養豬場液態料飼喂控制系統的設計

羅 哲 王林惠 朱飛龍 尹 斌 何循來

1.湖南科技學院，湖南 永州 425199；2.湖南德明農牧裝備科技開發有限公司，湖南 永州 425199

0 引言

我國是世界上最大的豬肉生產國和消費國，但我國的生豬養殖方式卻以散養為主，養殖機械化、自動化、規模化程度較低［1］。近年來，隨著我國生豬存欄量銳減、豬肉價格漲幅明顯等問題的突顯，傳統人工散養的飼喂方式已經不能滿足現階段人們生產生活的需要，急需采用機械化與自動化相結合的現代化養殖方式提高生豬養殖水平與效率［2］。

目前，我國對養殖業液態料自動化飼喂技術的研究和應用與美國、加拿大等國家相比還存在一定差距［2］。我國市面上常見的生豬養殖飼喂系統多采用單泵管道輸送飼喂方式，即通過攪拌管對飼料混合后，利用管道配合輸送泵傳輸飼料［3］。這種飼喂方式存在的主要問題在于，對于投喂量較大的豬場，因其所需要的投喂時間過長，因此易出現飼料分層現象，同時會導致各豬舍管道頭尾處的飼料營養成分含量相差較大，進而導致豬只營養吸收不均衡，影響生產。此外，單泵推送通常會導致傳輸管道內部殘存部分飼料，在清理管道時會產生大量污水，形成包括豬尿、豬糞和豬舍沖洗水在內的高濃度有機廢水，不僅增大了環保壓力，還會增加飼喂成本［4-5］。

筆者針對上述問題，設計了一種用于養豬場的液態料飼喂控制系統，以填補目前國內相關研究領域的空白，并解決飼料分層及傳輸管道清理過程中易產生大量污水等問題。

1 液態料飼喂控制系統設計分析

1.1 液態料飼喂控制系統結構組成

液態料飼喂控制系統主要由主罐、副罐、清水罐、主循環管、副循環管、主清洗管、副清洗管、豬舍管道和回水罐等部件組成，具體結構如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 液態料飼喂控制系統結構圖

圖2 主罐結構圖

圖3 副罐內部結構圖

1.2 液態料飼喂控制系統主要結構說明

1.2.1 主罐和副罐。主罐和副罐用于制備液態飼料，其內部均設有使飼料充分混合的攪拌組件和控制飼料導出量的稱量組件。

1.2.2 清水罐。清水罐的底部設有清水閥，用于控制罐體內部水流的導出，并通過導水管與主罐和副罐連接。導水管上設有回水泵，導水管的端部設有分別與主罐和副罐連通的主加水管和副加水管，主加水管和副加水管上分別設計有控制水流進入的主加水閥和副加水閥。清水罐內部存留有清水，不僅能通過回水泵將導入導水管的水分別通過主加水管和副加水管回傳至主罐和副罐，還能在清洗過程中提供水源。

1.2.3 主循環管和副循環管。主循環管和副循環管分別用于主罐、副罐與導水管之間的連通，用于帶動主罐、副罐內部的飼料進行循環，其上分別設有主循環閥和副循環閥。在液態飼料制備過程中，該系統通過主循環管和副循環管將未充分混合的飼料重新導入主罐和副罐攪拌混合，從而避免飼料結塊，提升液態飼料的質量。

1.2.4 主清洗管和副清洗管。液態飼料在制備過程中需要充分混合，在混合過程中部分飼料會殘存在主罐和副罐的內壁上。為避免殘存飼料干燥結塊后影響主罐和副罐的使用效果，筆者設計了清洗結構。主清洗管和副清洗管分別用于主罐、副罐與導水管之間的連通，用于帶動主罐、副罐內部的水流進行循環清洗。主清洗管和副清洗管上分別設有主清洗閥和副清洗閥。主清洗管和副清洗管均與導水管連通至主罐和副罐的頂部，從而便于水流沖刷主罐和副罐的內壁，將附著在罐體上的殘余液態飼料洗掉。洗掉的殘余液態飼料混合在水流中一同進入主輸送管，經過主輸送管傳輸至豬舍管道，以便于豬只采食，減少飼料的浪費。同時，該系統以導水管為主清洗管和副清洗管獨立供水。采用該方式能夠充分提升水流對主罐和副罐內壁的清洗效果，進而降低飼料損耗。

1.2.5 豬舍管道。豬舍管道用于向豬只投喂飼料，其通過主輸送管與主罐、副罐進行連接。主輸送管上設有主泵和主路閥，其端部設有分別通向各個豬舍管道內部的進料管，每個進料管上均設有進料閥。主罐和副罐的下方均連接有匯流管，匯流管上分別設有主出料閥和副出料閥，此結構能夠分別控制主罐與副罐內部的飼料經由匯流管導入主輸送管內部，從而實現單區控制，以便于配合停機檢修或物料添加。養殖區域內部設有多個豬舍管道，從主輸送管內部分流出多個導入豬舍管道內部的進料管，每個豬舍管道負責向多個豬欄提供飼料，每個豬欄內均設有與進料管相連接的傳輸管道。當主罐和副罐內部的液態飼料制備完畢，主輸送管上的主泵開始工作，將液態飼料導入主輸送管，再通過主輸送管導入各個豬舍管道的進料管，最終分散至各個豬欄內部進行飼喂。

1.2.6 回水罐。回水罐與導水管相連通。回水罐底部設有回水罐導出閥，能夠控制回水罐內部水流的導出。回水罐與豬舍管道之間通過出水管連接。出水管上設有導水閥，且出水管與各個豬舍管道內部導入的進料管連通，能夠進行總體回流，從而將清洗過程中產生的廢水輸送至回水罐內部。采用回水罐的設計，可在飼料輸送完畢后，利用清水對殘留在管道內部的飼料進行清洗，清洗過程中產生的水流會混合殘存飼料通過管道進行輸送。在輸送前期，水流中的飼料含量較高，可將此部分水流導入豬舍管道內部作為飼料對豬只進行飼喂；在輸送后期，隨著清洗時間的增加，水流中的飼料含量降低，此時可通過出水管將水流重新導入至回水罐內部進行存儲，以便于后續進行二次利用，降低生產成本。

1.3 液態料飼喂控制系統使用方法

1.3.1 液態飼料制備。操作人員可利用外部水管向清水罐內部供水，并向主罐和副罐內部分別投入飼料。清水閥開啟后，清水罐內部的水流在回水泵的作用下，經由導水管分別導入主罐和副罐，而后主罐和副罐內部的攪拌組件開始對罐體內部的飼料進行充分混合，將其制成液態飼料。混合完畢后，主罐出料閥和副罐出料閥開啟，飼料被導出至主輸送管后，在主泵的作用下進行輸送。回流閥和副罐回流閥開啟，從而使飼料在被導入主輸送管內部后，經過主循環管和副循環管的傳輸，重新導入至主罐和副罐內部進行再次攪拌，以確保飼料與水流充分混合，避免分層。飼料重新攪拌完畢后，主循環管和副循環管上的主罐回流閥和副罐回流閥關閉，而主出料閥和副出料閥開啟，主罐和副罐內部的液態飼料在經由稱量組件檢測后被導出至主輸送管內。通過稱量組件檢測可控制導出的物料量，以實現精準出料。

1.3.2 飼料輸送。操作人員可開啟主輸送管上的主路閥，并通過控制不同的進料閥啟閉，將液態飼料輸送至各個豬舍管道內部的進料管內，進而傳輸至豬舍管道內部各個豬欄的喂食槽內，從而實現分區飼喂。飼喂完畢后，操作人員需要對整體管道進行清洗。

1.3.3 清洗。操作人員需要開啟清水閥，將清水罐內部的水流導出；水流在經過回水泵的輸送后進入導水管，而后通過導水管、主清洗管和副清洗管的輸送進入主罐和副罐，對主罐和副罐內部殘留的液態飼料進行清洗。清洗過后，混合有飼料的水流會經由主罐、副罐底部的主出料閥和副出料閥導出，并重新進入主輸送管。此時操作人員應打開主路閥，讓水流沿著主輸送管繼續流動，并調節進料閥的啟閉。當進料閥開啟后，水流混合飼料傳輸至出水管內，并通過出水管輸送至回水罐內，以便于在后續飼喂的過程中進行回收利用，提升飼料的利用率，避免浪費。直至導入回水罐的水流清澈，即表明主輸送管內部的飼料全部被推送至回水罐內。之后，操作人員應關閉當前的進料閥，并開啟下一個進料管上的進料閥，用水流清洗下一根進料管。操作人員依次操作，確保所有進料管內部的飼料均被推入出水管并傳輸至回水罐。此時，整個管道內部為潔凈狀態，即完成整個裝置的清洗。

2 液態料飼喂控制系統的特性和優勢

第一，在液態料飼喂控制系統中，采用主副罐輪流攪拌并輸送液態飼料的設計，能夠明顯提升飼喂效率，縮短飼喂時間，且能夠確保液態飼料充分混合，避免飼料分層，利于豬只消化吸收。同時，工作人員可通過稱量組件控制導出飼料量，能夠實現精準飼喂，降低喂養成本。此外，通過水流對管道進行清洗并回收循環使用，再輔助殺菌處理，可有效減少廢水排放量，提升節水效率。

第二，在液態料飼喂控制系統中，攪拌組件能夠使驅動電機帶動轉動桿和攪拌葉一同旋轉，從而對罐體內部的液態飼料進行充分混合，同時提高排料的效率，縮短輸送時間。

第三，在液態料飼喂控制系統中，工作人員可利用稱量組件對主罐和副罐內部的飼料進行檢測，能夠實現精準下料，確保各區豬舍管道內部的飼料量統一均衡，降低誤差。

第四，在液態料飼喂控制系統中，采用菌群罐的設計，能夠根據飼喂要求向液態飼料中添加益生菌，有利于豬只吸收養分，促進豬只健康生長。

第五，為了避免冬季氣溫過低時液態飼料結塊，筆者在液態料飼喂控制系統中設計熱水罐供給熱水，從而保證液態飼料的溫度處于恒溫狀態，避免飼料堵塞管道，同時有利于豬只吸收養分，減少液態飼料的分層情況。

第六，在液態料飼喂控制系統中，回流管與導水管連通可將清水罐內部的水流通過回流管導入回水罐，從而對回水罐內壁上附著的飼料進行清洗，避免粘連。

第七，該系統利用水流將進料管內部殘留的液態飼料推送至出水管內，相比于通過導水管和主傳輸管進行清洗的方式，該方式能夠減少清洗時水流的消耗量和縮短傳輸時間，使液態飼料導入回水罐內部存儲，從而實現飼料的回收利用，降低生產成本。

3 結語

筆者所設計的液態料飼喂控制系統自動化程度高，控制精準，能有效解決飼料分層及清理過程產生大量污水的問題，有助于大幅度提高生豬營養吸收效果，增加養殖場經濟效益。