智能化畜禽养殖笼的设计研究

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

[1] 杨飞云，曾雅琼，冯泽猛，等.畜禽养殖环境调控与智能养殖装备技术研究进展[J].中国科学院院刊，2019，34（2）：163-173.

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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