一款減輕生豬應激的智能物流運輸車設計

甘露萍，張龍祥，何睿，代有兵，羅湘，冉強林

（1.成都大學機械工程學院，四川 成都 610106；2.重慶農信生豬交易有限公司，重慶 榮昌 402460）

1 智能物流運輸車的設計背景

中國的生豬存欄量居世界第一，約占全球的一半。中國現代養豬業多采用集中養殖，因各省份間及省內養豬量與需求量的不匹配，衍生出生豬運輸的問題。影響生豬運輸問題的關鍵點在于降低生豬運輸過程中的應激反應。應激綜合征多發于封閉飼養或長途運輸后的生豬，豬只發病后可導致猝死、高熱、水腫等病癥，宰殺后豬肉出現出水、柔軟等品質問題。針對這些問題，有不少國內外專家學者對豬應激綜合征進行了研究，并組建農業機械團隊，一起開發改善豬只福利、降低豬只應激的運輸車[1-5]。

圖1 柵欄式生豬運輸車

目前，國內的生豬運輸車以柵欄運輸車為主，如圖1所示。國內運輸車多為貨車簡單改裝，隨著時代的發展，現有的配套設施和功能已不能滿足生豬物流運輸的需求[4]。國內各公司先后開展了適應不同功能的畜禽運輸車的研發工作。2013年，程力專用汽車股份有限公司設計開發了東風系列豬只運輸車；上海鑫百勤專用車輛有限公司開發的智能畜禽運輸車，功能多，設計相對復雜，彌補了國內某些畜禽運輸車的不足，但價格偏貴。國外的畜禽運輸車因國情差異，不同的國家與地區有不同的選擇。在歐美發達國家，畜禽運輸車的技術較為完善，運輸功能針對性較強。例如美國Featherlite和Exiss的畜牧拖車，英國Bateso和MAT的牲畜拖車，德國Bsckmann拖車公司的牲畜運輸車，意大利Peezaioli公司的畜禽運輸車[6]。

結合我國生豬實際運輸情況，開發減輕生豬應激反應且與互聯網、物聯網發展相適應的智能環保運輸車，勢在必行[7-8]。本文設計的生豬運輸車針對當下生豬在長途販運過程中易受冷熱、饑餓、缺水、疲勞、擁擠、外傷等應激因素而改進，最大限度地降低豬的應激綜合征。通過合理的網格單元劃分與液壓升降平臺做到合理隔離與平穩上下車，結合PLC控制滑動門與折疊機構，提升車內空間的隔絕性與易清洗性。車內安裝的攝像頭、北斗衛星定位系統與駕駛前臺顯示器等智能化設備，可近程或遠程對車內生豬的實時情況進行了解。

2 智能物流運輸車的車體結構設計

2.1 運輸車結構設計思路為了減輕生豬在運輸過程中所產生的應激反應，本車的設計思路如下：

2.1.1 豬只在裝卸過程中不需要人力驅趕爬坡，讓其自己走上升降平板，減少粗暴驅趕，從而大大降低應激。

2.1.2 豬只在登上運輸車后，直接從車廂旁邊將隔板安插進廂體，快速方便地實現豬只在運輸車中的隔離，避免踩踏。

2.1.3 豬只在運輸過程中排放的尿液可通過踏板直接流入車中間隔板，經由隔板進入尿液環保箱，減少運輸過程中尿液產生的異味。

2.1.4 生豬運輸車的踏板應方便清洗，清洗污水也可通過隔板進入尿液收集箱便于環保處理。

2.1.5 駕駛員和運輸管理員可通過視頻監控隨時觀察豬只情況，以便調整車輛時速等。

2.1.6 北斗導航系統可通過網卡將位置信息反饋到手機APP上。

按照以上思路設計的新式車體結構，便于減少生豬應激反應且易于清洗。通過智能通訊設備和信息系統，使豬只運輸管理員及駕駛員隨時觀察到車廂中豬只的各種情況。在全面評估設計方案及原理的基礎上，為避免生豬之間發生擠壓、踩踏，運輸車采用液壓傳動與機械設計[9-10]，將運輸車劃分成獨立的9個單元。生豬物流運輸車由駕駛室和車廂兩部分組成，駕駛室平臺設有觀察豬只活動情況的高清液晶顯示器，駕駛室還安裝了一款北斗導航系統接收端與網卡的集成模塊。

2.2 運輸車廂體結構設計及裝載原理

2.2.1 車廂體后半部分為PLC鏈式升降門，升降門由液壓裝置提供動力，當打開或關閉車門時，升降門依靠轉軸進行翻轉，實現車廂的閉合。當豬只出入廂體上層時，通過PLC系統和液壓裝置提供動力，控制升降門在導軌上下移動。運輸車下半部分裝有PLC控制系統及尿液環保箱。廂體內部共有三層踏板，踏板通過軸固定在廂體外部內側壁上，可翻轉，通過孔將其固定在尿液回收板上。每層踏板被兩個隔板分為三個隔間，隔板通過拉桿和小車輪運動，用扣件固定。每層隔板設計過渡圓板，連接到尿液回收板上，排出的尿液通過過渡圓板進入尿液回收板，然后經過管道進入尿液環保箱，最后經過生物制劑降解通過管道排出。每層踏板頂部安裝有攝像頭，可實時監控豬只活動情況。

2.2.2 如圖2所示，車廂廂體設置有水平底板1，底板靠近車頭的一端固定安裝有垂直于底板的前擋板9，底板靠近車尾的一端固定安裝有平行于前擋板的門框3，前擋板與門框側邊的頂端通過橫梁4固定連接，橫梁與底板之間設置有至少一個平行于橫梁的連接板8，車廂內固定安裝有垂直于底板1的尿液回收板18，它與前擋板和門框均固定連接，尿液回收板與連接板8之間設置有可開合的分層裝置，分層裝置上配合有滑動間隔裝置，橫梁的上端設置有可拆卸的加高擋板6，門框鉸鏈處有可開合的車門[11-14]。

圖2 生豬運輸車廂體結構視圖

司機將車駕駛到生豬裝卸臺后，通過旋轉擋門卡扣12打開所有滑動擋門5，所有滑動門手動開啟，橫版短板19與橫版長板22折疊，并依附于車內壁，處于收起狀態。運輸車尾門通過手動控制器控制PLC控制中心，再控制開合液壓桿推開車門，然后控制升降液壓桿工作，放下升降平臺至所需高度，再人為打開雙側引導門，并用兩側固定銷固定，先引導第一批豬進入升降平臺，然后用PLC控制升降平臺上升，直至平臺面與第一層平齊。人工驅趕豬只到第一層預定區域，手動關閉滑動門，并轉動卡扣鎖合，將其獨立隔離，放下正上方第一個橫板并通過隔板掛扣21與掛扣板13扣合，將橫板穩固。重復以上步驟，填滿第一層其他區域，再放下相應區域的橫板。后續裝填第二層時，將生豬引導進入升降平臺后，通過PLC控制升降平臺升到平臺面與第二層平齊，然后人工驅趕豬只到第二層預定區域，關閉滑動門并鎖合，將其獨立隔離，放下正上方橫板，并通過橫板掛扣與掛扣板扣合，將橫板穩固。同樣辦法依次裝滿第三層。最后，收固定銷和引導門，通過PLC控制開合液壓桿關閉車門，裝載完畢。運輸過程中，通過各隔間攝像頭可以實時查看豬只狀態。

3 運輸車環保系統設計及原理

生豬在運輸過程中會產生較多的排泄物，排泄物一旦堆積過多，容易滋生細菌，導致生豬染上疾病，同時也會對周圍環境造成污染。故本運輸車設計了糞尿收集裝置，以便對車廂內生豬的排泄物進行及時有效的清理，其結構簡單，操作方便，設施齊全，方便管理。如圖2所示，該車在橫版短板19和橫版長板22展開后有一定的傾斜角度，當兩側排泄物流到中間時，通過尿液導流板20流入排泄通道，最終匯入污水回收處理箱，待運輸完成后，集中處理。

圖3為生豬運輸車的糞污清理收集裝置。在運輸結束后，對車輛進行內部清洗時，傾斜的側板便于清洗且不易積水，能夠快速風干，避免了水長期滯留帶來的金屬銹蝕。尿液回收板內部設置有排放生豬糞尿的專用通道，該通道與設置在尿液回收板表面上的尿液回收孔貫通，尿液回收孔位于掛扣板上方；該通道還與尿液回收板底部的污水出口貫通。這樣，生豬排出的糞尿可以得到及時收集，避免堆積或者甩出車外造成污染[11-14]。運輸車糞污清理收集裝置中，車廂內部設置有將車廂間隔為多個存儲室的間隔裝置，間隔裝置包括至少一組相互垂直的立板和水平間隔板，立板和間隔板內部均設置有污水通道，污水通道與立板底部的污水出口貫通，污水出口又與車廂底部的污水回收處理箱連接。

圖3 運輸車糞污清理收集裝置

4 運輸車智能化設備設計及原理

在養殖戶、屠宰場、生豬場與運輸車輛間建立物流網格，通過互聯網傳遞，將生豬物流信息、豬只狀態、數量等在客戶、豬場工作人員以及運輸工作人員手機APP端和企業管理網站之間進行信息共享，達到智能運輸的目的。為使買賣雙方能根據物流平臺或APP直觀地查詢到運輸車的實際位置及車內運輸情況，車內安裝有駕駛前臺顯示器與車廂攝像頭等監控設備，使司機能對車內生豬情況進行監控，并根據情況及時采取措施。通過各隔間的高清攝像頭，司乘人員可以在駕駛室通過顯示器查看豬只實時狀態。顯示器屏幕分為九框格，可以獨立查看各個區域的情況，屏幕通過球面副連接底座，可實現各方位旋轉，便于工作人員以合適的角度查看；同時，視頻可實時同步網絡，提供遠程服務。為進一步定位，車上還加入了北斗衛星導航模塊，以便實時定位和導航，準確把控車輛運輸情況。圖4為生豬運輸車智能化設備定位示意圖。

圖4 生豬運輸車智能化設備定位示意圖

5 小結與展望

本款基于減輕生豬應激的智能物流運輸車，利用液壓升降動力與劃分的獨立運輸空間，最大化地減少了生豬在運輸過程中的應激反應。設計污水處理系統使運輸空間易清洗消毒，更環保；設計智能化設備系統，使運輸過程可視化、可控化。基于我國實際運輸情況及成本考慮，本次未設計空氣過濾系統。以合作公司已開發成熟的基于射頻識別技術的生豬安全追溯系統及信息傳感等智能設備為基礎，下一步我們將把前期已改造組裝到運輸車的北斗智能定位系統、監控系統與互聯網連接，進行信息交換與通訊，從而建立智能化識別、定位、追蹤、監督和管理的物聯網傳輸系統。后續研究中會繼續進行生豬運輸物聯網技術和大數據技術的應用研究，并借助國家生豬市場的資源與技術優勢，進一步利用物聯網進行多重優化設計以及生豬交易平臺的物流子平臺設計，對生豬在飼養、運輸、屠宰、銷售中的各環節進行監督，完善綠色環保供應鏈，使人民群眾吃上更安全放心的豬肉。