規模化養豬場自動化智能化精確飼喂系統設計與應用

覃榮剛 李日華 韋麗嬌 黃月芹 李明

【關鍵詞】規模化;自動化喂養;精確飼喂

【中圖分類號】S817.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）07-0055-03

0 前言

隨著我國經濟水平的日益提高及人們生活水平的不斷改善，人們已不滿足于溫飽現狀，對生活品質也有了一定的追求，對豬肉的需求量日益增長，而且對豬肉的口感和品質也有一定的要求。因此，對于生豬養殖行業而言，傳統的養殖已經遠遠無法滿足日益增長的豬肉量生產需要，迫切需要尋求一個更為科學和高效的養殖方式，既滿足人們對豬肉量增長的需求，也注重豬肉品質的提升。本文針對我國當前生豬養殖的實際困難，豬肉量與品質的需求，養豬場規模不斷增大，用工難、飼喂安全的問題逐步顯現，傳統人工飼喂方式在大規模生產環境中舉步維艱，提出設計了規模化養豬場自動化智能化精確飼喂系統，該自動化智能化精確飼喂系統可實現全自動精確飼喂，大大提高生產效率，同時由于精確飼喂，因此豬肉品質得到一定程度的提高，自動化智能化精確飼喂養殖模式必然會成為養豬大趨勢[1]。

1 系統原理及總體設計

自動化智能化精確飼喂系統是以現代計算機網絡技術作為控制中心，飼喂終端內部配置有多種傳感器，為電腦提供相應的數據支持，計算機根據豬的營養水平進行科學的公式運算，將各個數據得到有效處理和運算后，將處理結果下發給飼喂器的機電部分，然后進行飼料投喂發給飼喂器的機電部分。自動化喂養系統由豬場儲料塔、自動化供料系統（即料線系統）和自動精確喂料系統組成[2]，系統總體設計圖如圖1所示。

1.1 豬場儲料塔

豬場儲料塔又叫飼料儲存塔，是一種運用于規模化、集約化的現代化大型養殖場的飼料存儲設備，在儲料塔出料口配備輸料設備，可自動定時向豬舍內輸送飼料。儲料塔由料倉主體、翻蓋、爬梯、立柱等部分組成，料塔上部一般為圓柱體，下部為錐形體，下錐部分設有透視孔，可察看料倉料位。料塔主要用來儲存干粉料或顆粒狀飼料。按制作材料劃分，可分為鍍鋅料塔、碳鋼儲料塔、玻璃鋼儲料塔等。此外，根據儲料容積大小劃分，還可以分為很多型號。不同材料和工藝的儲料塔，其特點也不同，經過電鍍涂層處理的儲料塔使用壽命長，40°料塔倉頂為料塔提供了更大的強度和容量，還可防止雨水進入料倉，底部設計為漏斗形狀，為飼料輸送提供條件，上方做成活動倉蓋，可在地面上對料倉進行開啟、關閉和鎖住操作，為方便工人觀察、安裝、維修料塔，儲料塔側梯增加防滑設計，安全可靠。養殖場使用儲料塔可實現豬料自動供料，降低用工成本;實現定量供食，避免因人工飼喂采食量不一致而導致豬只營養不均、發育不良;設計飼料回收裝置，減少不必要的飼料浪費;智能化信息管理系統方便養殖場的日常管理;封閉式投料設計，可以減少老鼠蒼蠅等對飼料的污染;有利于提高養殖場的衛生水平和養殖健康，降低養殖成本。

1.2 自動化供料系統

豬場自動化供料系統由驅動電機、輸送料線、控制箱、定量筒組成。其中，包含轉角輪、料位感應器、絞龍等其他配件。豬場供料線原理：在三相交流電動機的帶動下，絞龍運動，在絞龍運動的過程中帶動飼料一起運動，飼料從儲料塔傳送到豬舍內下料機構。供料線管道從豬只采食的下料機構上面經過，在每一個下料機構食槽位置，留有一個下料口。飼料在絞龍的帶動下，自動流入食槽中。輸料時間可以在系統中心設定，每天可以設置多個時間段供料，到供料時間系統自動啟動三相交流電動機，帶動刮板鏈條，開始輸料。輸料完成后，系統可以自動切斷三相交流電源，停止輸料。供料系統還可以手動控制，在非供料時間只要按下啟動按鈕設備就正常運轉實現供料，當槽滿后，飼料接觸傳感器，便會自動停止。賽盤料線是目前豬場使用最廣泛，也是自動化供料系統比較成熟的一套設備，適用于母豬舍、育肥舍、保育舍等任何豬舍。自動供料系統飼料輸送方式分為可循環輸送的鏈盤式、直線輸送的絞龍式、鏈盤聯合輸送的組合式3種，可以根據不同豬場的生產布局及飼喂需求，因地制宜地設計不同的飼料輸送系統，用最小的成本將飼喂系統的效能最大化。

1.3 自動精確喂料系統

自動精確喂料系統（如圖2所示）由自動喂料站、喂料傳感器、無線射頻電子耳標、投料中心PLC控制器、觸摸屏模塊、電機與對應驅動器、無線通信模塊組成。自動喂料站包含自動稱重電子秤、無線電子識別器、料槽及開與關設備。無線射頻識別技術為每一頭豬只建立身份檔案，“一豬一標”，豬只進入無線射頻識別區域即可自動識別豬只身份，調出該豬只的檔案。紅外傳感器及稱重傳感器在豬只采食過程中完成豬只體溫測量和體重測量并向系統上傳該只豬的體溫及體重，以此為依據判斷豬只健康狀況，使用全機械的入口門控制實現豬只的隔離飼喂。1個自動喂料站可對應飼喂10頭豬，每一欄育肥豬根據豬頭數在系統設置自動喂料間個數。根據每頭豬的體重及采食情況，做到定量、定時、精確飼料配方投料。當豬只進入喂料間，掃描到該豬只的身份信息后，喂料間站門關閉，其他豬只無法進入飼喂站，無線射頻耳標識別到該豬只的身份信息后調出該豬只的檔案信息，同時豬只進入飼喂間后電子秤自動測量該豬只體重并上傳系統，系統根據該豬只的當前體重和歷史檔案信息科學計算出該豬只此次采食所需的飼料量，計算完成后，投料中心控制器自動投料，豬只進行采食，在采食過程，其他豬只無法進入飼喂站，不打擾該豬只采食，如果電子掃描識別器識別到同一耳標，系統識別錯誤，不響應，整個飼喂過程如圖3所示。通過對豬只24 h不間斷實時監控、精確的數據采集和計算，解決了在群體飼養情況下豬只的自動識別，采食量和體重的自動秤取，數據資料的自動記錄和上傳，有效、可靠、準確地解決了豬生長過程數據的自動采集記錄，消除了傳統方法的弊端。

2 智能化養豬管理信息系統

自動化智能化精確飼喂系統的有效運用離不開無線射頻技術，在每一個階段每一個子系統都運用到無線射頻技術，無線射頻技術貫穿整個養殖過程。每一個子系統數據的共享、分析處理、整合都需要用到互聯網技術及數據庫管理技術，從而實現對各個養殖環境實時養殖數據的快速獲取，通過互聯網技術實現信息交互整合和集成管理的應用需求。該智能化養豬管理信息系統通過采用Web Service系統架構完成事件信息采集與保存，同時提供訪接口。系統采用Web Service平臺實現事件信息的傳遞、數據的查詢和信息共享，企業管理人員與飼喂人員可在互聯網頁上查看相關信息。系統功能包括系統管理、養豬場管理、信息查詢及決策系統。

3 自動化養豬系統的設計與實現

自動化養豬系統的實現應用的硬件包括豬只所佩戴的電子耳牌（EPC-GEN2 RFID電子耳牌）、廣西貴港市西江有限公司種豬測定站、PC機、以太網，軟件為基于.NET、Web Service、Oracle數據庫等。系統登錄界面如圖4所示，不同身份人員選擇不同模塊進入不同界面輸入賬號、密碼進行登錄。

圖5為自動化飼喂系統豬只采食測過程的監控模塊界面，界面包括豬只身份信息，采食進入時間、退出時間，采食前后飼料槽中飼料重量及豬只本身的體重。該界面信息在豬只采食過程中自動測試記錄，當待采食的佩戴電子耳標的豬只進入測定站無線射頻識別范圍時，系統能夠識別該采食測定豬只的電子耳標身份信息，系統響應后飼喂站站內打開，豬只進入進行采食，采食過程中自動電子秤重記錄該采食豬只本次采食時的體重值，同時記錄該豬只進入測定站采食的時間和完成采食離開的時間，采食前后飼料槽中飼料的重量變化。系統通過傳感器技術及現代互聯網技術實現養殖飼喂過程的實時監控。

4 應用優勢

4.1 實現規模養豬喂養過程自動化控制

傳統純人工養殖的方式不僅勞動強度大，飼喂量無法精準統一，而且人為干擾和豬只接觸較多，容易攜帶病毒誘發豬病、豬瘟，大大降低生產水平，傳統純人工飼喂的養殖方式已無法滿足現代大規模生產，采用智能化自動化養殖設備必然成為養豬大趨勢[3]。自動化智能化精確飼喂系統采用“儲料塔+自動供料+自動喂料”+“信息管理系統”的自動供料自動智能飼喂裝置，從儲物料塔到飼喂料槽，采用密封式管道自動下料輸送飼料，實現飼料計算配制、飼料供給自動化、管理自動化。每頭豬每日飼料投喂量能自動傳輸到控制系統中心，數據采用報表的形式或是圖表的形式顯示，所有生產數據曲線、飼料投放量曲線都可顯示在控制系統中心或是飼養人員手機上，方便企業飼養管理人員根據飼喂曲線隨時隨地判斷母豬飲食、生長是否正常，及時做相應的處理。整個喂養過程無須飼養者進入豬欄，可以直接在手機上或是電腦屏幕上操作，實現喂養過程自動化。

4.2 提高生產效率

由于飼養過程全部實現自動化，因此只需要2人即可管理一個規模為750頭的豬場，飼養管理人員工作壓力普遍較小[4]。配種、轉群、觀察處理等成為飼養員的主要工作，并且每天工作時間平均不超過1 h，整個生產中人為因素的影響降到最低，有效避免豬瘟傳染，對群養豬的每個個體實現了高度的自動化管理，大幅度提高生產效率。

4.3 發展前景

為了滿足日益增長的豬肉數量和豬肉品質的需求，以及動物福利和環境保護等方面的要求，養豬企業需采用群養模式將豬只從限位欄中解放出來，讓豬只可以自由活動、采食，以提高豬只健康水平和豬肉品質。隨著養豬業向集約化、規模化、信息化的方向發展，自動化智能化設備在養豬業的應用將會越來越普遍[5]，通過應用先進的人工智能控制系統、無線通信技術、傳感器技術及數據管理技術等新技術、新手段實現群養豬只的自動化、智能化、精確化養殖與管理。該自動化智能化精確喂養系統能夠顯著提高養豬場豬的管理水平，降低飼料成本、用人成本，提高養豬場整體經濟效益。

5 結語

本文針對當前我國生豬養殖規模不斷增大，用工難、飼喂安全等問題逐步顯現的基本國情，傳統人工飼喂方式在大規模生產環境中舉步維艱，在此背景下，提出采用豬場自動化智能化精確飼喂系統，闡述系統組成及原理，分析其應用優勢。豬場自動化智能化精確飼喂系統可實現全自動精確飼喂，大大提高我國生豬養殖的質量和生產效益，增強我國豬業養殖競爭力，必然會成為養豬產業發展的趨勢。

參 考 文 獻

[1]余海波.規模化養豬場的養豬設備與科學應用[J].浙江畜牧獸醫，2015（5）：23-24.

[2]洪雨.養豬場自動飼喂與環境控制系統設計[D].杭州：杭州電子科技大學.

[3]陳濤，曾勇慶，陳偉.智能化設備在規模化豬場中的應用[J].豬場建設，2020（2）：89-95.

[4]Egea M，Linares M B，Garrido M D，et al.Feed-

ing Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassand Meatquali-

ty[J].MeatSci，2015（111）：78-84.

[5]張榮波，李煥烈.我國養豬機械設備發展概況及前景 [J].養豬，2011（1）：49-53.