基于籠式多層養殖的清潔機器

程志浩 王民華 牛孜儒 張敏 喬林通 劉亞輝 朱旭

摘要：全自動的基于籠式養殖的托盤清理機器，對集體籠式養殖所產生的不衛生托盤進行清理。在添加一套供電設備，即可投入使用，無需對籠體進行改造，對現有的養殖戶友好。為降低人工雇傭的成本，可以采取以機械化清理代替人工清理的方法。同時，保證籠體的潔凈衛生，降低集體密集養殖的患病傳染風險，保證養殖物的健康成長。其機器適用于密集養殖的籠式養殖結構，對我國現有的養殖方式有極大的幫助，可以將人從其機械化的工作中解放，有廣闊的應用前景。

關鍵詞：籠式養殖;清潔;自動化;機械化

引言

籠養是養殖生產中應用最普遍的一種立體飼養方式，也是離地飼養的主要形式。以籠養雞為例，國外發達國家有80%以上蛋雞實施籠養，國內近年來采用籠養的形式逐漸普及，并取得了較好的效果。?隨著雞籠材料和結構的改進，不論是商品蛋雞、雛雞、育成雞還是種雞和肉用仔雞，籠養是今后的發展方向。所謂籠式養殖法，就是用籠子來養殖的一種方法。由于動物被固定在籠子里，沒有選擇環境條件的可能，完全靠人工為其提供各種生存、生產條件，所以籠式養殖要求更髙的飼養管理技術。這是一款全自動的基于籠式養殖的托盤清理機器，對集體籠式養殖所產生的不衛生托盤進行清理。以機械化清理代替人工清理，降低人工的雇傭成本。同時，保證籠體的潔凈衛生，降低集體密集養殖的患病傳染風險，保證養殖物的健康成長。其機器適用于密集養殖的籠式養殖結構，對我國現有的養殖方式有極大的幫助，可以將人從其機械化的工作中解放，有廣闊的應用前景。

一、工作原理設計

1.研究背景

（1）籠養具有平養無法比擬的優點：①飼養密度大，在相同面積的雞舍內比平養多養3～5倍的雞只，因而節省房舍和土地。②雞在籠內飼養，便于防疫。③管理方便，省工，勞動生產率高。?④環境條件容易控制，雞群生長均勻，產蛋率高而穩定。⑤容易觀察雞群和淘汰不良雞只，確保雞群健康高產。⑥雞只不與地面接觸，患寄生蟲病少，可節省用藥費用。⑦舍內不必鋪設墊料，可節省墊料開支。⑧雞舍干凈，環境衛生，雞蛋不受糞便污染，提高了產品質量。⑨雞的活動受到限制，飼料消耗少，轉化率高，經濟效益好。 ⑩雞糞便于收集，發酵后是豬、魚的良好飼料。

（2）目前畜禽糞污的清理方式有很多種，一是人工清糞：人工清糞費用高，清理不徹底、不及時，而且人員不好找。二是刮糞板：由于刮糞板清理不干凈，易造成疾病的二次感染。三是發酵床：發酵床對溫度、濕度控制要求高，也需要養殖戶懂得發酵床的原理。現在也面臨原材料收集難度越來越大的情況，所以，實際操作難度大，相對成本高，易死床。四是PP傳糞帶，這種清糞設備在六年前非常流行，但是由于PP傳送帶易跑偏，易斷裂，使用時限短，所以，很快被淘汰了。五是PVC傳送帶，是在PP傳糞帶的基礎上改進的另一種傳糞帶，其特點是防跑偏，不易斷裂，使用年限長。

（3）糞便的處理方式：一是直接還田。二是做有機肥，通過對糞便進行堆肥腐熟發酵的方式，生產有機肥。三是通過化糞池與沼氣池進行處理。對于沼氣池需要說的一點是混凝土沼氣池造價成本比較高，且不易修理，使用時，只能是壞一口造一口。

眾所周知，糞便管理最大的難點是含水率，含水率越高糞污處理的成本越大，所以，生產中，我們要降低糞便的含水率。

（4）對于養鴨場，為了降低糞便中的含水率可在飲水一側做網格欄板，避免鴨在飲水過程中漏掉多余的水，這就避免了漏掉的水流到糞便中，從而降低糞便中的含水率。另外，在飲水線下面還設有一條清水溝，用于收集污水。對于種雞、蛋雞而言，要及時清理舍內糞便，糞便盡可能不在舍內折騰（是為了避免病原菌的散播），這是很重要的原則。同時，舍內糞便盡量保持干燥，要防止水線漏水，加強舍內通風。有的養殖場在刮糞時，由于糞便難清理干凈，而加水刮糞，這種做法是不可取的。

（5）對蛋雞糞的處理，認為可采用“三段式”管理。第一階段，舍內雞糞的清理與收集。可通過傳送帶進行清理與收集。第二階段，雞糞從清出舍外至無害化處理場之間的運輸與貯存。在運輸與貯存的過程中，可能會改變糞便特性，還可能增加運輸過程的污染風險、公共衛生、投訴等，建議運輸前在糞便 中添加碳源性輔料來處理。第三階段，蛋雞糞的無害化處理與資源化利用技術。目前有四種處理方式： —是無處理，直接出售或施用;二是半處理（半發酵）后出售或施用;三是生產有機肥后出售;四是全自動飼養管理的養殖場直接出售。還有其他的處理方式如制取沼氣、水產養殖、培育生物等。此外，對于雞糞生產有機肥應用到田間，我認為還需要解決三大問題：一是改變過去將糞便當作問題而去處理的概念，而是一開始就應該從有機肥產品市場上如何運營盈利作為頂層設計的出發點，主動利用畜禽糞便作為有機肥產品的原料;二要從市場和機制上獲得創新，確保市場對有機肥或基質的需求，確保使用有機肥和基質有利可圖，這樣自然拉動大宗畜禽糞便原料的需求;三是有機肥質量參差不齊，市場監管不足。

2.研究方向

（1）節約成本：投入養殖場時，僅需增加一套供電設備，不需要對已建成的養殖場進行大規模的改造。同時可以減少對清潔人員的雇用，進一步降低人工養殖的成本，提高養殖所賺取的利潤。

（2）提高效率：機器相對于人工來說，需要進行休息的時間更少。可以使清潔與托盤換取同時進行，極大的縮短了清潔的時間。

（3）提高養殖物成活率：減少了在換取托盤時，上層養殖物排泄等行為對下層養殖物的危害，降低了養殖物發生細菌感染或疾病傳染的概率。相比于直接改造籠體用水沖洗來清潔的方式，對托盤進行清潔換取更干燥，降低了養殖環境的濕度。使養殖的生物（兔子、豚鼠等哺乳類）因在籠子內踩籠絲，而造成爪子發炎、潰爛的可能降低。并且機器還帶有紅外檢測攝像頭，可以充當巡邏，發現養殖物的一些異常并及時向監控總端報告。

二、工作思路設計

1.一種自清潔兔子養殖籠

對籠體進行改造，清潔籠體時由下部用高壓水槍進行沖擊。例如圖二，包括籠體、供水管，所述的供水管豎直設置于籠體一側，所述的籠體包括有防水板、養殖單元、支撐桿，所述的防水板傾斜設置，所述的養殖單元設置在防水板下部位置，所述防水板的兩邊設置有擋水板，所述的養殖單元安裝于支撐桿上，所述的籠體下部設置有底部防水板;

所述的供水管一側安裝有噴淋頭，所述的噴淋頭安裝位置與防水板相對應，所述的供水管底部設置有電控閥門、所述的電控閥門通過電源線連接有定時控制器 ，所述籠體較低一側底部設置有集水槽。所述的防水板在籠體的較低一側向外部延伸5～15厘米。所述的防水板傾斜角度為5～15度

本實用新型產生的有益效果：

其一是養殖籠的養殖單元頂板設計成水槽狀隔水板，并且每層養殖單元的一端比另一端高形成一個斜坡，最后通過在籠體較高一端設置的供水管和噴淋頭，可以把上層落下的糞便、飼料殘渣和灑落的飲用水，隨水流沖到籠體較低一端下方設置的集水槽中。其二是，在供水管下方設置有電控開關和定時控制器，可以實現噴淋頭間歇性工作，即可以達到清潔的目的同時又盡可能的節約水資源。

2.一種清潔型多層雞籠

對籠體進行改造，對養殖籠進行一體化清潔，例如圖三，包括在上下方向上設有多層養殖空間的雞籠主體，主體一側設有分別對應每層養殖空間的飲食窗口和食槽，食槽包括沿水平方向并排設置的飲水槽與飼料槽，兩槽中飼料槽靠近飲食窗口。

每層養殖空間的底部均設有用于雞只活動并傾斜設置的底板，底板低端伸出雞籠主體構成雞蛋收集槽，收集槽的位置設有供雞蛋滾動的收集窗口。

底板具有多個用于供糞便向下方掉落的孔格的網格板，網格板下方設有用于承接糞便的承接板，承接板傾斜設置且低端延伸至雞籠主體一側并設有用于收集糞便的集糞槽，集糞槽的槽底設有多個用于過濾糞便并使糞便中的積水下漏的漏水孔，所述集糞槽下方設有用于承接所述漏水孔漏下的積水的集水槽。

底板與承接板的高端設有沖刷上表面的噴水組件。噴水組件包括水管以及多個噴頭。噴頭的噴水口為沿承接板延伸的長條狀。

雞籠主體上與飲食窗口相對的一側設有分別與養殖空間一一對應的籠門組件。籠門組件由兩個沿水平方向移動的推拉門構成。

雞籠主體的下端設有用于穩定雞籠主體的底座。

三、結論

全自動的基于籠式養殖的托盤清理機器適用于現已建造完成的多層籠式養殖廠、未進行建造的養殖廠。對集體籠式養殖所產生的不衛生托盤進行清理。在添加一套供電設備，即可投入使用，無需對籠體進行改造，對現有的養殖戶友好。以機械化清理代替人工清理，降低人工的雇傭成本。同時，保證籠體的潔凈衛生，降低集體密集養殖的患病傳染風險，保證養殖物的健康成長。其機器適用于密集養殖的籠式養殖結構，對我國現有的養殖方式有極大的幫助，可以將人從其機械化的工作中解放，有廣闊的應用前景。本次設計實現的主要任務如下：

1.清潔模塊：通過紅外攝像頭對托盤位置進行確定，機械手對托盤進行放取。一號機械手將位于籠子底部的托盤抽出，二號機械手將已清潔干燥后的托盤推入。抽出的托盤由機械手投入到機器中部的清理倉口內，上一個清理過的托盤被擠壓由后方排除出，落入金屬架。金屬架一側的鼓風機啟動，對托盤進行風干，等待再一次的使用。

2.殺菌模塊：由拿取托盤的機械手攜帶噴頭、消毒水管。對已清潔的托盤和籠子底部進行噴霧式噴灑，殺菌消毒。

3.移動模塊：控制循跡，用紅外對管傳感器檢測白紙條，傳感器會給單片機返回一個低電平，通過編程矯正小車的路線，保證能一直沿著白紙條走。為了避免小車在行走過程中撞到障礙物，我們設計了超聲波避障傳感器，一旦傳感器檢測到有障礙物，小車就會停止或者倒退，同時LED等亮，蜂鳴器響，從而避免了碰撞。

作者簡介：程志浩，男，山東省濰坊市人，研究方向：機器人工程。

該項目由國家級創新創業訓練項目《基于籠式多層養殖的清潔機器》（S202113320059）支持。