養(yǎng)豬場(chǎng)液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

羅 哲 王林惠 朱飛龍 尹 斌 何循來(lái)

1.湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425199；2.湖南德明農(nóng)牧裝備科技開發(fā)有限公司，湖南 永州 425199

0 引言

我國(guó)是世界上最大的豬肉生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，但我國(guó)的生豬養(yǎng)殖方式卻以散養(yǎng)為主，養(yǎng)殖機(jī)械化、自動(dòng)化、規(guī)模化程度較低［1］。近年來(lái)，隨著我國(guó)生豬存欄量銳減、豬肉價(jià)格漲幅明顯等問(wèn)題的突顯，傳統(tǒng)人工散養(yǎng)的飼喂方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段人們生產(chǎn)生活的需要，急需采用機(jī)械化與自動(dòng)化相結(jié)合的現(xiàn)代化養(yǎng)殖方式提高生豬養(yǎng)殖水平與效率［2］。

目前，我國(guó)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)液態(tài)料自動(dòng)化飼喂技術(shù)的研究和應(yīng)用與美國(guó)、加拿大等國(guó)家相比還存在一定差距［2］。我國(guó)市面上常見的生豬養(yǎng)殖飼喂系統(tǒng)多采用單泵管道輸送飼喂方式，即通過(guò)攪拌管對(duì)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(wèn)題在于，對(duì)于投喂量較大的豬場(chǎng)，因其所需要的投喂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此易出現(xiàn)飼料分層現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致各豬舍管道頭尾處的飼料營(yíng)養(yǎng)成分含量相差較大，進(jìn)而導(dǎo)致豬只營(yíng)養(yǎng)吸收不均衡，影響生產(chǎn)。此外，單泵推送通常會(huì)導(dǎo)致傳輸管道內(nèi)部殘存部分飼料，在清理管道時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量污水，形成包括豬尿、豬糞和豬舍沖洗水在內(nèi)的高濃度有機(jī)廢水，不僅增大了環(huán)保壓力，還會(huì)增加飼喂成本［4-5］。

筆者針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于養(yǎng)豬場(chǎng)的液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)，以填補(bǔ)目前國(guó)內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域的空白，并解決飼料分層及傳輸管道清理過(guò)程中易產(chǎn)生大量污水等問(wèn)題。

1 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1.1 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)主要由主罐、副罐、清水罐、主循環(huán)管、副循環(huán)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(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 主罐結(jié)構(gòu)圖

圖3 副罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.2 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)說(shuō)明

1.2.1 主罐和副罐。主罐和副罐用于制備液態(tài)飼料，其內(nèi)部均設(shè)有使飼料充分混合的攪拌組件和控制飼料導(dǎo)出量的稱量組件。

1.2.2 清水罐。清水罐的底部設(shè)有清水閥，用于控制罐體內(nèi)部水流的導(dǎo)出，并通過(guò)導(dǎo)水管與主罐和副罐連接。導(dǎo)水管上設(shè)有回水泵，導(dǎo)水管的端部設(shè)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(shè)計(jì)有控制水流進(jìn)入的主加水閥和副加水閥。清水罐內(nèi)部存留有清水，不僅能通過(guò)回水泵將導(dǎo)入導(dǎo)水管的水分別通過(guò)主加水管和副加水管回傳至主罐和副罐，還能在清洗過(guò)程中提供水源。

1.2.3 主循環(huán)管和副循環(huán)管。主循環(huán)管和副循環(huán)管分別用于主罐、副罐與導(dǎo)水管之間的連通，用于帶動(dòng)主罐、副罐內(nèi)部的飼料進(jìn)行循環(huán)，其上分別設(shè)有主循環(huán)閥和副循環(huán)閥。在液態(tài)飼料制備過(guò)程中，該系統(tǒng)通過(guò)主循環(huán)管和副循環(huán)管將未充分混合的飼料重新導(dǎo)入主罐和副罐攪拌混合，從而避免飼料結(jié)塊，提升液態(tài)飼料的質(zhì)量。

1.2.4 主清洗管和副清洗管。液態(tài)飼料在制備過(guò)程中需要充分混合，在混合過(guò)程中部分飼料會(huì)殘存在主罐和副罐的內(nèi)壁上。為避免殘存飼料干燥結(jié)塊后影響主罐和副罐的使用效果，筆者設(shè)計(jì)了清洗結(jié)構(gòu)。主清洗管和副清洗管分別用于主罐、副罐與導(dǎo)水管之間的連通，用于帶動(dòng)主罐、副罐內(nèi)部的水流進(jìn)行循環(huán)清洗。主清洗管和副清洗管上分別設(shè)有主清洗閥和副清洗閥。主清洗管和副清洗管均與導(dǎo)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(nèi)壁，將附著在罐體上的殘余液態(tài)飼料洗掉。洗掉的殘余液態(tài)飼料混合在水流中一同進(jìn)入主輸送管，經(jīng)過(guò)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(fèi)。同時(shí)，該系統(tǒng)以導(dǎo)水管為主清洗管和副清洗管獨(dú)立供水。采用該方式能夠充分提升水流對(duì)主罐和副罐內(nèi)壁的清洗效果，進(jìn)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(guò)主輸送管與主罐、副罐進(jìn)行連接。主輸送管上設(shè)有主泵和主路閥，其端部設(shè)有分別通向各個(gè)豬舍管道內(nèi)部的進(jìn)料管，每個(gè)進(jìn)料管上均設(shè)有進(jìn)料閥。主罐和副罐的下方均連接有匯流管，匯流管上分別設(shè)有主出料閥和副出料閥，此結(jié)構(gòu)能夠分別控制主罐與副罐內(nèi)部的飼料經(jīng)由匯流管導(dǎo)入主輸送管內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)單區(qū)控制，以便于配合停機(jī)檢修或物料添加。養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)部設(shè)有多個(gè)豬舍管道，從主輸送管內(nèi)部分流出多個(gè)導(dǎo)入豬舍管道內(nèi)部的進(jìn)料管，每個(gè)豬舍管道負(fù)責(zé)向多個(gè)豬欄提供飼料，每個(gè)豬欄內(nèi)均設(shè)有與進(jìn)料管相連接的傳輸管道。當(dāng)主罐和副罐內(nèi)部的液態(tài)飼料制備完畢，主輸送管上的主泵開始工作，將液態(tài)飼料導(dǎo)入主輸送管，再通過(guò)主輸送管導(dǎo)入各個(gè)豬舍管道的進(jìn)料管，最終分散至各個(gè)豬欄內(nèi)部進(jìn)行飼喂。

1.2.6 回水罐?；厮夼c導(dǎo)水管相連通?；厮薜撞吭O(shè)有回水罐導(dǎo)出閥，能夠控制回水罐內(nèi)部水流的導(dǎo)出。回水罐與豬舍管道之間通過(guò)出水管連接。出水管上設(shè)有導(dǎo)水閥，且出水管與各個(gè)豬舍管道內(nèi)部導(dǎo)入的進(jìn)料管連通，能夠進(jìn)行總體回流，從而將清洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢水輸送至回水罐內(nèi)部。采用回水罐的設(shè)計(jì)，可在飼料輸送完畢后，利用清水對(duì)殘留在管道內(nèi)部的飼料進(jìn)行清洗，清洗過(guò)程中產(chǎn)生的水流會(huì)混合殘存飼料通過(guò)管道進(jìn)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(dǎo)入豬舍管道內(nèi)部作為飼料對(duì)豬只進(jìn)行飼喂；在輸送后期，隨著清洗時(shí)間的增加，水流中的飼料含量降低，此時(shí)可通過(guò)出水管將水流重新導(dǎo)入至回水罐內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于后續(xù)進(jìn)行二次利用，降低生產(chǎn)成本。

1.3 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)使用方法

1.3.1 液態(tài)飼料制備。操作人員可利用外部水管向清水罐內(nèi)部供水，并向主罐和副罐內(nèi)部分別投入飼料。清水閥開啟后，清水罐內(nèi)部的水流在回水泵的作用下，經(jīng)由導(dǎo)水管分別導(dǎo)入主罐和副罐，而后主罐和副罐內(nèi)部的攪拌組件開始對(duì)罐體內(nèi)部的飼料進(jìn)行充分混合，將其制成液態(tài)飼料?；旌贤戤吅?，主罐出料閥和副罐出料閥開啟，飼料被導(dǎo)出至主輸送管后，在主泵的作用下進(jìn)行輸送?；亓鏖y和副罐回流閥開啟，從而使飼料在被導(dǎo)入主輸送管內(nèi)部后，經(jīng)過(guò)主循環(huán)管和副循環(huán)管的傳輸，重新導(dǎo)入至主罐和副罐內(nèi)部進(jìn)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(huán)管和副循環(huán)管上的主罐回流閥和副罐回流閥關(guān)閉，而主出料閥和副出料閥開啟，主罐和副罐內(nèi)部的液態(tài)飼料在經(jīng)由稱量組件檢測(cè)后被導(dǎo)出至主輸送管內(nèi)。通過(guò)稱量組件檢測(cè)可控制導(dǎo)出的物料量，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(guò)控制不同的進(jìn)料閥啟閉，將液態(tài)飼料輸送至各個(gè)豬舍管道內(nèi)部的進(jìn)料管內(nèi)，進(jìn)而傳輸至豬舍管道內(nèi)部各個(gè)豬欄的喂食槽內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)飼喂。飼喂完畢后，操作人員需要對(duì)整體管道進(jìn)行清洗。

1.3.3 清洗。操作人員需要開啟清水閥，將清水罐內(nèi)部的水流導(dǎo)出；水流在經(jīng)過(guò)回水泵的輸送后進(jìn)入導(dǎo)水管，而后通過(guò)導(dǎo)水管、主清洗管和副清洗管的輸送進(jìn)入主罐和副罐，對(duì)主罐和副罐內(nèi)部殘留的液態(tài)飼料進(jìn)行清洗。清洗過(guò)后，混合有飼料的水流會(huì)經(jīng)由主罐、副罐底部的主出料閥和副出料閥導(dǎo)出，并重新進(jìn)入主輸送管。此時(shí)操作人員應(yīng)打開主路閥，讓水流沿著主輸送管繼續(xù)流動(dòng)，并調(diào)節(jié)進(jìn)料閥的啟閉。當(dāng)進(jìn)料閥開啟后，水流混合飼料傳輸至出水管內(nèi)，并通過(guò)出水管輸送至回水罐內(nèi)，以便于在后續(xù)飼喂的過(guò)程中進(jìn)行回收利用，提升飼料的利用率，避免浪費(fèi)。直至導(dǎo)入回水罐的水流清澈，即表明主輸送管內(nèi)部的飼料全部被推送至回水罐內(nèi)。之后，操作人員應(yīng)關(guān)閉當(dāng)前的進(jìn)料閥，并開啟下一個(gè)進(jìn)料管上的進(jìn)料閥，用水流清洗下一根進(jìn)料管。操作人員依次操作，確保所有進(jìn)料管內(nèi)部的飼料均被推入出水管并傳輸至回水罐。此時(shí)，整個(gè)管道內(nèi)部為潔凈狀態(tài)，即完成整個(gè)裝置的清洗。

2 液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)的特性和優(yōu)勢(shì)

第一，在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中，采用主副罐輪流攪拌并輸送液態(tài)飼料的設(shè)計(jì)，能夠明顯提升飼喂效率，縮短飼喂時(shí)間，且能夠確保液態(tài)飼料充分混合，避免飼料分層，利于豬只消化吸收。同時(shí)，工作人員可通過(guò)稱量組件控制導(dǎo)出飼料量，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)飼喂，降低喂養(yǎng)成本。此外，通過(guò)水流對(duì)管道進(jìn)行清洗并回收循環(huán)使用，再輔助殺菌處理，可有效減少?gòu)U水排放量，提升節(jié)水效率。

第二，在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中，攪拌組件能夠使驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿和攪拌葉一同旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)罐體內(nèi)部的液態(tài)飼料進(jìn)行充分混合，同時(shí)提高排料的效率，縮短輸送時(shí)間。

第三，在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中，工作人員可利用稱量組件對(duì)主罐和副罐內(nèi)部的飼料進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)下料，確保各區(qū)豬舍管道內(nèi)部的飼料量統(tǒng)一均衡，降低誤差。

第四，在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中，采用菌群罐的設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)飼喂要求向液態(tài)飼料中添加益生菌，有利于豬只吸收養(yǎng)分，促進(jìn)豬只健康生長(zhǎng)。

第五，為了避免冬季氣溫過(guò)低時(shí)液態(tài)飼料結(jié)塊，筆者在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)熱水罐供給熱水，從而保證液態(tài)飼料的溫度處于恒溫狀態(tài)，避免飼料堵塞管道，同時(shí)有利于豬只吸收養(yǎng)分，減少液態(tài)飼料的分層情況。

第六，在液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)中，回流管與導(dǎo)水管連通可將清水罐內(nèi)部的水流通過(guò)回流管導(dǎo)入回水罐，從而對(duì)回水罐內(nèi)壁上附著的飼料進(jìn)行清洗，避免粘連。

第七，該系統(tǒng)利用水流將進(jìn)料管內(nèi)部殘留的液態(tài)飼料推送至出水管內(nèi)，相比于通過(guò)導(dǎo)水管和主傳輸管進(jìn)行清洗的方式，該方式能夠減少清洗時(shí)水流的消耗量和縮短傳輸時(shí)間，使液態(tài)飼料導(dǎo)入回水罐內(nèi)部存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)飼料的回收利用，降低生產(chǎn)成本。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者所設(shè)計(jì)的液態(tài)料飼喂控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，控制精準(zhǔn)，能有效解決飼料分層及清理過(guò)程產(chǎn)生大量污水的問(wèn)題，有助于大幅度提高生豬營(yíng)養(yǎng)吸收效果，增加養(yǎng)殖場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。