規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

覃榮剛 李日華 韋麗嬌 黃月芹 李明

【關(guān)鍵詞】規(guī)?；?自動(dòng)化喂養(yǎng);精確飼喂

【中圖分類號(hào)】S817.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）07-0055-03

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的日益提高及人們生活水平的不斷改善，人們已不滿足于溫飽現(xiàn)狀，對(duì)生活品質(zhì)也有了一定的追求，對(duì)豬肉的需求量日益增長，而且對(duì)豬肉的口感和品質(zhì)也有一定的要求。因此，對(duì)于生豬養(yǎng)殖行業(yè)而言，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益增長的豬肉量生產(chǎn)需要，迫切需要尋求一個(gè)更為科學(xué)和高效的養(yǎng)殖方式，既滿足人們對(duì)豬肉量增長的需求，也注重豬肉品質(zhì)的提升。本文針對(duì)我國當(dāng)前生豬養(yǎng)殖的實(shí)際困難，豬肉量與品質(zhì)的需求，養(yǎng)豬場(chǎng)規(guī)模不斷增大，用工難、飼喂安全的問題逐步顯現(xiàn)，傳統(tǒng)人工飼喂方式在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中舉步維艱，提出設(shè)計(jì)了規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)，該自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)精確飼喂，大大提高生產(chǎn)效率，同時(shí)由于精確飼喂，因此豬肉品質(zhì)得到一定程度的提高，自動(dòng)化智能化精確飼喂養(yǎng)殖模式必然會(huì)成為養(yǎng)豬大趨勢(shì)[1]。

1 系統(tǒng)原理及總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為控制中心，飼喂終端內(nèi)部配置有多種傳感器，為電腦提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，計(jì)算機(jī)根據(jù)豬的營養(yǎng)水平進(jìn)行科學(xué)的公式運(yùn)算，將各個(gè)數(shù)據(jù)得到有效處理和運(yùn)算后，將處理結(jié)果下發(fā)給飼喂器的機(jī)電部分，然后進(jìn)行飼料投喂發(fā)給飼喂器的機(jī)電部分。自動(dòng)化喂養(yǎng)系統(tǒng)由豬場(chǎng)儲(chǔ)料塔、自動(dòng)化供料系統(tǒng)（即料線系統(tǒng)）和自動(dòng)精確喂料系統(tǒng)組成[2]，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

1.1 豬場(chǎng)儲(chǔ)料塔

豬場(chǎng)儲(chǔ)料塔又叫飼料儲(chǔ)存塔，是一種運(yùn)用于規(guī)?；?、集約化的現(xiàn)代化大型養(yǎng)殖場(chǎng)的飼料存儲(chǔ)設(shè)備，在儲(chǔ)料塔出料口配備輸料設(shè)備，可自動(dòng)定時(shí)向豬舍內(nèi)輸送飼料。儲(chǔ)料塔由料倉主體、翻蓋、爬梯、立柱等部分組成，料塔上部一般為圓柱體，下部為錐形體，下錐部分設(shè)有透視孔，可察看料倉料位。料塔主要用來儲(chǔ)存干粉料或顆粒狀飼料。按制作材料劃分，可分為鍍鋅料塔、碳鋼儲(chǔ)料塔、玻璃鋼儲(chǔ)料塔等。此外，根據(jù)儲(chǔ)料容積大小劃分，還可以分為很多型號(hào)。不同材料和工藝的儲(chǔ)料塔，其特點(diǎn)也不同，經(jīng)過電鍍涂層處理的儲(chǔ)料塔使用壽命長，40°料塔倉頂為料塔提供了更大的強(qiáng)度和容量，還可防止雨水進(jìn)入料倉，底部設(shè)計(jì)為漏斗形狀，為飼料輸送提供條件，上方做成活動(dòng)倉蓋，可在地面上對(duì)料倉進(jìn)行開啟、關(guān)閉和鎖住操作，為方便工人觀察、安裝、維修料塔，儲(chǔ)料塔側(cè)梯增加防滑設(shè)計(jì)，安全可靠。養(yǎng)殖場(chǎng)使用儲(chǔ)料塔可實(shí)現(xiàn)豬料自動(dòng)供料，降低用工成本;實(shí)現(xiàn)定量供食，避免因人工飼喂采食量不一致而導(dǎo)致豬只營養(yǎng)不均、發(fā)育不良;設(shè)計(jì)飼料回收裝置，減少不必要的飼料浪費(fèi);智能化信息管理系統(tǒng)方便養(yǎng)殖場(chǎng)的日常管理;封閉式投料設(shè)計(jì)，可以減少老鼠蒼蠅等對(duì)飼料的污染;有利于提高養(yǎng)殖場(chǎng)的衛(wèi)生水平和養(yǎng)殖健康，降低養(yǎng)殖成本。

1.2 自動(dòng)化供料系統(tǒng)

豬場(chǎng)自動(dòng)化供料系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輸送料線、控制箱、定量筒組成。其中，包含轉(zhuǎn)角輪、料位感應(yīng)器、絞龍等其他配件。豬場(chǎng)供料線原理：在三相交流電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，絞龍運(yùn)動(dòng)，在絞龍運(yùn)動(dòng)的過程中帶動(dòng)飼料一起運(yùn)動(dòng)，飼料從儲(chǔ)料塔傳送到豬舍內(nèi)下料機(jī)構(gòu)。供料線管道從豬只采食的下料機(jī)構(gòu)上面經(jīng)過，在每一個(gè)下料機(jī)構(gòu)食槽位置，留有一個(gè)下料口。飼料在絞龍的帶動(dòng)下，自動(dòng)流入食槽中。輸料時(shí)間可以在系統(tǒng)中心設(shè)定，每天可以設(shè)置多個(gè)時(shí)間段供料，到供料時(shí)間系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)刮板鏈條，開始輸料。輸料完成后，系統(tǒng)可以自動(dòng)切斷三相交流電源，停止輸料。供料系統(tǒng)還可以手動(dòng)控制，在非供料時(shí)間只要按下啟動(dòng)按鈕設(shè)備就正常運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)供料，當(dāng)槽滿后，飼料接觸傳感器，便會(huì)自動(dòng)停止。賽盤料線是目前豬場(chǎng)使用最廣泛，也是自動(dòng)化供料系統(tǒng)比較成熟的一套設(shè)備，適用于母豬舍、育肥舍、保育舍等任何豬舍。自動(dòng)供料系統(tǒng)飼料輸送方式分為可循環(huán)輸送的鏈盤式、直線輸送的絞龍式、鏈盤聯(lián)合輸送的組合式3種，可以根據(jù)不同豬場(chǎng)的生產(chǎn)布局及飼喂需求，因地制宜地設(shè)計(jì)不同的飼料輸送系統(tǒng)，用最小的成本將飼喂系統(tǒng)的效能最大化。

1.3 自動(dòng)精確喂料系統(tǒng)

自動(dòng)精確喂料系統(tǒng)（如圖2所示）由自動(dòng)喂料站、喂料傳感器、無線射頻電子耳標(biāo)、投料中心PLC控制器、觸摸屏模塊、電機(jī)與對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器、無線通信模塊組成。自動(dòng)喂料站包含自動(dòng)稱重電子秤、無線電子識(shí)別器、料槽及開與關(guān)設(shè)備。無線射頻識(shí)別技術(shù)為每一頭豬只建立身份檔案，“一豬一標(biāo)”，豬只進(jìn)入無線射頻識(shí)別區(qū)域即可自動(dòng)識(shí)別豬只身份，調(diào)出該豬只的檔案。紅外傳感器及稱重傳感器在豬只采食過程中完成豬只體溫測(cè)量和體重測(cè)量并向系統(tǒng)上傳該只豬的體溫及體重，以此為依據(jù)判斷豬只健康狀況，使用全機(jī)械的入口門控制實(shí)現(xiàn)豬只的隔離飼喂。1個(gè)自動(dòng)喂料站可對(duì)應(yīng)飼喂10頭豬，每一欄育肥豬根據(jù)豬頭數(shù)在系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)喂料間個(gè)數(shù)。根據(jù)每頭豬的體重及采食情況，做到定量、定時(shí)、精確飼料配方投料。當(dāng)豬只進(jìn)入喂料間，掃描到該豬只的身份信息后，喂料間站門關(guān)閉，其他豬只無法進(jìn)入飼喂站，無線射頻耳標(biāo)識(shí)別到該豬只的身份信息后調(diào)出該豬只的檔案信息，同時(shí)豬只進(jìn)入飼喂間后電子秤自動(dòng)測(cè)量該豬只體重并上傳系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)該豬只的當(dāng)前體重和歷史檔案信息科學(xué)計(jì)算出該豬只此次采食所需的飼料量，計(jì)算完成后，投料中心控制器自動(dòng)投料，豬只進(jìn)行采食，在采食過程，其他豬只無法進(jìn)入飼喂站，不打擾該豬只采食，如果電子掃描識(shí)別器識(shí)別到同一耳標(biāo)，系統(tǒng)識(shí)別錯(cuò)誤，不響應(yīng)，整個(gè)飼喂過程如圖3所示。通過對(duì)豬只24 h不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控、精確的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算，解決了在群體飼養(yǎng)情況下豬只的自動(dòng)識(shí)別，采食量和體重的自動(dòng)秤取，數(shù)據(jù)資料的自動(dòng)記錄和上傳，有效、可靠、準(zhǔn)確地解決了豬生長過程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集記錄，消除了傳統(tǒng)方法的弊端。

2 智能化養(yǎng)豬管理信息系統(tǒng)

自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)的有效運(yùn)用離不開無線射頻技術(shù)，在每一個(gè)階段每一個(gè)子系統(tǒng)都運(yùn)用到無線射頻技術(shù)，無線射頻技術(shù)貫穿整個(gè)養(yǎng)殖過程。每一個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享、分析處理、整合都需要用到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)養(yǎng)殖環(huán)境實(shí)時(shí)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的快速獲取，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息交互整合和集成管理的應(yīng)用需求。該智能化養(yǎng)豬管理信息系統(tǒng)通過采用Web Service系統(tǒng)架構(gòu)完成事件信息采集與保存，同時(shí)提供訪接口。系統(tǒng)采用Web Service平臺(tái)實(shí)現(xiàn)事件信息的傳遞、數(shù)據(jù)的查詢和信息共享，企業(yè)管理人員與飼喂人員可在互聯(lián)網(wǎng)頁上查看相關(guān)信息。系統(tǒng)功能包括系統(tǒng)管理、養(yǎng)豬場(chǎng)管理、信息查詢及決策系統(tǒng)。

3 自動(dòng)化養(yǎng)豬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)化養(yǎng)豬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的硬件包括豬只所佩戴的電子耳牌（EPC-GEN2 RFID電子耳牌）、廣西貴港市西江有限公司種豬測(cè)定站、PC機(jī)、以太網(wǎng)，軟件為基于.NET、Web Service、Oracle數(shù)據(jù)庫等。系統(tǒng)登錄界面如圖4所示，不同身份人員選擇不同模塊進(jìn)入不同界面輸入賬號(hào)、密碼進(jìn)行登錄。

圖5為自動(dòng)化飼喂系統(tǒng)豬只采食測(cè)過程的監(jiān)控模塊界面，界面包括豬只身份信息，采食進(jìn)入時(shí)間、退出時(shí)間，采食前后飼料槽中飼料重量及豬只本身的體重。該界面信息在豬只采食過程中自動(dòng)測(cè)試記錄，當(dāng)待采食的佩戴電子耳標(biāo)的豬只進(jìn)入測(cè)定站無線射頻識(shí)別范圍時(shí)，系統(tǒng)能夠識(shí)別該采食測(cè)定豬只的電子耳標(biāo)身份信息，系統(tǒng)響應(yīng)后飼喂站站內(nèi)打開，豬只進(jìn)入進(jìn)行采食，采食過程中自動(dòng)電子秤重記錄該采食豬只本次采食時(shí)的體重值，同時(shí)記錄該豬只進(jìn)入測(cè)定站采食的時(shí)間和完成采食離開的時(shí)間，采食前后飼料槽中飼料的重量變化。系統(tǒng)通過傳感器技術(shù)及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖飼喂過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1 實(shí)現(xiàn)規(guī)模養(yǎng)豬喂養(yǎng)過程自動(dòng)化控制

傳統(tǒng)純?nèi)斯ゐB(yǎng)殖的方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，飼喂量無法精準(zhǔn)統(tǒng)一，而且人為干擾和豬只接觸較多，容易攜帶病毒誘發(fā)豬病、豬瘟，大大降低生產(chǎn)水平，傳統(tǒng)純?nèi)斯わ曃沟酿B(yǎng)殖方式已無法滿足現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)，采用智能化自動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備必然成為養(yǎng)豬大趨勢(shì)[3]。自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)采用“儲(chǔ)料塔+自動(dòng)供料+自動(dòng)喂料”+“信息管理系統(tǒng)”的自動(dòng)供料自動(dòng)智能飼喂裝置，從儲(chǔ)物料塔到飼喂料槽，采用密封式管道自動(dòng)下料輸送飼料，實(shí)現(xiàn)飼料計(jì)算配制、飼料供給自動(dòng)化、管理自動(dòng)化。每頭豬每日飼料投喂量能自動(dòng)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中心，數(shù)據(jù)采用報(bào)表的形式或是圖表的形式顯示，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線、飼料投放量曲線都可顯示在控制系統(tǒng)中心或是飼養(yǎng)人員手機(jī)上，方便企業(yè)飼養(yǎng)管理人員根據(jù)飼喂曲線隨時(shí)隨地判斷母豬飲食、生長是否正常，及時(shí)做相應(yīng)的處理。整個(gè)喂養(yǎng)過程無須飼養(yǎng)者進(jìn)入豬欄，可以直接在手機(jī)上或是電腦屏幕上操作，實(shí)現(xiàn)喂養(yǎng)過程自動(dòng)化。

4.2 提高生產(chǎn)效率

由于飼養(yǎng)過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此只需要2人即可管理一個(gè)規(guī)模為750頭的豬場(chǎng)，飼養(yǎng)管理人員工作壓力普遍較小[4]。配種、轉(zhuǎn)群、觀察處理等成為飼養(yǎng)員的主要工作，并且每天工作時(shí)間平均不超過1 h，整個(gè)生產(chǎn)中人為因素的影響降到最低，有效避免豬瘟傳染，對(duì)群養(yǎng)豬的每個(gè)個(gè)體實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化管理，大幅度提高生產(chǎn)效率。

4.3 發(fā)展前景

為了滿足日益增長的豬肉數(shù)量和豬肉品質(zhì)的需求，以及動(dòng)物福利和環(huán)境保護(hù)等方面的要求，養(yǎng)豬企業(yè)需采用群養(yǎng)模式將豬只從限位欄中解放出來，讓豬只可以自由活動(dòng)、采食，以提高豬只健康水平和豬肉品質(zhì)。隨著養(yǎng)豬業(yè)向集約化、規(guī)?；?、信息化的方向發(fā)展，自動(dòng)化智能化設(shè)備在養(yǎng)豬業(yè)的應(yīng)用將會(huì)越來越普遍[5]，通過應(yīng)用先進(jìn)的人工智能控制系統(tǒng)、無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)及數(shù)據(jù)管理技術(shù)等新技術(shù)、新手段實(shí)現(xiàn)群養(yǎng)豬只的自動(dòng)化、智能化、精確化養(yǎng)殖與管理。該自動(dòng)化智能化精確喂養(yǎng)系統(tǒng)能夠顯著提高養(yǎng)豬場(chǎng)豬的管理水平，降低飼料成本、用人成本，提高養(yǎng)豬場(chǎng)整體經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

本文針對(duì)當(dāng)前我國生豬養(yǎng)殖規(guī)模不斷增大，用工難、飼喂安全等問題逐步顯現(xiàn)的基本國情，傳統(tǒng)人工飼喂方式在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中舉步維艱，在此背景下，提出采用豬場(chǎng)自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)，闡述系統(tǒng)組成及原理，分析其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。豬場(chǎng)自動(dòng)化智能化精確飼喂系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)精確飼喂，大大提高我國生豬養(yǎng)殖的質(zhì)量和生產(chǎn)效益，增強(qiáng)我國豬業(yè)養(yǎng)殖競(jìng)爭(zhēng)力，必然會(huì)成為養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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