母豬智能化飼喂管理系統的改進設計

龐建建，曹 翔，高繼偉

（北京京鵬環宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

隨著我國養豬業規模化和集約化程度的提高，豬場飼養管理的科技水平越來越高，傳統的飼養模式已經滿足不了現代化豬場的需求。畜牧養殖機械化程度的提高和福利養豬技術的發展及母豬的飼喂和飼養管理也有了很大程度的提升。越來越多的規模豬場開始應用母豬智能化飼喂管理系統，突破了傳統養豬限位欄飼養模式，采用母豬舍飼散養模式，使母豬有充足的自由活動空間，改善母豬健康狀況；根據母豬不同的身體狀況、不同妊娠階段、不同的品種制定相應的飼養方案，實現母豬的精確飼喂。目前，進口的母豬智能化飼喂管理系統價格昂貴、維修不便；國內研制的母豬智能化飼喂管理系統基本都存在一定的穩定性問題和技術弊端。因此，需要在充分消化吸收國外設備基礎上，針對現有母豬智能化飼喂管理設備的現狀，通過改進設計與優化，研制出了功能實用、結構簡單，適合國內應用的智能化飼喂管理系統。

1 母豬智能化飼喂管理系統的組成及工作原理

1.1 母豬智能化飼喂管理系統的組成

母豬智能化飼喂管理系統主要包含進入門（欄）裝置、進口關電傳感器、可旋轉食槽、確認光電傳感器、定量下料裝置、分選裝置、分選通道、出口通道、出口門和軟件控制系統等。如圖1。

圖1 母豬智能化飼喂管理系統組成圖

1.2 母豬智能化飼喂管理系統工作原理

母豬智能化飼喂管理系統工作流程原理如圖2所示。

圖2 母豬智能化飼喂管理系統的工作流程原理圖

（1）耳標讀取設備讀取豬只佩戴的電子耳標，識別豬只身份，飼喂管理系統根據讀取的耳標號、體重和管理者設定的懷孕日期，計算該豬只當天需要的飼料量，后將飼料量分量分時間傳輸給飼喂設備，為該豬只下料。

（2）系統通過分析豬群的其他信息，判斷該豬只是否需要分別對待或者噴色標記。同時系統還進行豬只數據信息的處理和儲存，實現對豬群精確的數據分析和最佳管理。

（3）飼喂系統指示燈綠色時，表示系統在正常運行，母豬可以進入采食。

（4）母豬進入飼喂系統主通道后，進入門及時關閉，防止其他母豬尾隨進入。

（5）母豬到達食槽位置時，耳標讀取設備讀取母豬的電子耳標，識別母豬身份，食槽盤彈出，定量下水、下料，直到下完當天所需的飼料量。

（6）母豬采食完畢后，食槽盤彈回，豬只從出口離開飼喂系統后，進入門打開，下一頭母豬可進入采食。

1.3 母豬智能化飼喂管理系統的設計要求

母豬智能化飼喂系統是以少量多次的飼喂方式實現母豬小劑量進食，即當母豬進入飼喂系統后，系統小劑量下料，如果母豬吃完這些飼料后還是不離開，系統就會繼續下料，直到完成系統設定的總飼喂量，可節約飼料。其設計要求：

（1）飼喂系統與上述精確飼喂方式相適應，即單次下料100 g，需在5 s內完成；

（2）下料誤差每次在5 g左右；

（3）保證下料過程中沒有結拱、堵塞現象；

（4）料倉加工及安裝簡易且方便；

（5）整體飼喂站高度在1 480 mm左右，做到外觀漂亮、結實且耐腐蝕。

2 母豬智能化飼喂管理系統主要改進設計點

2.1 進入口模塊裝置設計

目前的母豬智能化管理系統，母豬進入前，進入口門是關閉狀態，需要母豬自行拱開進入，門在彈簧拉力的作用下一直夾緊母豬身體。當母豬身體剛剛全部進入通道時，機械閉鎖裝置沒鎖定之前，下一頭母豬極易拱開門邊，進入系統，打擾其他母豬采食。且這種進入口門關門噪音大，彈簧容易損壞，門上的滑輪易掉落。本設計的進入口門，母豬進入前是打開狀態，當母豬進入系統通道大約豬體長的1/3時，光電傳感器感應，進口門由慢到快緩慢關閉夾緊母豬身體，當母豬身體全部進入通道時，進口門已經關閉，防止尾隨的母豬進入通道。

本設計進入口設計尺寸高1 097 mm，寬560 mm，可確保與妊娠母豬體形相適應，防止并排兩母豬同時進入進口區。雙扇門完全關閉后離通道最前端280 mm，光電傳感器感應點離最前端599 mm；雙扇門門邊為360°可旋轉的滾軸，滾軸直徑49 mm，滾軸可防止母豬在進站的過程中對母豬豬體的傷害，雙扇門完全關閉后兩滾軸之間的距離為115 mm。雙扇門關閉的驅動為氣缸驅動滑塊，滑塊帶動雙扇門關閉。氣缸選型：氣缸桿直徑為17 mm，行程161 mm，最大工作壓力1 MPa，在0.6 MPa的壓力下推力為339 N/M，導軌為雙導軌，導軌行程235 mm。工作流程為：感應器感應到信號后，系統發出指令氣缸工作驅動滑塊向前移動同時，與滑塊相連接的雙扇門開始關閉過程，當移動到行程位置時與氣缸桿相連接的自鎖塊完成自鎖；當系統發出指令后氣缸向后移動，鎖塊解鎖，滑塊帶動雙扇門完成開門過程。如圖3所示。

圖3 進入口的模塊設置

2.2 食槽盆裝置改進設計

目前母豬智能化飼喂管理系統多為固定食槽盆，食槽盆中有料，進入的母豬即可采食，飼喂量不準確。本設計的食槽盆具有伸縮隱匿裝置，母豬未進入系統、進入的母豬耳標損壞、當天采食定量完成的豬進入系統時，食槽盆都處于隱匿狀態，只有耳標信息正常豬只采食時，食槽盆才會伸出并下料，當達到程序設定的采食時間后，食槽盆縮回，促使豬只離開，減少豬只在食槽區的逗留時間，從而節約整個母豬群的采食時間。本設計食槽盆為圓柱錐形，盆底直徑280 mm，高度170 mm，上部直徑330 mm，容積約0.12 m3；旋轉驅動為氣動，氣缸選型為氣缸桿直徑為22 mm，行程161 mm，最大工作壓力1 MPa，在0.6 MPa的壓力下推力為342 N/M。當氣缸向前移動161 mm時，推動旋轉軸轉動角度大約82°，旋轉軸帶動料盆旋轉到采食區，當氣缸向后移動時，完成隱匿的過程。如圖4所示。

圖4 食槽盆裝置

2.3 定量下料裝置設計

目前的母豬智能化飼喂管理系統下料裝置，多靠螺旋葉片推動破拱葉片來回擺動，增加電機載荷，造成電機損壞，且易使螺旋葉片磨損加快，并飼料量大時易堵塞。本定量下料裝置的設計原理為把圓柱盤等分為12格，轉子每轉動30°便移動1格，這樣就落下1格體積的料量。本設計中圓盤設計內直徑245 mm，高85 mm。實際有效高度55 mm，轉子外徑241 mm，充滿飼料后每格約0.1 kg。轉子的轉動驅動由氣缸驅動棘輪機構完成。氣缸選型為氣缸桿直徑22 mm，行程161 mm，最大工作壓力1 MPa，在0.6 MPa的壓力下推力為342 N/M。工作過程為：氣缸向移動驅動棘輪機構轉動一次，棘輪帶動轉子轉動一格完成一次下料過程。定量下料裝置帶有破拱結構，可保證下料的通暢性，裝置全部材質為304不銹鋼，堅固耐用。如圖5所示。

圖5 定量下料裝置

2.4 分離門旋轉裝置設計

分離門主要作用是實現母豬分離或隔離。本設計為氣動控制，母豬到達分離門時，分離門自動打開，提高了飼喂效率。分離門運行時氣缸向前移動134 mm行程，驅動分轉軸旋轉45°帶動門轉到正常通道位置，從而使母豬只能從分選通道離開。分選門設計高900 mm寬620 mm，氣缸選型為氣缸桿直徑22 mm，行程161 mm，最大工作壓力1 MPa，在0.6 MPa的壓力下推力為342 N/M。分離門氣缸驅動分離門回轉，實現分離門開和關，使母豬從另外通道離開。如圖6所示。

圖6 分離門旋轉裝置

2.5 飼喂管理系統的設計

飼喂管理系統應操作系統穩定、頁面簡單、易學易用。本系統配備手機端移動管理系統，管理人員可通過手機隨時隨地查看母豬飼喂、生產情況，手機端數據與飼喂系統數據同步更新。1臺基站顯示器可管理多臺飼喂系統，且操作靈活方便。基站顯示器可顯示分群號、欄位號、耳標號、設定飼料量、剩余飼料量、飼喂狀態等多種數據；還可以校正投料器和基站模式間的互相切換；且可以遠程控制，可實現遠程操作基站顯示器，簡化管理。如圖7所示。

圖7 電腦端、手持端基站顯示器

3 母豬智能化飼喂管理系統飼喂操作的幾點建議

（1）每天僅飼喂一次。

（2）最好的飼喂時間在（凌晨2點到晚上18點），確保動物最少有6 h的休息時間。

（3）最好在每次飼喂開始時的前后，在圈舍放干草或者稻草粗飼料。

（4）當母豬懷孕狀態相同時，體重重的豬比那些年輕的、體重輕的豬需要更多的飼料，要把它們的飼喂曲線設置區分開來。

（5）每天的日糧供給不要低于動物的最少日糧量，日糧要營養好，口感好。如果日糧的口感不好，讓動物感覺到厭煩，它們沒有積極性再次進入飼喂站采食。

（6）盡可能保持動物的生活小團體一致，減少應激。

4 結論

豬場飼喂設備的選擇和設計影響豬只的采食量，合適的飼喂設備減少了豬只間的體重差異，滿足各階段的豬對營養的需求，減少飼料浪費，提高生產效率，對豬場的可持續發展具有重要意義。母豬智能化飼喂管理系統的使用，改變了我國限位欄式的母豬飼養模式，提高了動物福利水平，為養豬企業帶來了較好的經濟效益，推動了我國養豬產業和畜牧業的技術進步。隨著我們養豬業的規模化、智能化的發展，母豬智能化飼喂管理系統具有廣闊的應用前景。