大型自然通风奶牛舍空气颗粒物浓度监测方法中测点数和位置优化

作者：李永振; 方志伟; 鲁煜建; 梁超; 施正香; 王朝元^*

来源：农业工程学报, 2023, 39(09): 201-209.

• 监测
• 通风
• 优化
• 颗粒物
• 自然通风奶牛舍
• 浓度
• 系统聚类

对奶牛舍颗粒物浓度和分布进行实时连续监测,是评估其环境风险和制定科学减排措施的前提。随着大型奶牛舍的快速发展,对尽可能少且科学地布置测点数量和位置并能够对舍内颗粒物浓度进行精准监测,提出了新的挑战。为探究测点优化布置方案,该研究基于物联网技术在大型自然通风奶牛舍内3个相邻饲养区域布置17个采样点,对总悬浮颗粒物(total suspended particle, TSP)和细颗粒物(PM2.5)浓度进行了连续6个月监测,得到舍内浓度平均值(视为“真值”);利用系统聚类和误差分析方法得到优化的测点方案,并将其颗粒物浓度结果与6种传统测点方案进行对比,以确定最优的测点数量和位置方案。结果表明,舍内3个饲养区域内颗粒物浓度分布均匀,PM2.5浓度在不同采样高度上无统计差异(P>0.05),而TSP浓度在屋顶通风口下方(9.0 m)明显低于1.5和2.5 m高度(P<0.05)。与真值相比,优化测点方案的TSP和PM2.5浓度监测误差绝对值之和分别为6.4%～22.6%和4.7%～14.2%,均低于传统测点方案。综合考虑优化方案的科学性和传统方案的易操作性,确定最优测点方案为:在奶牛舍中央屋顶通风口下方1.0～2.0 m处布置1个测点,在奶牛卧床上方2.5 m高度布置2个测点,上述3个测点按奶牛舍斜对角线进行布置;另外,分别在挤奶通道、饲喂通道、清粪通道上方2.5 m高度处各布置1个测点;共计6个测点。该优化测点方案可满足监测准确性和易操作性要求。

• 单位
  中国农业大学; 土木工程学院