Національний університет біоресурсів та природокористування
Факультет інформаційних технологій
Кафедра комп’ютерних наук
Курсова робота
з дисципліни «Комп’ютерна Графіка» на тему:
“Розробка тривимірного зображення технолгічного процесу та системи автоматичного керування температури повітря в пташнику взимку”
Виконав:
Марченко Андрій Сергійович
Перевірив:
Болбот Ігор Михайлович
Київ 2021
Технологічний опис об'єкта
Оптимальні параметри мікроклімату для пташників, які найбільш повно відповідають вимогам організму і забезпечують його комфортний фізіологічний стан, наведені в таблиці.
Я наведу лиш деякі приклади оптимальних умов для популярних та найчастіше використованих видів птахів у птахофермах:
Температурні умови для дорослої птиці
Температурні умови для молодої птиці
Що потрібно урахувати
Температура вказана з розрахунку потужності устаткування локального обігріву і межі регулювання їх при експлуатації.
У перехідний період року допускається збільшення відносної вологості повітря в приміщеннях для курей, індиків, цесарок і перепелів до 75 %, для каченят і гусенят – до 85 %. У холодний період року допускається зниження відносної вологості повітря для дорослих курей і індиків, а також їх молодняку до 40 – 50 %, дорослих качок і гусей – до 60 %, а їхнього молодняку – до 50 %.
В усіх приміщеннях для утримання молодняку старшого віку і дорослого поголів'я птиці допускається в зимовий період підвищення та зниження температури на 2 °С.
У пташниках напіввідкритого і відкритого типу параметри внутрішнього повітря не нормуються.
У теплий період року (при температурі зовнішнього повітря вище +10 °С) розрахункова температура внутрішнього повітря приміщень для утримання птиці допускається не більше ніж на 5 °С вище середньомісячної температури зовнішнього повітря о 13 годині найжаркішого місяця, але не вище +33 °С для курчат віком 1-10 днів (яєчних і м'ясних), 28 °С для інших вікових груп яєчної і 26 °С – для м'ясної птиці. Відносна вологість має бути не нижче меж, встановлених приміткою 2 до даної таблиці. Теплоємність повітря в середині приміщення для утримання птиці повинна бути не більше 71,2 Дж/кг (17 ккал/кг) – для курчат віком до 30 днів і не більше 67 Дж/кг) (16 ккал/кг) – для інших вікових груп.
Для районів з розрахунковою температурою зовнішнього повітря 26 °С і вище для теплого періоду о 13 годині найжаркішого місяця (параметри А відповідно з чинними ветеринарно-санітарними та санітарними нормами) варто враховувати випарне адіабатичне охолодження та зволоження пришивного повітря. При теплоємності зовнішнього повітря 67 Дж/кг (16 ккал/кг) і вище необхідно передбачати кондиціювання повітря з політропічним режимом охолодження.
Для птиці нових видів (порід, ліній, кросів), імпортованих в Україну, показники температури і відносної вологості повітря, які пов'язані з технологією вирощування та утримання, здійснюються відповідно з технологічними паспортними параметрами, характерними для даного виду, породи, лінії, кросу, які рекомендуються постачальником птиці.
Норматив швидкості руху повітря
Навіть рух повітря обігріву для птахів повинен бути помірним.
Така функція також налаштовується за допомогою автоматизації.
В кліматичних зонах з розрахунковою температурою повітря в теплий період року 28 – 30 °С для всіх видів птиці, віком старше 9 тижнів допускається швидкість руху повітря до 1,5 – 2,0 м/с.
Безвигульний спосіб утримання курей і вирощування молодняку на глибокій незмінній підстилці застосовується на невеликих птахофабриках і спеціалізованих птахопідприємствах. Такий спосіб утримання менш капіталомісткий, тому що пташники обладнуються тільки годівницями, сідалами й гніздами для яйцекладки.
Гранично допустима концентрація мікроорганізмів в 1 м3 повітря пташників становить 120 (оцінка за методом Матусевича), тисяч бактеріальних клітин: при утриманні дорослої птиці в кліткових батареях – 220, на підлозі – 500; для молодняку при вирощуванні з клітках і на підлозі віком 1-4 тижні – 30, 5 – 9 тижнів – 50, 10-14 тижнів – 100, 15 – 22 тижні – 150.
У пташнику, як об’єкті керування, є велика кількість джерел тепло-, волого- та газовиділення. Все це в цілому можна розглядати як збурення із змінними в часі і просторі характеристиками. Компенсація цих збурень (тобто створення оптимального мікроклімату у пташнику) здійснюється оптимальним технологічним і технічним обладнанням.
Критерієм ефективності опалювально-вентиляційної системи в пташнику буде служити продуктивність курей та збереження їх поголів’я. На птахофабриках та птахофермах застосовують багато опалювально-вентиляційних систем з автоматичним регулюванням параметрів повітря (мікроклімату).
Обладнання «Клімат» — найбільш поширене спеціалізоване технологічне обладнання для опалення та вентиляції птахівничих приміщень.
З ним сьогодні я і буду працювати.
Фото зображення об’єкта в реальному вигляді та вентиляції
На прикладі птахівника
На фото можна побачити встановлену вентиляцію: вентилятори та спеціальні отвори в стінах.
Фото зображення інтерфейсу системи
Тут ми можемо побачити як регулюється ця система людиною методом налаштування та автоматичного керування вентиляцією.
Керування програмою
Керування вручну за допомогою перемикача – лічильника
Ескіз об’єкта автоматизації
(Ескіз виконаний в програмному середовищі AutoCad)
Аннотації:
Станція управління
Регулювальний клапан
Вентиляційно – отоплюючі агрегати
Електромагнітний клапан
Бак для води
Повітрявідвідники
Витяжний вентилятор
Датчик температури
Схема електрична принципова
(Схема виконана в програмному середовищі AutoCad)
Функціональна схема системи автоматичного регулювання температури в пташнику
Аннотації:
P – регулятор
СЕ – сприймаючий елемент
ВЕ – виконавчий елемент
ОК – об’єкт керування (пташник)
ЕП – елемент порівняння
Схема електрична вентиляційної системи
(Схема виконана в програмному середовищі AutoCad)
Схема автоматизації припливної вентиляційної системи
Аннотації:
Забірна камера
Заслінка
Теплообмінник
Вентилятор
Розподільний повітропровід
Приміщення
Трубопровід для теплоносія
Технічне креслення об’єкта
(Креслення виконане в програмному середовищі AutoCad)
Вигляд механізму в розрізі пташника
Ескіз інтерфейсу системи
(Ескіз виконаний в програмному середовищі Photoshop)
Приблизний цифровий інтерфес системи, в якому регулюється майже все. Тут є налаштування вологості, температури води та повітря, швидкості кулерів, можна вказати таймер та загальні налаштування.
Візуальне відтворення інтерфейсу системи
(Інтерфейс був виконаний в програмному середовищі PovRay)
На скріншоті можна побачити ручний пункт управління системою “Клімат-3” для пташника.
На ньому є дві цифрові панелі панелі: одна выдображає час, інша – статус роботи.
Є перемикачі (червоні) для регулювання швидкості вентиляторів, також три жовті кнопки для налаштування часу або таймера.
Кнопка вимкнення за замовчуванням.
Візуальне відтворення об’єкта
(Об’єкт був виконаний в програмному середовищі PovRay)
На фото я відтворив приблизну модель системи вентиляції “Клімат-3” у пташнику.
Система працює за рахунок потрапляння холодного повітря в нижні труби, де він нагрівається за допомогою гарячої води, тим самим піднімається вгору далі і переходить до основного залу де розповсюджується по всьому пташнику, тим самим підтримувати температуру взимку. Через спеціальні бокові вентилятори зайве повітря виходить назовні.
Анімація роботи системи
(Виконано в PowerPoint)
Анімація 2
(Виконано в PowerPoint)
Код PovRay для демонстрації
#include "colors.inc"
#include "origin.inc"
#include "textures.inc"
ShowOrigin_color (Green)
camera {
location <-30,20,-65>
look_at <10,15,0>
} //Положення камери
light_source { <100,200,-200> color White }
light_source { <-100,200,-200> color White } //Освітлення
light_source { <3,15,-10> color White }
light_source { <-8,25,-10> color White }
light_source { <-60,25,-10> color White }
light_source { <-45,25,-10> color White }
sky_sphere { pigment
{ gradient y
color_map {
[0 color White]
[1 color Blue]
}
}
translate <0,-0.5,0>
} //Небо
plane { <0,1,0>, 0
pigment { Jade }
} //Головна поверхня
/* Нотатки
hexagon - покриває поверхню шестикутниками ( 3 кольора )
brick - схоже на кирпічну стіну ( 2 кольора )
Jade - текстура зеленого камня
Red_Marble - текстура рожевого камня
*/
#declare Walls = union {
#declare Windows = difference {
box { <0,0,0>, <100,25,1>
pigment { brick rgb <1,1,0>}
translate <-50,0,20>
}
box { <-20, 9, 22>, <-14.5, 15, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
scale 1.099
scale <0,1.04,0> }
}
box { <-5, 9, 22>, <0.5, 15, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
scale 1.099
scale <0,1.04,0>
}
}
box { <10, 9, 22>, <15, 15, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
scale 1.099
scale <0,1.04,0>
}
}
box { <25, 9, 22>, <29.5, 15, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
scale 1.099
scale <0,1.04,0>
}
}
box { <40, 9, 22>, <44.5, 15, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
scale 1.099
scale <0,1.04,0>
}
}
}
object { Windows }
box { <-49,0,20>, <-50,25,-30>
}
#declare Doors2 = difference {
box { <-24,0,20>, <-25,25,-30>
}
box { <0,0,0>, < 1.00, 1.00, 1.00>
texture { DMFDarkOak
normal { wood 0.5 scale 0.3 turbulence 0.1}
finish { phong 1 }
rotate<60,0,45> scale 0.25
}
scale <5,10,1> rotate <0,90,0> translate <-25,0,-20>
}
}
object { Doors2 }
#declare Doors = difference {
box { <49,0,20>, <50,25,-30>
}
box { <0,0,0>, < 1, 1.00, 1.00>
texture { DMFDarkOak
normal { wood 0.5 scale 0.3 turbulence 0.1}
finish { phong 1 }
rotate<60,0,45> scale 0.25
}
scale <5,10,1> rotate <0,90,0> translate <49,0,-20>
}
}
object { Doors }
box { <-50,0,-20>, <50,1,30>
pigment { Dark_Wood }
translate <0,-1,-10>
}
}
object { Walls
pigment { brick rgb <1,1,0>}
translate <0,1,0> } // Корпус
#declare Interface = union {
#declare front = difference {
box { <0,0,0>, <4,5,2>
pigment { White }
}
box { <2.1, 1.3, 0.3>, <3.8,2,0.4>
pigment { Grey }
}
box { <0.3, 3.6, 0.3>, <3.8,4.4,0.4>
pigment { Black }
}
box { <0.2,0.5,0.3>, <2,1.3,0.4>
pigment { Black }
}
box { <0.3,2.6,0.3>, <3.8, 3.4,0.4>
pigment { Grey }
}
box { <0.2,0.5,-4>, <5,4.5,0.3>
pigment { White }
}
}
object { front }
#declare button =
box { <0.4,2.9,0.2>, <0.6,3.2,0.4>
pigment { Red filter 0.3 }
finish { phong 0.5 phong_size 7 diffuse 0.5 ambient 0.4}
}
#declare i = 0;
#while (i < 8)
object { button
translate i*0.45*x }
#declare i = i + 1;
#end // Червоні кнопки
#declare button2 =
cylinder { <0.5,1.7,0.1>, <0.5,1.7,0.3>, 0.25
pigment { Orange }
}
#declare i = 0;
#while (i < 3)
object { button2
translate i*0.6*x }
#declare i = i + 1;
#end // Жовті кнопки
text { ttf "arial.ttf" "Klimat-3" 0.2, 0
pigment { White }
scale 0.6
translate <1, 3.7,0.3>
} // Текст Климат-3
text { ttf "arial.ttf" "11:31" 0.2, 0
pigment { Blue }
scale 0.6
translate <0.4, 0.6, 0.3>
} // 11:31
text { ttf "arial.ttf" "ON_OFF" 0.2, 0
pigment { Black }
scale 0.3
translate <2.3, 1.5, 0.3>
} // ON\OFF
cylinder { <3, 0.8, 0.1>, <3, 0.8, 0.3>, 0.25
pigment { Red }
} // Кнопка ВКЛ
/* Кришка */
box { <0,0,-4>, <0.1,5,0>
pigment { Blue }
finish { ambient 0.3
diffuse 0.4
reflection 0.02 }
rotate <0,15,0>
}
}
object { Interface translate <-25,5,47> rotate <0,-90,0> } // Інтерфейс
#declare VentilatorXX =
#declare Ventilator = union {
#declare BOX = difference {
box { <0, -0.5, 0>, <5, 5, 2>
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
}
scale <0,0,0>
rotate <0,0,0>
translate <0,0,0> }
box { <0.2,0.2,-1>, <4.8,4.8,3>
pigment { color White }
}
}
object { BOX
translate <-2.5,1.6,0>
scale 1.099
scale <0,1.04,0>
} //коробка вентилятора
cylinder { <0,0,0>, <0.5,0,0>, 0.30
texture { pigment { color rgb <1,1,1> }
}
scale <1,1,1> rotate<0,90,0> translate<0.05,4.5,00> } // вентилятор середина
cone { <0,0,0>,0.05,<0,0.20,0>, 2.5
open
texture { radial frequency 9
texture_map { [ 0.00 pigment { color rgbf <1,1,1,1> } ]
[ 0.15 pigment {color rgbf <1,1,1,1> } ]
[ 0.15 pigment {color rgbf <1,1,1,0> } finish { phong 1 reflection { 0.10 } } ]
[ 1.00 pigment {color rgbf <1,1,1,0> } finish { phong 1 reflection { 0.10 } } ]
}
}
scale <1,1,1>
rotate <90,0,0>
translate <-0.03,4.65,0> } // лопасті
cylinder { <0,0,0>, <0,0,3.50>, 0.080
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
}
scale <1,1,1> rotate<0,0,0> translate <0.45,4.5,-0.5> } // з'єднання з кришкою право
cylinder { <0,0,0>, <0,0,3.50>, 0.080
texture {
pigment{ color rgb< 1, 1, 1> *0.25 }
}
scale <1,1,1> rotate <0,0,0> translate <-0.35,4.5,-0.5> } // з'єднання з кришкою ліво
cylinder { <0,0,0>, <0,0,0.75>, 0.080
texture {
pigment { color rgb < 1, 1, 1> *0.25 }
}
scale <1,1,1> rotate <0,90,00> translate <-0.3,4.5,0> } // з'єднання з кришкою по центру
#declare Rishot = union {
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,9.4,-0.7> } // ришітка
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,9.8,-0.7> } // ришітка 1
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,10.2,-0.7> } // ришітка 2
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,10.6,-0.7> } // ришітка 3
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,11,-0.7> } // ришітка 4
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,11.4,-0.7> } // ришітка 5
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,9,-0.7> } // ришітка 6
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment{ color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,8.6,-0.7> } // ришітка 7
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,8.2,-0.7> } // ришітка 8
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,7.8,-0.7> } // ришітка 9
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,7.4,-0.7> } // ришітка 10
box { <0,0,0>, < 5.00,0.20, 0.05>
texture {
pigment { color rgb <1.00, 1.00, 1.00> *1.1 }
}
scale <1,1,1> rotate <45,0,0> translate <-2.5,7,-0.7> } // ришітка 11
}
object { Rishot
translate <0,-4.5,2> }
}
object { Ventilator
translate <-17,8.5,19> }
#declare i=0;
#while ( i < 5 )
object { VentilatorXX
translate i*14.8*x }
#declare i=i+1;
#end
/* Верхня вентиляція */
#declare Pipe = union {
#declare CopyPipe =
#declare PipeCut = difference {
box { <-24,0,0>, <49,6,10>
pigment { Grey }
rotate <0,0,0>
translate <0,0,0>
}
#declare Hole =
box { <-20,2,-1>, <-15,4,11>
pigment { White }
}
#declare i = 0;
#while ( i < 6 )
object { Hole
translate i*12*x }
#declare i = i + 1;
#end
box { <-25,0.3,0.3>, <48.5,5.7,9.7>
pigment { White }
}
}
object { PipeCut
rotate <0,0,0>
translate <0,0,0>
}
box { <-24,-1,-1>, <-23,7,11>
pigment { Grey }
}
box { <48,-1,-1>, <49,7,11>
pigment { Grey }
}
#declare i = 0;
#while ( i < 2 )
object { CopyPipe
translate i*-18*z }
#declare i = i + 1;
#end
box { <-24,-1,-1>, <-23,7,11>
pigment { Grey }
translate <0,0,-18>
}
box { <48,-1,-1>, <49,7,11>
pigment { Grey }
translate <0,0,-18>
}
}
object { Pipe
translate <0,18,0>
} // Верхня вентиляція
/* Двері */
box { <0,0,0>, < 1.00, 1.00, 1.00>
texture { DMFDarkOak
normal { wood 0.5 scale 0.3 turbulence 0.1}
finish { phong 1 }
rotate<60,0,45> scale 0.25
}
scale <5,10,1> rotate <0,90,0> translate <49,0,-20>
}
box { <0,0,0>, < 1.00, 1.00, 1.00>
texture { DMFDarkOak
normal { wood 0.5 scale 0.3 turbulence 0.1}
finish { phong 1 }
rotate<60,0,45> scale 0.25
}
scale <5,10,1> rotate <0,90,0> translate <-25,0,-20>
}
/* Криша */
#declare Roof = union {
box { <-50,26,20>, <50,27,-16>
pigment { Brown_Agate }
finish {
ambient 0
diffuse 0.4
phong 0.1
phong_size 0.9
}
scale <1,1,1>
rotate <30,0,0>
translate <0,10,-4>
}
box { <-50,26,-30>, <50,27,8>
pigment { Brown_Agate }
finish {
ambient 0
diffuse 0.4
phong 0.1
phong_size 0.9
}
scale <1,1,1>
rotate <-30,0,0>
translate <0,18,9>
}
box { <-50,26,18>, <-49,41,-27>
pigment { Brown_Agate }
finish {
ambient 0
diffuse 0.4
phong 0.1
phong_size 0.9
}
}
box { <50,26,18>, <49,41,-27>
pigment { Brown_Agate }
finish {
ambient 0
diffuse 0.4
phong 0.1
phong_size 0.9
}
}
}
object { Roof
translate <0,0,0>
}
/* Нижня труба */
#declare Pipka = union {
box { <0,0,0>, <8,6,10>
pigment { Grey }
translate <0, 20, 0>
}
box { <0,0,0>, <5,20,10>
pigment { Grey }
translate <0, 0, 0>
scale <0,0,0>
}
box { <0,0,-1>, <1,8,10>
pigment { Grey }
translate <8,19,0>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,19.5,-1>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,17.5,-1>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,15.5,-1>
}
cylinder { <-12,3,0>, <0,3,0>, 2.5
pigment { Grey }
translate <0,3,5>
}
torus {
3,0.5
pigment { Black }
translate <-6,-0.5,5>
rotate <0,0,-90>
}
torus {
3,0.5
pigment { Black }
translate <-6,-11.5,5>
rotate <0,0,-90>
}
box { <-14,0,0>, <-9,6,6>
pigment { Grey }
finish { ambient 0.1 diffuse 0.2 }
translate <-3,3,2>
}
}
object { Pipka
translate <-34,-2,0>
rotate <0,0,0>
} //Труба 1
#declare Pipka2 = union {
box { <0,0,0>, <8,6,10>
pigment { Grey }
translate <0, 20, 0>
}
box { <0,0,0>, <5,20,10>
pigment { Grey }
translate <0, 0, 0>
scale <0,0,0>
}
box { <0,0,-1>, <1,8,10>
pigment { Grey }
translate <8,19,0>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,19.5,-1>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,17.5,-1>
}
box { <-1,0-1>, <6,0.1,12>
pigment { Black }
translate <0,15.5,-1>
}
cylinder { <-12,3,0>, <0,3,0>, 2.5
pigment { Grey }
translate <0,3,5>
}
torus {
3,0.5
pigment { Black }
translate <-6,-0.5,5>
rotate <0,0,-90>
}
torus {
3,0.5
pigment { Black }
translate <-6,-11.5,5>
rotate <0,0,-90>
}
box { <-14,0,0>, <-9,6,6>
pigment { Grey }
finish { ambient 0.1 diffuse 0.2 }
translate <-3,3,2>
}
cylinder { <0,0,0>, <0,8,0>, 2
pigment { Blue }
finish { ambient 0.1
diffuse 0.4 }
translate <2.5,2,-2.5>
}
cylinder { <0,0,0>, <0,0.5,0>, 1.8
pigment { Black }
translate <2.5,10,-2.5>
}
}
object { Pipka2
translate <-34,-2,-15>
rotate <0,0,0>
} // Труба 2
Висновки
Отже, розробка автоматизованої вентиляції для підтримання температури пташника взимку виконане успішно. В реалізації роботи знадобились такі програми, як Pov-Ray(3Д-моделювання), Autocad(технічне і електричне креслення), MS PowerPoint(анімація процесу на змодельованому інтерфейсі) та Photoshop ( для розробки інтерфейсу).
Також детально описано технічний процес, ілюстрований малюнками та найголовніші графічні функції, які використовувалися для побудови зображення.
Присутнє реальне фото зображення для порівняння і висновків щодо якості моделювання.