母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)的改進設計

龐建建，曹 翔，高繼偉

（北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

隨著我國養(yǎng)豬業(yè)規(guī)?；图s化程度的提高，豬場飼養(yǎng)管理的科技水平越來越高，傳統(tǒng)的飼養(yǎng)模式已經滿足不了現代化豬場的需求。畜牧養(yǎng)殖機械化程度的提高和福利養(yǎng)豬技術的發(fā)展及母豬的飼喂和飼養(yǎng)管理也有了很大程度的提升。越來越多的規(guī)模豬場開始應用母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)養(yǎng)豬限位欄飼養(yǎng)模式，采用母豬舍飼散養(yǎng)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(yǎng)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(tǒng)價格昂貴、維修不便；國內研制的母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)基本都存在一定的穩(wěn)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(yōu)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(tǒng)。

1 母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)的組成及工作原理

1.1 母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)的組成

母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)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(tǒng)等。如圖1。

圖1 母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)組成圖

1.2 母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)工作原理

母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)工作流程原理如圖2所示。

圖2 母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)指示燈綠色時，表示系統(tǒng)在正常運行，母豬可以進入采食。

（4）母豬進入飼喂系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的設計要求

母豬智能化飼喂系統(tǒng)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(tǒng)后，系統(tǒng)小劑量下料，如果母豬吃完這些飼料后還是不離開，系統(tǒng)就會繼續(xù)下料，直到完成系統(tǒng)設定的總飼喂量，可節(jié)約飼料。其設計要求：

（1）飼喂系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，母豬進入前，進入口門是關閉狀態(tài)，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(tǒng)，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(tài)，當母豬進入系統(tǒng)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(qū)。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(tǒng)發(fā)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)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(tǒng)、進入的母豬耳標損壞、當天采食定量完成的豬進入系統(tǒng)時，食槽盆都處于隱匿狀態(tài)，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(qū)的逗留時間，從而節(jié)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(qū)，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(tǒng)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(tǒng)的設計

飼喂管理系統(tǒng)應操作系統(tǒng)穩(wěn)定、頁面簡單、易學易用。本系統(tǒng)配備手機端移動管理系統(tǒng)，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(tǒng)數據同步更新。1臺基站顯示器可管理多臺飼喂系統(tǒng)，且操作靈活方便?；撅@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(tài)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(tǒng)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(tài)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(qū)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(yǎng)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(yǎng)的需求，減少飼料浪費，提高生產效率，對豬場的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)的使用，改變了我國限位欄式的母豬飼養(yǎng)模式，提高了動物福利水平，為養(yǎng)豬企業(yè)帶來了較好的經濟效益，推動了我國養(yǎng)豬產業(yè)和畜牧業(yè)的技術進步。隨著我們養(yǎng)豬業(yè)的規(guī)?；⒅悄芑陌l(fā)展，母豬智能化飼喂管理系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。