栏的智能化，设计了适应不同牲畜品种的电压控制、超级电容余量测试系统、风力和日照统计和显示系统、触网位置检测系统等。 创新点：（1）采用太阳能风能互补供电方式，符合我国西部多数牧场没有交流电供应的实情；（2）使用超级电容代替蓄电池，延长了充电次数和使用寿命，减小了铅污染；（3）使用细不锈钢丝与尼龙绳混纺的工艺，代替木栅栏，强度高，重量轻，方便搬迁，比粗铁丝价廉；（4）使用6kV高压、小电流、窄脉冲逆变技术，只会对接触到的人或牲畜产生麻电感，不会造成伤害；（5）输出电压能由用户输入牲畜品种而改变，以适应不同的牲畜皮毛的影响。 技术关键： （1）12V超级电容可控充放电逆变技术。（2）单片机程序控制6kV高压逆变技术。（3）电栅栏的短路、开路、触网报警电路。 主要技术指标： 1．脉冲峰值：≤6kV；脉冲宽度：≤0.1s；脉冲间隔：≥0.75s；2．输出电流瞬时值：0.3ms时≤10mA；脉冲停止期的延续电流平均有效值：≤0.3mA；3．每个脉冲最大电量：≤2.5mC（毫库仑）；4．每个脉冲的最大放电能量：2J（焦耳）。
科学性、先进性
- 1．使用电栅栏代替木围栏，减少砍树，减轻牧场围栏搬迁的劳动强度； 2．动物受到小电流电击后，会产生心理屏障，能使家畜远离围栏，效果优于传统木围栏。 3．设计出导电尼龙编织绳作为栅栏线，强度大、柔软、易拉收，轻便易搬、价廉； 4．风能和太阳能互补供电，不需交流供电电缆，绿色环保； 5．由单片机智能地控制所逆变的高电压，能适应不同动物； 6．具有多种故障声光报警功能。
获奖情况及鉴定结果
- 1．2009年3月，获得上海市教委的“大学生创新活动计划项目”的1万元资助，学校配套1万元（项目号：10SCX07）。 2．2010年9月在上海光大会展中心举办的第五届中国（上海）国际肉类工业展览会中展出，并获得“最佳市场交易潜力”奖。 3.向国家商标局申请了商标，申请号为：8448207。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 与大地肉牛有限公司联合申报了山东黄河口低碳养牛项目；与宁夏银川福源顺奶牛养殖场联合开发试用本围栏。
作品可展示的形式
- 实物、产品、模型、现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和技术优势： 有自己的核心专利技术：利单片机PWM技术控制IGBT，把超级电容的低电压（3~12V）转换成为6kV的小电流窄脉冲高电压，连接到栅栏线。栅栏线的长度根据牧场外围周长而定，最长可达4km。风光互补系统，二氧化碳零排放。超级电容的充放电寿命大大高于蓄电池，无污染。 适用范围：家庭承包后和棚圈化改革后的牧区家庭。可用于固定式圈养、季节性迁场路上的临时性围栏、几块草地之间的轮牧分割等。 推广前景：目前市场上只有澳大利亚和法国等几家公司在中国销售牧区电子围栏，且不配置风光互补功能，需要用蓄电池后备支持。本作品主机和1km围栏的成本约为3800元，牧民比较容易接受，有较好的推广前景。 市场分析和经济效益预测： 在我国，电子围栏建设是畜牧业电气化的起步，电子围栏必然会成为今后畜牧业发展的重要设备，但目前这一领域却基本空白。以内蒙古为例，年销售量保守定为1万台，若每台销售金额为4400元，扣除人工和成本，经济效益约为1000元/台。
同类课题研究水平概述
- 国内外同类课题的产商： 在国内的企业中，上海广拓信息技术有限公司、北京世纪天彩科技发展有限公司、山东福莱仕公司等都生产适用于军事基地、机场、监狱、矿区、小区等各类电子围栏。 在七十多年前，澳大利亚就有了“电子围栏”，用于牧场圈养牛羊等动物。澳大利亚的Pakton电子围栏有高压和低压两种输出模式，高压有电击感，低压只有麻感。哈尔滨爱乐生农牧机械贸易有限公司引进新西兰Tru-Test有限公司旗下的Stafix系列产品——专业的安防设备电子围栏（electric fence）。 新西兰Tru-Test有限公司还开发出世界第一款无线电子围栏系统。产品被广泛应用于送变电站、仓库、监狱、看守所、通信设施、住宅小区(别墅)、军事设施、部队住所、动物圈养、文物保护、牧场养殖、名贵植物园等需要周界隔离、安全防范的场所。缺点：上述公司没有采用风光互补供电，必须拖一根很长的电缆线到牧场，也有使用蓄电池供电的，存在铅污染，寿命短。我国蓄电池维护难度比国外牧民大很多。 德国Horizont公司也生产电子围栏的系列产品，在德国也已经普及使用，但由于德国电力网发达，牧场都有交流电供应，所以也没有采用风光互补技术。上述国外产品价格都较为昂贵，我国个体牧民经济状况较难承担。 其他同类产品的工作原理简介： （1）微波对射电子围栏 通过在发射器和接收器之间建立一个不可见的微波空间能量场，对于企图跨越本区域的行为，接收器都会产生报警。缺点：不能防止牲畜自由走出边界。 （2）静电感应式电子围栏 能够适应各种复杂地形不留死角，无生命危害，克服微波探测器误报率高的缺点。缺点：不能防止牲畜自由走出边界。 （3）埋地式光纤电缆式电子围栏 该电子围栏通过埋入地下的隐蔽探测传感器，产生不可见的电磁场。当有物体踩压时，就会触发报警，提醒管理人员对防区进行察看及处理。 缺点：只适用于无磁场干扰的区域，对于下雨的影响较大。 （4）振动式电子围栏感应电缆 由振动感应线缆及振动的感应器构成。振动的感应器可安装在已存在外围栏及墙壁上。对于围墙而言，任何攀爬或敲击围墙引起的振动都将会被探测到，并且报警器将被激活报警。缺点：此项技术是基于原本的围栏之上，不适宜牧区的搬迁。
