Design of an Arduino Based Low-Cost Air Conditioning Automation Device for Bovine Barns Using Temperature Humidity Index (THI)

Welfare and production efficiency of livestock, especially dairy cattle, in a barn are closely related with environmental factors such as temperature, humidity, etc. Therefore, the aim of this study is to design a low-cost automation device that is based on Temperature Humidity Index (THI). An Arduino microprocessor and associated sensors/electronics were used to design a prototype. The device collects, process and stores temperature, humidity and THI data in a minute interval for automation and long term management purposes. It is capable of estimating and storing theoretical daily reduction in milk production. Average actual daily milk production can also be entered to the system. The cost of the prototype was $ 238 that makes it affordable for low-income operations. Data was collected for a 6- month-period to test the performance of the prototype. Totally 1.4 megabyte of capacity is required for data storage. That makes the system affordable and easy to manage the data. The device was installed on a post in the middle of barn. It is found that below the lower limits of mild heat stress category (THI

Sıcaklık Nem İndeksi (SNİ) Kullanılarak Büyükbaş Hayvan Barınakları İçin Arduino Tabanlı Düşük Maliyetli Bir Klima Otomasyon Cihazının Tasarımı

Çiftlik hayvanlarının, özellikle de süt sığırlarının bir ahırda refah ve üretim verimliliği, sıcaklık, nem gibi çevresel faktörlerle yakından ilişkilidir. Bu nedenle, çalışmanın amacı, sıcaklık nem indeksine (SNİ) dayanan düşük maliyetli bir otomasyon cihazı tasarlamaktır. Bir prototip tasarlamak için Arduino mikroişlemci ve uyumlu sensörler/elektronik malzemeler kullanıldı. Cihaz, otomasyon ve uzun vadeli yönetimsel amaçlar için dakikalık olarak sıcaklık, nem ve SNİ verilerini işleyebilmekte ve depoyabilmektedir. Cihaz, süt üretiminde teorik günlük azalmayı tahmin edebilir ve saklayabilir özelliklerdedir. Ortalama gerçek günlük süt üretimi de sisteme girilebilmektedir. Prototipin maliyeti 238$ olup düşük gelirli işletmeler için ekonomiktir. Veriler prototip performansını test etmek için 6 aylık bir süre boyunca toplanmıştır. Toplanan veriler için toplam 1.4 MB’lık küçük bir depolama kapasitesine gerek duyulmuştur. Bu ise, sistemin ekonomik ve verileri yönetimini kolay hale getirmiştir. Cihaz, ahırın ortasındaki bir direğe monte edilmiştir. Hafif ısı stresi kategorisinin (SNİ

___

Armstrong, D.V. 1994. Heat stress interaction with shade and cooling. J. Dairy Sci., 7, 2044–2050.

Bayhan, A.K., Karaman, S., Koşkan, Ö. 2013. Effects of heat stress on egg yield and mortality rates of caged poultry houses. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 19(5), 881-887

Bohmanova, J., Misztal, I., Cole, JB. 2007. Temperature-Humidity Indices as indicators of milk production losses due to heat stress. American Dairy Science Association, 90,1947–1956.

Bray, D.R., Bucklin, R.A., Montoya, R., Giesy, R 1994. Means to reduce environmental stress on dairy cows in hot, humid climates. In: Third International Dairy Housing Conference, 589-597.

Collier, R.J., Zimbelman, R.B., Rhoads, R.P., Rhoads, M.L., Baumgard, LH. 2011. A reevaluation of the impact of temperature humidity index (THI) and black globe humidity index (BGHI) on milk production in high producing dairy cows. In: Western Dairy Management Conf., 113-125

Du Preez, J.H., Giesecke, W.H., Hattingh, P.J. 1990. Heat stress in dairy cattle and other livestock under Southern African conditions. I. Temperature-humidity index mean values during the four main seasons. Onderstepoort J. Vet.Res., 57, 77-86.

Gantner, V., Bobić, T., Gregić, M., Gantner, R., Kuterovac, K., Potočnik K. 2017. The differences in heat stress resistance due to dairy cattle breed. Mljekarstvo., 67 (2), 112-122.

Hansen, P.J. 2013. Genetic control of heat stress in dairy cattle. In: Proceedings 49th Florida Dairy Production Conference, 26- 32

Herbut, P., Angrecka, S. 2012. Forming of temperature-humidity index (THI) and milk production of cows in the free-stall barn during the period of summer heat. Animal Science Papers & Reports. 30(4), 364.

Johnson, H.D. 1980. Environmental management of cattle to minimize the stress of climate changes. Int. J.Biometeor., 24 (2), 65-78.

Key, N., Sneeringer, S. 2011. The potential effects of climate change on the productivity, costs, and returns of U.S. dairy production. In: Annual Meeting of the AAEA, Pittsburgh, Pennsylvania.

Menéndez‐Buxadera, A., Molina, A., Arrebola, F., Clemente, I., Serradilla, J.M. 2012. Genetic variation of adaptation to heat stress in two Spanish dairy goat breeds. Journal of Animal Breeding and Genetics, 129(4), 306-315.

NRC, 1971. A guide to environmental research on animals. National Research Council. Natl. Acad. Sci., Washington DC.

Ravagnolo, O., Misztal, I., Hoogenboom, G. 2000. Genetic component of heat stress in dairy cattle, development of heat index function. J. Dairy Sci., 83, 2120– 2125.

St-Pierre, N.R., Cobanov, B., Schnitkey, G. 2003. Economic loses from heat stress by US livestock industries. J. Dairy Sci., 86(E Suppl.), E52–E77.

Toušová, R., Ducháček, J., Stádník, L., Ptáček, M., Sylvana Pokorná, S. 2017. Influence of Temperature-Humidity relations during years on milk production and quality. ACTA Universitatis Agriculture Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 65(25), 211 – 218.

Uzundumlu, A.S. 2012. Tarım sektörünün ülke ekonomisindeki yeri ve önemi. Alınteri, 22(B), 34-44 .

Xin H, Hamson JD 1998. Livestock Industry Facilities and Environment: Heat Stress Indices for Livestock. https://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewconte nt.cgi?article=1173&context=extension_ ag_pubs(Accessed on 11 February, 2019)

Yousef, M.K. 1985. Stress Physiology in Livestock. Vol. 1. CRC Press, Boca Raton Str., 67-73.

Zhang, Y., Lisle, A.T., Phillips, C.T. 2017. Development of an effective sampling strategy for ammonia, temperature and relative humidity measurement during sheep transport by ship. Biosystems Engineering, 155, 12-23.
Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-3647
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2014
  • Yayıncı: Prof. Dr. Mevlüt AKÇURA
Sayıdaki Diğer Makaleler

Iğdır Ekolojik Şartlarında Bazı Yonca (Medicago sativa L.) Çeşitlerinin Ot verimleri

Bilal KESKİN, Süleyman TEMEL, Barış EREN

Nonpatojen Fusarium spp.'lerinin Nohutta Fusarium Solgunluğuna Karşı in vitro Koşullarda Antagonist Etkilerinin Belirlenmesi

Merve DİLMAÇ, Havva DİNLER, Barış KAKİ

Farklı Oranlarda Karıştırılan Yonca, Korunga ve İtalyan Çimi Hasıllarının Silaj ve Yem Kalitesine Etkisinin Araştırılması

Nizamettin TURAN, Seyithan SEYDOŞOĞLU

Allelopathic Effect of Jimson Weed (Datura stramonium L.) on Germination of Redrooted Pigweed (Amaranthus retroflexus L.), Lamb’s Quarters (Chenopodium album L.) and Sugar Beet (Beta vulgaris L.) Seeds

Mustafa YORULMAZ, Reyyan YERGİN ÖZKAN

Üzeri Açık Bir Alışveriş Merkezinde Gürültü Kirliliğinin Belirlenmesi: Kocaeli İli Örneği

Melike KILIÇ YALILI, Tuba TULUÇ

Tohum Çimlenmesi üzerine şeytan Elması (Datura stramonium L.)’nın Allelopatik Etkisi

Mustafa YORULMAZ, Reyyan YERGİN ÖZKAN

Tortum Gölü Zooplakton Faunasının Mevsimsel Değişimi Araştırılması

Muhammet ARDAHANLI, Özden FAKIOĞLU

Farklı Kavuzsuz Arpa (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.) Genotiplerinin İlk Gelişme Dönemindeki Bazı Morfolojik Özelliklerinin Belirlenmesi

Soner YÜKSEL, Saime ÜNVER İKİNCİKARAKAYA

Konya Kapalı Havzası İçin Gelecekteki Olası Hidrolojik Kurak Dönemler

İsmail TAŞ, Yusuf Ersoy YILDIRIM, İsmail ARAS

Zeytin (Olea europaea) yaprağı ekstraktlarının model organizma Galleria mellonella hemosit ve hemosit aracılı bağışıklık tepkileri üzerine etkileri

Serhat KAYA, Neslihan DEMİR