智能化畜禽養(yǎng)殖籠的設(shè)計研究

摘要：為增強飼料投放的精準化及智能化，基于Triz理論設(shè)計一種智能化畜禽養(yǎng)殖籠。介紹智能化畜禽養(yǎng)殖籠的設(shè)計思路，以及籠體和控制、飼料、飲水供給系統(tǒng)的設(shè)計。由控制系統(tǒng)控制工作部件自動作業(yè)，實現(xiàn)對飼料投放量的精準控制。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖;智能化;自動控制;模塊化

中圖分類號：S817.3????文獻標識碼：A????文章編號：1674-1161（2019）06-0014-03

近年來，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖過程趨向全程機械化及智能化，以降低人工成本和減少疫病。目前，養(yǎng)殖場飼料機械化投放主要有投料機車和固定投放式2種。其中，投料機車單體體積較大，需要人工輔助完成，很難精準控制;固定投放設(shè)備普遍采用鋪設(shè)管道定點投放方式，存在基建時間長、鋪設(shè)后難以變更等問題。且這2種方式成本較高，不適用中小型養(yǎng)殖場。為滿足中小型畜禽養(yǎng)殖的自動化喂養(yǎng)模式，增強飼料投放的精準化及智能化，降低設(shè)備購置費用和鋪設(shè)成本，研制智能化程度、作業(yè)精度高且成本較低的自走式畜禽飼料投放設(shè)備勢在必行。為填補這一空缺，基于Triz理論和借鑒工業(yè)生產(chǎn)運輸投放管理設(shè)備的運行方式，設(shè)計一種智能化畜禽養(yǎng)殖籠，以滿足中小型養(yǎng)殖場的實際需求。

1 養(yǎng)殖籠設(shè)計思路

養(yǎng)殖籠可放置在庭院及養(yǎng)殖廠房內(nèi)，用于常規(guī)畜禽養(yǎng)殖;也可放置在稻田邊，用于鴨稻共作生態(tài)養(yǎng)殖。養(yǎng)殖籠將每部分模塊化，方便拆裝。養(yǎng)殖過程實現(xiàn)智能化控制，可通過控制系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，也可通過遙控器或直接在主控制盒上操作控制。籠內(nèi)投料機在吊裝軌道上自動行走，自動添裝飼料，可根據(jù)用戶設(shè)定定時、定量精準投放，是一種可實現(xiàn)無人職守、自動控制的畜禽養(yǎng)殖設(shè)備（見圖1）。籠體框架為整個養(yǎng)殖籠的基礎(chǔ)，其余部分都安裝固定在籠體上。其中，主控制箱及預裝料箱安裝在側(cè)框架上，供電線路、導軌、料槽、水槽等安裝在后框架上，養(yǎng)殖籠門及開合驅(qū)動電機安裝在前框架上，太陽能板固定在上蓋的一側(cè)。

2 養(yǎng)殖籠主要工作部分設(shè)計

養(yǎng)殖籠由養(yǎng)殖籠體、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、飼料供應(yīng)系統(tǒng)、飲水供給系統(tǒng)等部分組成，詳見圖2。各部分承擔不同的養(yǎng)殖作業(yè)功能。

2.1 養(yǎng)殖籠體

養(yǎng)殖籠體由方管、角鋼、篩網(wǎng)等材料經(jīng)加工、焊合、組裝而成，分為底板、上蓋、前框架、后框架、側(cè)框架、支撐底腳等部分。各部分根據(jù)功能要求采用不同的結(jié)構(gòu)（見圖3、圖4），但各部分尺寸固定，方便養(yǎng)殖籠體的模塊化安裝。養(yǎng)殖籠體拼裝組合時，左右側(cè)框架各1個，底板、上蓋、前框架、后框架各1個。可根據(jù)需求選擇不同的組數(shù)拼接，支撐底腳的數(shù)量相應(yīng)發(fā)生變化。

2.2 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)由太陽能板、蓄電池、輸電線路等部分組成。太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化成電能傳輸給蓄電池并儲存起來。蓄電池通過輸電線路給各工作部件供電。蓄電池他控制系統(tǒng)的主控制放置于控制配電箱內(nèi)。給投料機供電的輸電線路采用3P無接縫滑觸線結(jié)構(gòu)，保證養(yǎng)殖籠結(jié)構(gòu)緊湊，以及投料機運行時供電線路無折疊刮碰，安全、暢通。

2.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由主控制盒（見圖5）和各種傳感器組成，設(shè)定好的系統(tǒng)程序?qū)Ω鞴ぷ鞑考l(fā)出指令使其完成相應(yīng)動作，從而實現(xiàn)該養(yǎng)殖籠在畜禽養(yǎng)殖過程中的自動控制作業(yè)功能。傳感器傳輸信號給控制系統(tǒng)，以確定工作部件開始動作或者結(jié)束動作。例如，給出喂水指令時，系統(tǒng)控制飲水供應(yīng)系統(tǒng)工作，水泵開始作業(yè)，向水槽中注入飲用水，若水位高度達到傳感器所在位置時，傳感器給系統(tǒng)輸送信號，控制水泵停止供水作業(yè)。

2.4 飼料供應(yīng)系統(tǒng)

飼料供應(yīng)系統(tǒng)主要由預裝料箱、投料機（圖6）、行走機構(gòu)（圖7）和軌道等部分組成。預裝料箱內(nèi)充滿飼料后，先向投料機箱體內(nèi)充裝飼料，裝填量由投料機箱體上的傳感器控制;投料機掛接在行走機構(gòu)上，行走機構(gòu)在軌道上勻速行走，邊行走邊向料槽內(nèi)均勻投放飼料，投料時間及數(shù)量由系統(tǒng)控制。根據(jù)不同養(yǎng)殖要求，也可通過系統(tǒng)程序控制投料機，進行定點或定區(qū)域飼料投放。

2.5 飲水供應(yīng)系統(tǒng)

飲水供應(yīng)系統(tǒng)由進水管、水泵、輸水管和水槽組成，主要功能是為養(yǎng)殖籠內(nèi)畜禽提供飲用水。水泵工作時，通過進水管將外部水桶或水箱內(nèi)的水吸入，再通過輸水管輸送到水槽內(nèi)供養(yǎng)畜禽飲用。水泵作業(yè)由控制系統(tǒng)控制。

3 結(jié)論

養(yǎng)殖籠適用于中小規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖，其作業(yè)過程由控制系統(tǒng)設(shè)定好的程序控制各工作部件自動化作業(yè)，可減少養(yǎng)殖作業(yè)時的人工投入，降低養(yǎng)殖成本，還可實現(xiàn)對飼料投放量的精準控制。形成科學化、自動化的養(yǎng)殖模式，填補中小型畜禽養(yǎng)殖場的機械化及自動化程度不高的空缺。

收稿日期：2019-11-03

基金項目：中小型畜禽養(yǎng)殖場智能化投料技術(shù)研究與應(yīng)用（20170040）

作者簡介：董向輝（1978—），男，工程師，從事農(nóng)業(yè)機械化方面的研究工作。

參考文獻

[1]?楊飛云，曾雅瓊，馮澤猛，等.畜禽養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控與智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)研究進展[J].中國科學院院刊，2019，34（2）：163-173.

[2]?周鵬，燕斌，田晨，程濤.畜禽養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2018，57（1）：115-117.

[3]?馬吉慶，崔勇，張路，等.畜禽養(yǎng)殖環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2016（1）：71-73.

[4]?杜昌俸.畜禽養(yǎng)殖舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].長春：吉林大學，2017.

Research?on?the?Design?of?Intelligent?Livestock?and?Poultry?Cage

DONG?Xianghui

（Liaoning?Institute?of?Agricultural?Mechanization，?Shenyang?110161，?China）

Abstract：?To?enhance?the?precision?and?intelligence?of?feed?delivery，?an?intelligent?livestock?and?poultry?cage?was?designed?based?on?Triz?theory.?This?paper?introduces?the?design?idea?of?intelligent?livestock?and?poultry?cage，?as?well?as?the?design?of?cage?body?and?control，?feed?and?drinking?water?supply?system.?The?control?system?controls?the?working?parts?to?operate?automatically?to?realize?the?precise?control?of?feed?quantity.

Key?words：?livestock?breeding;?intelligent;?automatic?control;?modularity