豬場(chǎng)貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)*

張 軍 ， 周華茂 ， 饒洪輝 ， 劉仁鑫 ， 熊成新 ， 賴營鑫

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西省畜牧設(shè)施技術(shù)開發(fā)工程研究中心，江西 南昌 330045）

0 引言

料塔作為養(yǎng)豬場(chǎng)儲(chǔ)存干燥的粉狀或顆粒狀配合飼料的臨時(shí)儲(chǔ)物容器，常與自動(dòng)化料線系統(tǒng)配套使用，合理選擇料塔可以提高勞動(dòng)效率。在生豬養(yǎng)殖過程中，飼料的供給是否及時(shí)和充足影響著豬只的繁殖速率與生豬質(zhì)量，而傳統(tǒng)的料塔飼料余量的檢測(cè)方法大多采用人工查看法或經(jīng)驗(yàn)判定法，這對(duì)豬場(chǎng)工人要求很高，且無法準(zhǔn)確判斷出料塔飼料余量。傳統(tǒng)料塔料位檢查過程包括4個(gè)環(huán)節(jié)，分別是肉眼查看、核實(shí)、記錄紙檔和報(bào)告給上級(jí)部門，而采用肉眼查看無法做到余量信息的精確統(tǒng)計(jì)，更達(dá)不到精細(xì)化管理工作的要求。在紙檔記錄過程中，因?yàn)橛涗浟衔粩?shù)據(jù)任務(wù)煩瑣，管理人員有可能會(huì)出現(xiàn)工作失誤而造成紙檔記錄的內(nèi)容錯(cuò)誤，且還必須再報(bào)告給上級(jí)部門，會(huì)造成數(shù)據(jù)更新大受影響。同時(shí)，人工查看和記錄過程需要多人參與，會(huì)提高勞動(dòng)成本[1]。因此，料位測(cè)量的精準(zhǔn)性顯得尤其重要，它能減少勞動(dòng)力的投入，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)高效快速發(fā)展。

近年來，隨著工業(yè)智能化生產(chǎn)程度的日益增強(qiáng)，越來越多的工業(yè)新裝備、新技術(shù)被養(yǎng)殖業(yè)采用。其中傳感器技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)信息收集與處理的有效輔助技術(shù)，是保障未來智能養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的重要基石[2]。伴隨傳感器技術(shù)的發(fā)展和生豬飼養(yǎng)范圍的擴(kuò)大，大量傳感器已被用作貯料塔料位測(cè)量設(shè)備。本研究將介紹養(yǎng)豬場(chǎng)常用的幾種貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量料位計(jì)，并通過分析比較這幾種料位計(jì)的測(cè)量原理，得出各種料位計(jì)測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，對(duì)生豬廠料塔內(nèi)固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)發(fā)展作出預(yù)測(cè)，指出貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)。

1 料位測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀

當(dāng)今時(shí)代，以數(shù)字化技術(shù)為代表的高新技術(shù)發(fā)展迅速，自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合與應(yīng)用，造就了很多現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的誕生，并給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來了新活力。但在測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其在固態(tài)料料位測(cè)量方面，進(jìn)展不太大。與液體液位測(cè)量相比，固體料位測(cè)量起步晚，受測(cè)量裝置成本高、測(cè)量技術(shù)難度大、測(cè)量物料本身性能的影響，其應(yīng)用仍然受到很多限制，甚至在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，不僅對(duì)固態(tài)料位測(cè)量精度要求高，而且還需要滿足測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的特殊需求。近年來，隨著電子測(cè)量技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，在料位測(cè)量方面出現(xiàn)了一些新技術(shù)，提高了固體料位測(cè)量的水平。根據(jù)與被測(cè)物的接觸情況，固體料位測(cè)量可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量兩種方式，目前已經(jīng)在豬場(chǎng)應(yīng)用的固態(tài)飼料料位測(cè)量的料位計(jì)主要有以下幾種。

1.1 阻旋式料位計(jì)

阻旋式料位計(jì)是采用機(jī)電位控原理進(jìn)行測(cè)量的，通過接觸固態(tài)飼料獲取料位高度信息。其測(cè)量料位的原理是使用交流微電機(jī)作為動(dòng)力元件，按一定的旋轉(zhuǎn)速度帶動(dòng)檢測(cè)葉片運(yùn)動(dòng)。當(dāng)飼料料位高度未達(dá)到檢測(cè)葉片高度時(shí)，葉片保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)葉片接觸到一定的飼料時(shí)，由于葉片插入了飼料內(nèi)，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)被阻礙，使得檢測(cè)機(jī)構(gòu)主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移；這個(gè)位移最初會(huì)觸發(fā)一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，發(fā)出有料的信號(hào)；接著另一個(gè)微動(dòng)開關(guān)打開，使得電機(jī)的電源斷開并停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)固態(tài)飼料的料位下降到一定高度時(shí)，檢測(cè)葉片不再接觸到飼料，此時(shí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)便會(huì)依靠彈簧的拉力回到初始狀態(tài)并正常轉(zhuǎn)動(dòng)。阻旋式料位計(jì)的結(jié)構(gòu)簡單，購買價(jià)格低，工作穩(wěn)定且具有良好的防塵性能。因?yàn)樽栊搅衔挥?jì)內(nèi)部的電子元件不復(fù)雜、放大電路部分簡單，所以其不受電磁波干擾，而且輸出軸擁有過載保護(hù)機(jī)制，電機(jī)不容易損壞。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于在加料過程中會(huì)發(fā)生震動(dòng)或者搖擺，阻旋式料位計(jì)的長軸會(huì)發(fā)生偏移或彎曲，且鑄造車間工況復(fù)雜，因而使用壽命較短，且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠高，容易發(fā)生串動(dòng)[3]。而且該料位計(jì)由于依靠葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移，容易損壞葉片導(dǎo)致測(cè)量精度不高。

1.2 重錘式料位計(jì)

重錘式料位計(jì)分為傳感器和控制器儀表兩個(gè)部分，其中傳感器部分主要由可逆步進(jìn)電機(jī)、行程開關(guān)、微動(dòng)裝置、靈敏杠桿、動(dòng)滑輪、鋼絲繩和重錘等構(gòu)成；控制器儀表主要由控制器、傳感器檢測(cè)部分和顯示器組成。料位計(jì)一般安裝在料倉頂部，而重錘則用鋼絲繩懸掛在料倉內(nèi)，鋼絲繩一頭和步進(jìn)電機(jī)相連，另一頭和重錘相連，控制器儀表內(nèi)控制器通過控制傳感器檢測(cè)部分對(duì)料位進(jìn)行測(cè)量[4]。其工作原理為控制器發(fā)出測(cè)量信號(hào)后，控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，重錘在鋼絲繩的引導(dǎo)下從料倉頂部開始勻速直線下降，同時(shí)計(jì)數(shù)單元和測(cè)量模塊開始工作；當(dāng)重錘觸碰到飼料料面時(shí)會(huì)受到飼料力的作用，此時(shí)鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)松弛引起靈敏杠桿動(dòng)作并觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)，微動(dòng)開關(guān)將信號(hào)傳遞給控制器，然后控制器發(fā)出指令給步進(jìn)電機(jī)控制其反轉(zhuǎn)并提升重錘返回起始位置，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了一次測(cè)量過程，再隨著料位的下降進(jìn)行一次次的測(cè)量。控制器儀表通過對(duì)重錘下降和返回過程中計(jì)數(shù)信號(hào)的處理，計(jì)算出料倉頂部到飼料料面的距離h1，根據(jù)已知的料倉高H，可計(jì)算出料位的高度為h=H-h1，通過顯示器直接將料位高度h顯示出來[5]。重錘式料位計(jì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量為機(jī)械式接觸測(cè)量，簡單可靠、所需生產(chǎn)成本低，測(cè)量量程大、抗粉塵干擾能力強(qiáng)，而且測(cè)量精度較高。缺點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)料位的實(shí)時(shí)測(cè)量，因?yàn)橹劐N在下降和上升過程中需要時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)沒有進(jìn)行測(cè)量，所以無法得知準(zhǔn)確的料位信息，而且貯料塔在進(jìn)行加料處理時(shí)，也不能進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)檫M(jìn)料會(huì)把重錘淹沒，容易損壞測(cè)量裝置。測(cè)量裝置偏大、拆卸和進(jìn)行維修比較困難也是一大缺點(diǎn)，且錘頭和鋼絲繩易被飼料粉料粘裹，受粉料沖刷，造成斷繩、掉錘等事故[6]。

1.3 電容式料位計(jì)

電容式料位計(jì)測(cè)量屬于接觸式測(cè)量，采用電磁式方式進(jìn)行料位測(cè)量，它能把測(cè)量到的料位高度變化量直接轉(zhuǎn)換成電容的變化量。電容式料位計(jì)工作原理是料倉中插入的探頭電極與飼料或倉壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)料倉內(nèi)固態(tài)飼料料位改變時(shí)，電路中探頭和固態(tài)飼料或者倉壁之間的電容值也會(huì)有相應(yīng)的改變，然后經(jīng)過調(diào)頻振蕩電路將電容量轉(zhuǎn)換為頻率，再經(jīng)過一定的處理會(huì)有對(duì)應(yīng)的電壓或電流信號(hào)出現(xiàn)，即可得到料位的測(cè)量值。電容式料位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是低成本，安裝和拆卸簡單可方便維修，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損，根據(jù)不同的量程大小和控制方式，電極可設(shè)計(jì)成不同的形狀，適用于各種料倉。缺點(diǎn)是采用電磁式測(cè)量，使用一段時(shí)間后電極上會(huì)帶電容易粘附飼料灰塵，可能會(huì)導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作；同時(shí)受倉內(nèi)溫度、濕度和飼料粘連料倉內(nèi)壁和電極等因素的影響，容易導(dǎo)致電容介電常數(shù)發(fā)生改變，造成電容式料位計(jì)無法長時(shí)間穩(wěn)定地輸出料位數(shù)值，因此通常只能用作物位開關(guān)[7]。

1.4 雷達(dá)式料位計(jì)

用于測(cè)距的雷達(dá)系統(tǒng)通常分為脈沖雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)[8]。脈沖雷達(dá)技術(shù)借助于脈沖壓縮技術(shù)來提高分辨率，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)技術(shù)是使發(fā)射電波的頻率連續(xù)快速地變化，利用瞬時(shí)的發(fā)射頻率與回波頻率之差來計(jì)算距離，但都是利用電磁波回波測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)料位測(cè)量。雷達(dá)式料位計(jì)主要分為發(fā)射和接收設(shè)備、天線、控制面板、信號(hào)處理器等，發(fā)射-反射-接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理[9]。其工作原理為由雷達(dá)傳感器的天線發(fā)射束波形的雷達(dá)信號(hào)，當(dāng)碰到飼料料面時(shí)被反射回來，接收裝置接收反射回來的回波信號(hào)并將其傳輸給相應(yīng)的電子線路，再經(jīng)過微處理器的信號(hào)處理，將正確的回波信號(hào)通過軟件識(shí)別出來，然后利用已知數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出料位高度。根據(jù)雷達(dá)信號(hào)從發(fā)射到接收的所需時(shí)間和雷達(dá)傳感器到飼料表面的距離以及料位具有線性比例的關(guān)系，可得出料位計(jì)算公式：h=H-vt/2，式中h為料位、H為料倉高、v為雷達(dá)波速度、t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時(shí)間[9]。雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是雷達(dá)波具有很強(qiáng)的穿透粉塵能力，因而料倉內(nèi)的壓力、溫度、濕度對(duì)其測(cè)量沒有很大的影響，具有安全環(huán)保、測(cè)量準(zhǔn)確、可靠性強(qiáng)且雷達(dá)料位計(jì)安裝簡單、使用壽命長等特點(diǎn)，基本不需要維護(hù)[10]。雷達(dá)料位計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量料位的關(guān)鍵是在測(cè)量時(shí)是否可以得到正確的回波信號(hào)。在測(cè)量固態(tài)飼料料位時(shí)，回波的強(qiáng)弱由固態(tài)飼料的介電常數(shù)和發(fā)射角決定，但是固態(tài)飼料的介電常數(shù)比較低，且雷達(dá)式料位計(jì)的發(fā)射角度是發(fā)散的，因此雷達(dá)波的能量反射回來過程中也是分散的，回波強(qiáng)度會(huì)被減弱，影響料位測(cè)量。另外，料塔內(nèi)彌散的飼料粉塵也會(huì)影響電磁波的傳播，從而影響測(cè)量的精度。

1.5 超聲波式料位計(jì)

超聲波式料位計(jì)測(cè)量也屬于非接觸式測(cè)量，是利用超聲波在空氣中高速傳播的特點(diǎn)來進(jìn)行料位測(cè)量的。其工作原理是貯料塔頂部安裝一個(gè)能發(fā)出超聲波的探頭，測(cè)量時(shí)從超聲波探頭發(fā)出聲波信號(hào)，通過空氣傳播到固態(tài)飼料的料面并被反射，通過測(cè)量超聲波從發(fā)射到換能器接收所用的時(shí)間，再根據(jù)空氣中的聲速，計(jì)算出換能器到飼料料面的距離，即可確定料位。利用超聲波料位計(jì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)量各種物料的料位，前提條件是物料界面的聲阻抗率有區(qū)別，換能器沒有可移動(dòng)的元器件，不會(huì)產(chǎn)生磨損，使用壽命長，且測(cè)量時(shí)反應(yīng)迅速[11]。然而，超聲波屬于一種能量波，在傳播過程中飼料灰塵會(huì)削弱超聲波的能量，造成測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，飼料表面的疏松程度也影響了回波的強(qiáng)度，同時(shí)由于料倉粉塵大的環(huán)境，會(huì)污染探頭造成其靈敏度下降，影響測(cè)量結(jié)果。

1.6 稱重式料位計(jì)

稱重式料位計(jì)是最新測(cè)量固態(tài)飼料料位的裝置之一，主要利用精度較高的傳感器進(jìn)行測(cè)量，能將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)。稱重式料位計(jì)主要包括料倉、支撐柱、稱重傳感器、稱重控制儀表等幾大部分。其工作原理是傳感器安裝在料倉的幾個(gè)支撐柱下，通過將料倉整個(gè)浮空并置于傳感器上，將稱重傳感器測(cè)量的質(zhì)量信息按一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的毫伏級(jí)電信號(hào)，再將電信號(hào)傳遞給稱重控制儀表，并在顯示屏進(jìn)行顯示[12]。稱重式料位計(jì)應(yīng)用于豬場(chǎng)貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量，具有以下優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度非常高，測(cè)量方式是非接觸測(cè)量，測(cè)量具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性，測(cè)量結(jié)果是物料的重量，穩(wěn)定可靠的信號(hào)輸出可以很好地配合其他控制設(shè)備[13]。缺點(diǎn)是安裝不方便，受料倉結(jié)構(gòu)限制，要求料倉獨(dú)立。另外，電子稱重料位計(jì)容易受到外界的影響產(chǎn)生誤輸出。由于重物全壓在四個(gè)腳的壓力傳感器上，會(huì)造成傳感器的測(cè)量不準(zhǔn)，甚至損壞，提高了料位測(cè)量的成本。

2 料位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，智能化設(shè)備慢慢取代勞動(dòng)力資源，代替人工開展各項(xiàng)復(fù)雜工作，其中智能養(yǎng)豬業(yè)在我國迅速發(fā)展。伴隨著智能養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，對(duì)固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)的要求也越來越高，料位測(cè)量方法和儀器不斷更新和完善，出現(xiàn)了很多新型的料位測(cè)量方法，例如：為克服測(cè)量粉塵高的問題，采用拋物面天線雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量[14]；為解決高粉塵、強(qiáng)干擾、易凝結(jié)條件下的肥料料箱料位測(cè)量問題，采用以單片機(jī)為控制中心的基于應(yīng)變式傳感器的固體物位測(cè)量系統(tǒng)[7]；為提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，德國烏爾姆大學(xué)相關(guān)人員設(shè)計(jì)的一款多極板電容傳感器，在線監(jiān)測(cè)螺旋輸送機(jī)構(gòu)中的固體流動(dòng)[15]；等等。但是無論是使用料位計(jì)測(cè)量技術(shù)，還是新型測(cè)量技術(shù)，都存在測(cè)量的不足之處，需要結(jié)合實(shí)際情況和測(cè)量精度選用經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的測(cè)量技術(shù)。隨著新一代人工智能熱潮的來臨，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)不斷革新，料位測(cè)量技術(shù)也不斷發(fā)展進(jìn)步。豬場(chǎng)貯料塔料位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)將會(huì)是多用途、智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。多用途指的是該測(cè)量技術(shù)不僅可以用于豬場(chǎng)貯料塔料位測(cè)量，還可以用于其他養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)方面的料位測(cè)量，同時(shí)能與一些其他的智能設(shè)備連接以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如：測(cè)量設(shè)備可以和電腦進(jìn)行連接，將測(cè)得的余量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后實(shí)時(shí)顯示出來，甚至控制其他設(shè)備進(jìn)行加料處理等。智能化是指利用現(xiàn)代化高新技術(shù)，滿足人們各種需求的屬性；隨著人工智能的開發(fā)和應(yīng)用逐漸廣泛，智能化成為新時(shí)期高科技發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)；智能化養(yǎng)豬也成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，貯料塔料位測(cè)量儀器會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)控制、自動(dòng)加料、自動(dòng)報(bào)警等功能。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化一樣，共同作為新時(shí)代信息技術(shù)的核心，它們的發(fā)展密不可分，互相促進(jìn)，共同推動(dòng)著國家工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。近年來，為滿足物位測(cè)量更高層次的需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了以下兩種新型的物位測(cè)量技術(shù)。

2.1 圖像處理技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展，以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，圖像處理作為人工智能的重要部分也得到了巨大的發(fā)展。目前，圖像處理技術(shù)在液位測(cè)量領(lǐng)域擁有不少的應(yīng)用，例如，張?jiān)瀑F等利用雙目視覺定位技術(shù)對(duì)浮選槽內(nèi)的礦漿液位進(jìn)行測(cè)量，通過圖像預(yù)處理算法增強(qiáng)激光點(diǎn)在圖像中的亮度，利用正常液面與激光點(diǎn)差異極大的灰度值，提取激光產(chǎn)生的特征點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)而將得到的三維坐標(biāo)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為液位高度[16]；Cai等采用高分辨率的工業(yè)相機(jī)觀察標(biāo)尺進(jìn)行液位信息的收集，通過視覺檢測(cè)模塊采集原始圖像，并進(jìn)行預(yù)處理，再通過二次確認(rèn)識(shí)別算法完成對(duì)液位的測(cè)量，并利用跟蹤控制模塊實(shí)現(xiàn)液位波動(dòng)跟蹤測(cè)量[17]；Mauledoux等利用Kinect的3D視覺系統(tǒng)和紅色浮球構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行液位的測(cè)量，通過識(shí)別浮球表面積相對(duì)應(yīng)的像素信息，根據(jù)Kinect的深度信息可得出浮球傳感器位置，即可計(jì)算出液位值[18]。圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，圖像處理技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在人們的生活和工作等方方面面。相信在不久的將來，圖像處理技術(shù)會(huì)越來越成熟，該技術(shù)未來可能會(huì)應(yīng)用于固體料料位測(cè)量，甚至豬場(chǎng)貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量，從而推動(dòng)料位測(cè)量技術(shù)不斷完善和進(jìn)步，提高料位測(cè)量水平，促進(jìn)養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。

2.2 3D物位計(jì)測(cè)量技術(shù)

新興行業(yè)不斷興起，各種工業(yè)化生產(chǎn)不斷發(fā)展，為解決工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性不足的問題，擁有著高精度三維數(shù)據(jù)采集的3D物位計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。3D物位計(jì)作為一種新型的料位監(jiān)測(cè)方式，具有良好的穿透性且能自潔，不再是傳統(tǒng)的單點(diǎn)式測(cè)量，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)料面的料位監(jiān)測(cè)，提高了料位測(cè)量的精度[19]，目前主要應(yīng)用于選煤廠，用來解決煤場(chǎng)的料位監(jiān)測(cè)問題，預(yù)防因空倉和滿倉可能造成的事故。煤場(chǎng)中3D物位計(jì)測(cè)量原理是通過3條天線發(fā)射低頻脈沖波對(duì)倉內(nèi)煤料表面進(jìn)行掃描，監(jiān)視每個(gè)回波的時(shí)間、距離、方向，再通過數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行取樣和分析，在上位機(jī)上顯示三維圖像，準(zhǔn)確直觀反映料倉煤料余量的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)真正的可視化，避免事故發(fā)生，消除安全隱患。由于固態(tài)飼料和煤料的料位測(cè)量情況類似，且3D物位計(jì)既可以測(cè)量固體料位，也可以測(cè)量體積和質(zhì)量等物理量，其測(cè)量不受物料類型、物料自身的性能、貯料塔材料、有無塔蓋以及料倉形狀和尺寸的影響。因此，養(yǎng)豬場(chǎng)未來可以采用新型的3D物位計(jì)去測(cè)量料倉固態(tài)飼料的料位，既能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線可視化監(jiān)測(cè)，也能提高飼料料位測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3 總結(jié)

隨著我國生豬養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，生豬產(chǎn)量和質(zhì)量成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，飼料的供應(yīng)是否及時(shí)和充足極大地影響著生豬的質(zhì)量，而飼料的供應(yīng)與料塔內(nèi)固態(tài)飼料余量息息相關(guān)，因此固態(tài)飼料料位測(cè)量顯得尤其重要。通過對(duì)目前豬場(chǎng)貯料塔料位測(cè)量采用的料位計(jì)的分析可知，接觸式料位計(jì)必須接觸飼料來實(shí)現(xiàn)料位的測(cè)量，雖然測(cè)量精度較高、工作穩(wěn)定，但由于這種設(shè)備結(jié)構(gòu)比復(fù)雜，安裝不易，工作時(shí)與飼料接觸會(huì)造成磨損，維護(hù)成本較高，不適合長期使用。而非接觸式料位計(jì)采用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信號(hào)來測(cè)量料位高度，有效解決了接觸磨損和設(shè)備短期工作的問題，但非接觸式料位計(jì)對(duì)料倉內(nèi)料位進(jìn)行測(cè)量時(shí)容易受到溫度、濕度、壓力和粉塵等因素的影響，影響了測(cè)量信號(hào)的傳播，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性造成很大影響。鑒于目前圖像處理技術(shù)的不斷成熟和3D物位計(jì)測(cè)量技術(shù)的完善，可以預(yù)測(cè)未來豬場(chǎng)貯料塔固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)將朝圖像處理技術(shù)和新型3D物位計(jì)方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為滿足固態(tài)飼料現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求，固態(tài)飼料料位測(cè)量技術(shù)也會(huì)越來越高超，小型化、集成化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的料位測(cè)量儀器將會(huì)不斷被設(shè)計(jì)出來，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線、高精度、多用途、智能化的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)飼料的精細(xì)化管理，從而促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。