淺談母豬羣養機械裝備的研發論文

在母豬管控工作站內根據飼餵規模設置若干採食站，採食站的進口朝向母豬休息區，出口朝向封閉的分離通道。在採食站內設置RFID耳標的讀取裝置、程控定量飼餵裝置和噴色裝置，這3個裝置通過中間服務器連接到中央管理計算機上。飼餵裝置與飼料輸送管道相連。在母豬管控工作站之間設置若干公豬站，在公豬站內放入公豬。公豬站朝向母豬休息區的方位上設置供母豬訪問公豬的窗口，讓母豬和公豬可以相望並聞到氣息；在該位置上設置母豬發情信息射頻採集器，將所採集的不同母豬的訪問時間、頻率和停留時間信息發送給中央管理計算機。中央管理計算機記錄、分析母豬的發情指數，調整飼餵參數。在分離通道上設有分離門裝置，分離門裝置的出口有兩個通道，通道之一與隔離區相通，以分離發情或有異常狀況的母豬；通道之二與母豬休息區相通，讓正常母豬回到休息區。兩個通道的開閉由一個選通門控制，而選通門由電機自動控制。當母豬需要採食進入採食站時，採食站內的耳標讀取裝置立刻讀取該母豬的身份信息併發送給中間服務器或中央管理計算機，中央管理計算機根據母豬的身份、實時記錄的母豬各項信息和管理者設定的數據，分析母豬的身體狀況並運算出該豬需要的進食量，繼而對下料控制器發出控制指令爲該豬投放相應種類和數量的飼料；同時向噴色裝置發出指令，對需要分離的母豬噴墨標記；母豬採食完畢後，離開飼餵站時，計算機根據該母豬的信息自動控制分離門裝置，選擇打開哪條通道讓該母豬進入休息區或隔離區。如此循環，實施對羣養母豬的自動化、智能化飼養管理。同時，系統獲取豬羣的其他信息進行統計運算，爲養豬企業管理人員提供企業運營分析所需的精確數據。

9ZMQ－128智能型母豬羣養管理系統的高級機械部分主要是採食站，採食站由進入通道及入口門裝置、飼餵裝置、離開通道及出口門裝置和噴色裝置等組成，如圖2［3］所示。

1進入通道及入口門裝置

爲了避免母豬之間爭搶飼料，並保證母豬在採食過程中不受其他母豬的影響，在採食站中需設計進入通道以及入口門裝置。通過進入通道及入口門，母豬可逐個有序地進入採食站進行採食。當1頭母豬通過入口門進入採食通道後，入口門隨即關閉鎖止，以防其他母豬進入干擾。當母豬採食完畢離開採食站後，入口門消除鎖止，以備下一頭母豬進入採食。

進入通道由兩側的金屬管條和活動側板圍成。通道的入口設有電動入口門裝置。電動入口門裝置由門框、活動門、門鎖和門鎖控制器等構成，如圖3［4］所示。門鎖控制器控制門鎖的開啓和鎖止狀態，門鎖則控制活動門能否被打開。活動門設有左右兩扇，每扇活動門由轉軸杆、橫杆、輪杆、轉輪和擋塊組成，如圖4［4］所示。左邊活動門通過其轉軸杆的兩端安裝在左邊門框的前側，右邊活動門通過其轉軸杆的兩端安裝在右邊門框的後側。橫杆連接在轉軸杆的上端，長度等於1/2通道的寬度，橫杆頂部設有擋塊。5根輪杆以相同的間隔固定在轉軸杆上，各輪杆的長度相同且大於1/2通道寬度，小於通道寬度（若其長度過短則容易卡住母豬身體），輪杆的自由端均裝有轉輪，轉輪的轉軸豎直設置，轉輪可自由轉動。轉軸杆和橫杆所在的平面位於門框平面內，與各輪杆所在的平面成角度設置，因而左右兩扇活動門的輪杆所在平面之間有一定的間隔。左右兩扇活動門可向兩個不同方向打開，左門向外，右門向裏，左右兩扇活動門之間由回位彈簧連接，處於常閉狀態。門鎖安裝在門框上樑的中間。門鎖包括兩套相對設置的卡銷裝置、1個託板、1個託板杆，每套卡銷裝置包括直角梯形塊、支撐塊和轉軸等，如圖5［4］所示。直角梯形塊靠近下底邊的直角位處設有轉軸孔，靠近上底邊的斜角位處設有凸柱，直角梯形塊與支撐塊相對間隔平行設置，轉軸的一端固定在支撐塊上，另一端安裝在直角梯形塊的轉軸孔內，兩套卡銷裝置中的直角梯形塊的斜邊相對設置；託板安裝在每套卡銷裝置的直角梯形塊與支撐塊之間，且位於兩凸柱的下方。兩套卡銷裝置的上方設有蓋板，蓋板固定在門框上樑上，支撐塊固定在蓋板上，支撐塊的下部設有橡膠墊。託板杆固定在託板上，託板杆上部穿過一安裝在門框上樑中的套筒，託板杆可沿套筒上下運動，託板杆的上半部分設有螺紋，在卡銷裝置的下面設有防護板，在防護板上設有金屬傳感器。門鎖控制器安裝在門鎖的上方，包括偏心輪、直流電機、控制槓桿、金屬探測器和紅外傳感器等，如圖6［4］所示。偏心輪位於控制槓桿後端部的正上方，偏心輪由直流電機驅動。控制槓桿的前端部設有一通孔，託板杆穿過該通孔，控制槓桿通過螺絲固定在託板杆上，螺絲可調節控制槓桿在託板杆上的相對位置，從而調節託板杆上下運動的幅度。控制槓桿中部設有槓桿支點杆；控制槓桿的後端旁邊設有紅外傳感器，用於感應後門打開的幅度，從而控制系統關門的時間。在直流電機上設有金屬探測器，金屬探測器用於檢測偏心輪轉動的角度。進入通道的後端上方設有噴色裝置，噴色裝置包括電機泵和若干墨盒，墨盒中裝有不同顏色的墨水，墨盒上設有噴嘴，電機泵連接墨盒。在進入通道的後端可設置稱重裝置以獲得母豬體重。

當採食站內未有豬隻進入時，偏心輪壓在控制槓桿上，控制槓桿繞槓桿支點提起託板杆，託板杆向上提起託板，託板拉動直角梯形塊上的凸柱，直角梯形塊繞轉軸旋轉，直角梯形塊的斜角向上提起，門鎖處於開啓狀態，入口門可以被母豬拱開。當母豬需進入採食站時，可從兩扇活動門的間隔中找到着力點，先拱開左邊的活動門向外打開，隨後再拱開右邊的活動門向裏打開。當紅外傳感器感應到右邊的活動門已經離開門鎖的控制區域時，控制系統啓動直流電機工作，帶動偏心輪轉過一個角度，使偏心輪的短徑部分接觸控制槓桿；當金屬探測器檢測到偏心輪轉動了合適的角度後，控制系統使直流電機停止工作；於是託板杆和託板在重力的作用下下落，直角梯形塊的斜角也在重力的作用下繞轉軸轉動，門鎖處於鎖止狀態。此時母豬身體仍在通過中，兩扇活動門仍處於打開狀態，回位彈簧將兩扇活動門往回拉，設置在左邊活動門上的塑料輪緊貼在母豬身上，並在母豬身上滾動，既可以避免門打傷母豬，又可以驅趕母豬進入通道，直到母豬全身通過後，左邊活動門緊貼母豬臀部柔和地關閉，防止下一頭母豬緊跟着進入。在回位彈簧的拉力作用下，左邊活動門橫杆頂部的擋塊擠壓直角梯形塊的直角邊，使直角梯形塊的斜角繞轉軸向上轉動，左邊活動門回到直角梯形塊和支撐塊之間，直角梯形塊在重力的作用下再次下落，斜角再次繞轉軸向下轉動，直到託板頂住凸柱，直角梯形塊不能再向下轉動；此時左邊活動門的橫杆被卡在斜角和支撐塊之間，即左邊活動門被鎖住。當豬完全進入時，右邊活動門在回位彈簧拉力作用下，重複左邊活動門的關門動作，直至被完全鎖住。當採食站中的母豬吃完飼料離開採食站後，控制系統將重新打開門鎖，允許另一頭母豬進入。當系統檢測到進入採食站的母豬有異常情況時，噴色裝置上的電機泵將啓動，驅動墨盒，給異常母豬噴上某一的顏色，爲後續的管理帶來方便。在母豬進食過程中，稱重裝置將測量母豬的體重併發送給中央管理計算機。

2飼餵裝置

飼餵裝置是9ZMQ－128智能型母豬羣養管理系統的重要部分，用於自動定量供給飼料，實現母豬單體精確飼餵。

飼餵裝置主要包括儲料漏斗、下料控制器、進食料槽和支架等，如圖7［3］所示。飼餵裝置設有兩套儲料漏斗及其下料控制器，儲料漏斗安裝在支架上，每個儲料漏斗上方設有飼料輸送管道，當儲料漏斗中的飼料儲量低於某個位置時，飼料輸送管道便自動送料進來。下料控制器安裝在儲料漏斗的出料口處。進食料槽安裝在在支架下部的一側，進食料槽上設有接料口與進食開口，進食料槽的接料口置於下料控制器的下方，進食開口朝向外側。在進食料槽的外側設有感應母豬RFID電子耳牌信息的天線和天線反射板，天線反射板用於防止信號干擾。進食料槽旁的支架上設置有供水管，供水管上依次安裝有限流閥和電磁閥，供水管的出水口連接在進食料槽的內側壁上。下料控制器是智能型母豬羣養管理系統的核心機械部件，優化設計的關鍵是自動計量和精確供料。下料控制器主要由隔板、外殼、環體葉輪和轉軸等零部件組成，如圖8［5］所示。隔板是一個開有中心通孔和扇形進料口的圓形薄板。外殼是一個頂部敞開、底部開有中心通孔和扇形下料口的圓柱桶。環體葉輪由圓環體、均布的'4根葉片、由葉片分隔成的4個扇形配料格和中心軸孔構成，如圖9［5］所示。在轉軸上均布着4根用於撥動飼料的撥動片和兩根用於攪動飼料的攪動杆。隔板的外徑、環體葉輪的外徑與外殼的內徑相等，隔板、環體葉輪與外殼同軸安裝在外殼內，隔板安裝在外殼的頂部。轉軸從上而下穿過隔板的中心通孔，安裝在環體葉輪的中心軸孔內，下端穿過外殼底部的中心通孔伸出外殼，上端位於儲料漏斗的下部。轉軸通過傳動皮帶由電動機驅動。進料口、下料口和配料格的形狀大小相同。進料口與下料口錯開對稱設置，環體葉輪靜止時進料口與下料口分別對應於一個配料格。環體葉輪的轉動通過脈衝控制方式來控制，從而實現環體葉輪每次停止時，下料口與進料口分別完整對應於一個配料格，進料口、下料口、配料格三者形成一個不直接連通的下料通道。

當配帶有RFID耳標的母豬進入採食站的進食料槽旁時，進食料槽外側的感應天線立刻感應該母豬的身份信息併發送給中央管理計算機；中央管理計算機根據母豬的身份、各種生理信息、進食次數和管理者設定的數據等運算出該豬當次需要的飼料種類和飼餵量，並傳輸給中間控制器；中間控制器把該飼餵量轉換成控制電機轉動需要的脈衝數，從而控制電機轉動，帶動下料控制器旋轉；飼料從下料控制器的進料口落到配料格，在環體葉輪的旋轉帶動下，從下料口經下料通道落到進食料槽的接料口，最後落到進食料槽中供母豬食用。上述飼餵裝置優化設計的特點是，可針對母豬不同生理階段的需要供給兩種不同的飼料；儲料漏斗安裝位置較低，可人工加料，更適合國內情況；在食槽一側安裝自動供水裝置，可加水混合乾料等。

3離開通道及出口門裝置

離開通道以及出口門裝置用於引導採食後的母豬有序離開採食站。離開通道及出口門裝置由圍欄和兩道逆止門裝置組成，如圖10［3］所示。兩道逆止門裝置只能由進口向出口方向開啓。第1道逆止門裝置安裝在離開通道的進口端，是一扇豎直柵欄式的合頁門，由柵欄門、拉桿1、回位彈簧1、擋塊和減震皮帶等組成。拉桿1橫跨在通道前端頂部且固定在兩側的圍欄上，柵欄門與一側的圍欄鉸接，在對應的另一側圍欄上設有截止柵欄門轉動的擋塊，擋塊內側設有減震皮帶。回位彈簧的兩端安裝在柵欄門和拉桿1上。第2道逆止門裝置安裝在離開通道的出口端，是兩扇門板式的合頁門，由2扇門板、拉桿2、回位彈簧2、擋杆和減震墊等組成。兩扇門板分別鉸接在通道兩側的圍欄上，每一扇門板與拉桿2之間均設有回位彈簧。檔杆橫跨並固定在通道兩側的圍欄之間，每一扇門板與檔杆之間均設有減震橡膠墊，在門板開啓時與兩側圍欄接觸的位置上也設有減震橡膠墊，防止合頁門開啓後硬性碰撞圍欄。離開通道的中央設有一防臥杆，可防止母豬躺在通道處睡覺，保持通道的暢通。安裝上述離開通道以及出口門裝置的採食站，可用於未設置分離通道的養豬場，使養豬場結構簡單化。若養豬場設有分離通道，則採食站的離開通道可設計成不裝出口門的簡單通道，但分離通道上需設置分離門裝置。

通過3年來的測試、應用表明，9ZMQ－128智能型母豬羣養管理系統總體方案設計合理、技術先進、自動化程度高、功能實用、結構簡單、安裝移動靈活、易於維護，主要技術和機械裝備已獲得中國發明專利或實用新型專利。9ZMQ－128智能型母豬羣養管理系統於2009年推出市場，現已列入我國農機購置補貼產品目錄，已被多家現代化規模養豬場購置使用，工作可靠、運轉穩定、故障率低、性價比高，在生產中取得了較好的經濟效益，推廣應用前景廣闊。