大型自然通风奶牛舍空气颗粒物浓度监测方法中采样间隔优化

作     者：鲁煜建 方志伟 李永振 梁超 施正香 王朝元 LU Yujian;FANG Zhiwei;LI Yongzhen;LIANG Chao;SHI Zhengxiang;WANG Chaoyuan

作者机构：中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点试验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第9期

页      面：210-216页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31972614) 国家现代农业(奶牛)产业技术体系(CARS-36) 

主　　题：颗粒物 通风 误差分析 奶牛 采样间隔 物联网 

摘      要：规模化奶牛养殖产生的颗粒物会对人员和奶牛的呼吸道以及周边环境健康产生不利影响。对于奶牛舍空气颗粒物的实时连续监测,除了监测点数量和位置外,监测设备的采样间隔同样会影响监测结果的准确性。为确定合理的采样间隔,该研究采用环境物联网技术在大型自然通风奶牛舍内共计布置了17个采样点,对秋季至冬季舍内的总悬浮颗粒物(total suspended particulate,TSP)和细颗粒物(PM2.5)浓度进行连续6个月的实时监测,计算舍内17个采样点的平均浓度(视为“真值)。基于误差分析法,分别计算了30 min和1、2、3、6、12 h采样间隔下秋季和冬季的颗粒物浓度日均值,以及10、15、20、30 min和1 h采样间隔下白天、夜间与生产管理操作期间的颗粒物浓度小时均值及其与真值的相对误差(Er),统计了Er在5%与10%范围内的占比情况,以66.7%作为可接受标准,确定了秋冬季节颗粒物浓度日均值和小时均值的最大可接受采样间隔。结果显示,在5%的相对误差允许范围内,秋冬季节TSP日均值的最大可接受采样间隔为2 h(秋季)和1 h(冬季),PM2.5为3 h(秋季)和1 h(冬季);白天TSP小时均值的最大可接受采样间隔为20 min(秋季)和15 min(冬季),夜间TSP为30 min(秋季)和15 min(冬季),秋冬季节白天和夜间的PM2.5的最大采样间隔均为30 min;当TSP和PM2.5的最大可接受采样间隔为10 min和20 min时,测量数据可以较好地反映秋冬季节生产管理操作对舍内颗粒物浓度的影响。研究对于畜禽舍颗粒物监测中传感器采样频率的设定具有重要意义。