Математическое имитационное моделирование автоматизированной системы для снижения теплового стресса и сходимость с теоретическими значениями

Актуальность. Известно, что продуктивные качества животных зависят от генетической составляющей и условий содержания животных. Ввиду того что микроклимат помещения следует воспринимать как сложную динамическую систему, необходимо определить ряд факторов, которые оказывают наибольшее влияние на ее взаимосвязь с живыми организмами. Для создания благоприятных условий в помещениях для содержания крупного рогатого скота необходимо соблюдать регламентированные значения из нормативных документов. Наибольшей проблемой на сегодняшний момент в регулировании микроклимата является пагубное влияние теплового стресса. Как правило, он возникает в результате неконтролируемого повышения температуры в помещении для содержания скота. На сегодняшний день с тепловым стрессом борются несколькими способами: использованием специализированного оборудования, фармакологическим, предупреждением пагубного влияния, генетическим. При этом способы для снижения влияния теплового стресса до сих пор являются недостаточными, ввиду чего в настоящее время проводятся исследования по созданию новых систем.
Цель исследования — проведение имитационного моделирования для проверки значений, полученных в результате теоретических исследований. Использовались программы автоматизированного проектирования и обработки данных, такие как «Компас-3D» и Microsoft Office.
Результаты. Результаты исследования позволяют установить, что скорость выходящего потока воздуха в момент выхода из воздуховода составляет 1,615 м/с, а скорость воздушного потока при приближении к крупному рогатому скоту снижается до 0,450 м/с. Данные значения ниже теоретического на 15% и 10% соответственно. Связь результатов имитационного моделирования и теоретических значений является прямой и имеет сильную тесноту связи, сходимость равна 0,86.

1. Leliveld L.M.C., Riva E., Mattachini G., Finzi A., Lovarelli D., Provolo G. Dairy Cow Behavior Is Affected by Period, Time of Day and Housing. Animals. 2022; 12(4): 512. https://doi.org/10.3390/ani12040512

2. Довлатов И.М., Юферев Л.Ю. Расчет расстояния от источника УФ-облучения, обеспечивающего необходимую дозу эффективного облучения. Инновации в сельском хозяйстве. 2018; (3): 618-625. https://www.elibrary.ru/yvcxrb

3. Assatbayeva G., Issabekova S., Uskenov R., Karymsakov T., Abdrakhmanov T. Influence of microclimate on ketosis, mastitis and diseases of cow reproductive organs. Journal of Animal Behaviour and Biometeorology. 2022; 10(3): 2230. https://doi.org/10.31893/jabb.22030

4. Кирсанов В.В., Довлатов И.М., Юрочка С.С., Комков И.В. Разработка параметрической модели определения газового состава воздушной среды (аммиак, сероводород, углекислый газ) животноводческого помещения. Агроинженерия. 2023; 25(3): 13-22. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-3-13-22

5. Зюкин Д.А., Петрушина О.В., Лисицына Ю.В., Руденко С.Р. Роль сельского хозяйства в продовольственном обеспечении: основные результаты и направления развития. Вестник НГИЭИ. 2024; (2): 82-92. https://www.elibrary.ru/scvdoc

6. Растимешин С.А., Трунов С.С., Каткова Ю.Б. Обеспечение микроклимата в животноводческих помещениях. Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке. Сборник трудов VМеждународной научно-технической конференции. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. 2011; 160-161. https://www.elibrary.ru/tichdj

7. Колотушкин А.Н., Юрочка С.С., Васина М.Ю., Довлатов И.М. Устройство автоматического регулирования качества воздуха в животноводческих помещениях. Агротехника и энергообеспечение. 2021; (3): 17-23. https://www.elibrary.ru/gwbzkj

8. Абилева Г.У., Хон Ф.К., Лычагин Е.А. Влияние экстремально жаркой погоды на воспроизводительные способности высокопродуктивных коров. Достижения и перспективы научно-инновационного развития АПК. Сборник статей по материалам III Всероссийской (национальной) научнопрактической конференции. Курган: Курганская государственная сельскохозяйственная академия. 2022; 445-449. https://www.elibrary.ru/kwqqyh

9. Малинин И., Садовникова Н. Влияние теплового стресса на продуктивность молочного и мясного скота. Эффективное животноводство. 2016; (5): 34-37. https://www.elibrary.ru/wcnvkb

10. Dovolou E., Giannoulis T., Nanas I., Amiridis G.S. Heat Stress: A Serious Disruptor of the Reproductive Physiology of Dairy Cows. Animals. 2023; 13(11): 1846. https://doi.org/10.3390/ani13111846

11. Collier R.J., Baumgard L.H., Zimbelman R.B., Xiao Y Heat stress: physiology of acclimation and adaptation. Animal Frontiers. 2019; 9(1): 12-19. https://doi.org/10.1093/af/vfy031

12. Буряков Н.П., Бурякова М.А., Алешин Д.А. Тепловой стресс и особенности кормления молочного скота. Российский ветеринарный журнал Сельскохозяйственные животные. 2016; (3): 5-13. https://www.elibrary.ru/witnhf

13. Jiang M. etal. Effect of Slow-Release Urea Partial Replacement of Soybean Meal on Lactation Performance, Heat Shock Signal Molecules, and Rumen Fermentation in Heat-Stressed Mid-Lactation Dairy Cows. Animals. 2023; 13(17): 2771. https://doi.org/10.3390/ani13172771

14. Рудь Е.Н., Кузьминова Е.В., Семененко М.П., Абрамов А.А., Наталенко В.А. Фармакокоррекция теплового стресса у крупного рогатого скота. Ветеринария Кубани. 2022; (5): 16-18. https://www.elibrary.ru/dnkhdp

15. Короткий В.П., Юрина Н.А., Юрин Д.А., Буряков Н.П., Рыжов В.А., Марисов С.С. Опыт применения фитобиотической кормовой добавки в летних условиях юга России. Эффективное животноводство. 2020; (4): 121-123. https://www.elibrary.ru/kndkcq

16. Kalemkeridou M. et al. Genetic diversity and thermotolerance in Holstein cows: Pathway analysis and marker development using whole-genome sequencing. Reproduction in Domestic Animals. 2023; 58(1): 146-157. https://doi.org/10.1111/rda.14274

17. MuMakkalparambil Velayudhan S. etal. Effects of Heat Stress across the Rural-Urban Interface on Phenotypic Trait Expressions of Dairy Cattle in a Tropical Savanna Region. Sustainability. 2022; 14(8): 4590. https://doi.org/10.3390/su14084590

18. Пирон О., Малинин И. Как пережить тепловой стресс и не потерять молоко. Животноводство России. 2015; (6): 48-50. https://elibrary.ru/uiqygf

19. Dovlatov I.M., Yurochka S.S., Pavkin D.Y, Polikanova A.A. Technology of Forced Ventilation of Livestock Premises Based on Flexible PVC Ducts. Vasant P etal. (eds.). Intelligent Computing and Optimization. Proceedings of the 6th International Conference on Intelligent Computing and Optimization 2023 (ICO2023). Cham: Springer. 2023; 2: 353-360. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50330-6_34

20. Морозов Н.М., Кирсанов В.В., Ценч Ю.С. Историкоаналитическая оценка развития процессов автоматизации и роботизации в молочном животноводстве. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023; 17(1): 11-18. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-1-11-18

21. Mohsenimanesh A. etal. Review: Dairy Farm Electricity Use, Conservation, and Renewable Production—A Global Perspective. Applied Engineering in Agriculture. 2021; 37(5): 977-990. https://doi.org/10.13031/aea.14621

22. Довлатов И.М., Комков И.В., Владимиров Ф.Е., Базаев С.О. Определение скорости выходящего воздушного потока и давления в воздуховоде автоматизированной системы для снижения теплового стресса КРС. Техника и технологии в животноводстве. 2024; 14(2): 30-35. https://doi.org/10.22314/27132064-2024-2-30

23. Саадалов Т., Мырзаибраимов Р., Абдуллаева Ж.Д. Методика расчета коэффициента корреляции Фехнера и Пирсона, и их области применения. Бюллетень науки и практики. 2021; 7(10): 270-276. https://doi.org/10.33619/2414-2948/71/31

24. Dorokhov A.S., Ivanov YA., Kirsanov V.V., Pavkin D.Y, Vladimirov F.E. Diagnosing sub-acute rumen acidosis in cows in the post-calving period with digital technologies. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinaria eZootecnia. 2021; 73(2): 271-276. https://doi.org/10.1590/1678-4162-12170