高架床豬場有機肥智能發酵裝置

曾睿林

我國是世界上生豬生產和消費大國，高架床養豬是目前業內最先進的養豬模式。

高架床豬舍上層養豬，下層存放豬糞尿，豬糞尿會通過水泥板或彈性螺紋鋼筋縫隙掉落到下層，從而讓欄舍保持干凈衛生，免去了為生豬、豬舍沖水的環節，減少了90%以上豬糞尿的排放。由于豬糞尿沒有沖水稀釋，于是我設計了“高架床豬場有機肥智能發酵裝置”，目的是想通過智能控制與微生物發酵技術，把豬糞尿轉化為綠色無害的生物有機肥，將污染物變成寶貴資源，為現代農業和食品衛生提供有力保障。

如圖1所示，此養豬高架床包括上層的豬圈、中間的承重墻和支柱、下層的發酵池、不銹鋼軌道、旋耕車輪、電動旋耕機構、平整挖掘機械臂、電機及控制系統，以及遙控器。下層發酵池內有由專用微生物菌群、鋸末、糠粉等組成的填料。當上層生豬的糞尿經漏糞板排至發酵池后，機械臂會對其噴灑糠粉、菌液，管理員可通過控制排氣扇，調整溫度和濕度，使發酵池達到最佳的微生物發酵條件。豬糞尿邊積聚邊發酵，當豬糞尿積聚到一定厚度，傳感器檢測到其已發酵成熟，主控制器就會指揮機械臂翻耕、平整發酵池中的填料。當豬糞尿全部發酵成熟后，填料與豬糞尿就變成了綠色環保的有機肥產品。此時，主控板會指揮機械臂和挖斗把有機肥鏟至小車里或皮帶輪上，運至倉庫中備用。

圖2所示是具有翻堆功能的電動旋耕機構，它由壓縮空氣進氣管、空氣出孔、不銹鋼旋耕葉輪、電纜及電機、旋耕車輪等組成。本機構除可對糞堆進行翻耕外，還可以增加發酵糞堆的氧氣含量，降低糞堆溫度。

圖3所示是挖肥和平整機構，它由控制機構1，鉸接軸2，回轉軸3，滾動輪4，操作桿5，挖斗6，前臂7，后臂8，具有伸縮功能的液壓缸9、10、11，能增加濕度并消除臭味的微生物溶液噴霧口12，能降低濕度的米糠或鋸末噴吹口13和無線接口14等組成。

本挖肥與平整機構的機械臂為五自由度，機械臂上裝有傳感器，可測量不同位置堆肥物料的深度，不同位置不同深度堆肥物料的溫度、含水率、氧飽和度、pH值等指標。管理員可以通過操作桿進行人工操作，也可以利用手機或遙控器進行無線操作，無線操作距離可達100米。管理員還可以利用翻耕噴氣機構、噴霧或噴糠口調整糞渣溫度、濕度和發酵程度，抑制氨氣和硫化氫等有毒物質的產生。在控制機構引導下，當糞渣腐熟成為合格的有機肥之后，挖肥與平整機構可以完成平整糞渣堆、挖出發酵成熟的有機肥等工作。

控制機構包括硬件和軟件兩部分。圖4所示為智能控制機構，由開源硬件Makeblock控制器、繼電器、傳感器、電磁閥及各種接口組成。其中，輸入部分包括藍牙傳感器、手機觸摸屏、溫濕度傳感器、氧氣傳感器、pH值傳感器、USB接口等；輸出部分包括機械臂控制器、平整電機控制器、空壓機控制閥與糠粉噴霧控制閥等。Makeblock控制器通過動力線路與繼電器及各機構的動力裝置連接并控制其動作。控制分為手動控制和遙控兩種形式，可以利用智能手機通過藍牙進行遙控。

智能控制機構軟件采取Makeblock的圖形化編程設計，該程序工作流程如圖5所示。

此有機肥智能發酵裝置是針對高架床養豬產生的高濃度豬糞尿的污染問題設計的。由于應用了多傳感器，能夠精確控制豬糞尿發酵過程的溫濕度、pH值，所以有機肥腐熟程度高；自動平整翻耕出料機構和自動控制機構的綜合運用，極大地降低了人工成本，提高了生產效能。與傳統欄舍相比，采用了該裝置的豬舍衛生條件更好，生豬疾病更少，長膘更快、成活率更高。高架床養豬還可以增加50%的飼養密度，實現機械自動化，節省飼料和人工費，提高養殖效益，具有很好的應用前景。

（指導教師 段家鐵 編 輯 白 鳥）