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智能化畜禽养殖笼的设计研究

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摘要：为增强饲料投放的精准化及智能化，基于Triz理论设计一种智能化畜禽养殖笼。介绍智能化畜禽养殖笼的设计思路，以及笼体和控制、饲料、饮水供给系统的设计。由控制系统控制工作部件自动作业，实现对饲料投放量的精准控制。

关键词：畜禽养殖;智能化;自动控制;模块化

中图分类号：S817.3????文献标识码：A????文章编号：1674-1161（2019）06-0014-03

近年来，随着畜禽养殖业的迅猛发展，养殖过程趋向全程机械化及智能化，以降低人工成本和减少疫病。目前，养殖场饲料机械化投放主要有投料机车和固定投放式2种。其中，投料机车单体体积较大，需要人工辅助完成，很难精准控制;固定投放设备普遍采用铺设管道定点投放方式，存在基建时间长、铺设后难以变更等问题。且这2种方式成本较高，不适用中小型养殖场。为满足中小型畜禽养殖的自动化喂养模式，增强饲料投放的精准化及智能化，降低设备购置费用和铺设成本，研制智能化程度、作业精度高且成本较低的自走式畜禽饲料投放设备势在必行。为填补这一空缺，基于Triz理论和借鉴工业生产运输投放管理设备的运行方式，设计一种智能化畜禽养殖笼，以满足中小型养殖场的实际需求。

1 养殖笼设计思路

养殖笼可放置在庭院及养殖厂房内，用于常规畜禽养殖;也可放置在稻田边，用于鸭稻共作生态养殖。养殖笼将每部分模块化，方便拆装。养殖过程实现智能化控制，可通过控制系统设定参数，也可通过遥控器或直接在主控制盒上操作控制。笼内投料机在吊装轨道上自动行走，自动添装饲料，可根据用户设定定时、定量精准投放，是一种可实现无人职守、自动控制的畜禽养殖设备（见图1）。笼体框架为整个养殖笼的基础，其余部分都安装固定在笼体上。其中，主控制箱及预装料箱安装在侧框架上，供电线路、导轨、料槽、水槽等安装在后框架上，养殖笼门及开合驱动电机安装在前框架上，太阳能板固定在上盖的一侧。

2 养殖笼主要工作部分设计

养殖笼由养殖笼体、供电系统、控制系统、饲料供应系统、饮水供给系统等部分组成，详见图2。各部分承担不同的养殖作业功能。

2.1 养殖笼体

养殖笼体由方管、角钢、筛网等材料经加工、焊合、组装而成，分为底板、上盖、前框架、后框架、侧框架、支撑底脚等部分。各部分根据功能要求采用不同的结构（见图3、图4），但各部分尺寸固定，方便养殖笼体的模块化安装。养殖笼体拼装组合时，左右侧框架各1个，底板、上盖、前框架、后框架各1个。可根据需求选择不同的组数拼接，支撑底脚的数量相应发生变化。

2.2 供电系统

供电系统由太阳能板、蓄电池、输电线路等部分组成。太阳能板将太阳能转化成电能传输给蓄電池并储存起来。蓄电池通过输电线路给各工作部件供电。蓄电池他控制系统的主控制放置于控制配电箱内。给投料机供电的输电线路采用3P无接缝滑触线结构，保证养殖笼结构紧凑，以及投料机运行时供电线路无折叠刮碰，安全、畅通。

2.3 控制系统

控制系统主要由主控制盒（见图5）和各种传感器组成，设定好的系统程序对各工作部件发出指令使其完成相应动作，从而实现该养殖笼在畜禽养殖过程中的自动控制作业功能。传感器传输信号给控制系统，以确定工作部件开始动作或者结束动作。例如，给出喂水指令时，系统控制饮水供应系统工作，水泵开始作业，向水槽中注入饮用水，若水位高度达到传感器所在位置时，传感器给系统输送信号，控制水泵停止供水作业。

2.4 饲料供应系统

饲料供应系统主要由预装料箱、投料机（图6）、行走机构（图7）和轨道等部分组成。预装料箱内充满饲料后，先向投料机箱体内充装饲料，装填量由投料机箱体上的传感器控制;投料机挂接在行走机构上，行走机构在轨道上匀速行走，边行走边向料槽内均匀投放饲料，投料时间及数量由系统控制。根据不同养殖要求，也可通过系统程序控制投料机，进行定点或定区域饲料投放。

2.5 饮水供应系统

饮水供应系统由进水管、水泵、输水管和水槽组成，主要功能是为养殖笼内畜禽提供饮用水。水泵工作时，通过进水管将外部水桶或水箱内的水吸入，再通过输水管输送到水槽内供养畜禽饮用。水泵作业由控制系统控制。

3 结论

养殖笼适用于中小规模的畜禽养殖，其作业过程由控制系统设定好的程序控制各工作部件自动化作业，可减少养殖作业时的人工投入，降低养殖成本，还可实现对饲料投放量的精准控制。形成科学化、自动化的养殖模式，填补中小型畜禽养殖场的机械化及自动化程度不高的空缺。

收稿日期：2019-11-03

基金项目：中小型畜禽养殖场智能化投料技术研究与应用（20170040）

作者简介：董向辉（1978—），男，工程师，从事农业机械化方面的研究工作。

参考文献

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[4]?杜昌俸.畜禽养殖舍环境监控系统的研究[D].长春：吉林大学，2017.

Research?on?the?Design?of?Intelligent?Livestock?and?Poultry?Cage

DONG?Xianghui

（Liaoning?Institute?of?Agricultural?Mechanization，?Shenyang?110161，?China）

Abstract：?To?enhance?the?precision?and?intelligence?of?feed?delivery，?an?intelligent?livestock?and?poultry?cage?was?designed?based?on?Triz?theory.?This?paper?introduces?the?design?idea?of?intelligent?livestock?and?poultry?cage，?as?well?as?the?design?of?cage?body?and?control，?feed?and?drinking?water?supply?system.?The?control?system?controls?the?working?parts?to?operate?automatically?to?realize?the?precise?control?of?feed?quantity.

Key?words：?livestock?breeding;?intelligent;?automatic?control;?modularity

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