新型履帶式豬舍板下清糞機場地作業性能試驗

李奇 許志華 史冬梅 李騰 劉怡云

摘 要： 隨著經濟發展和生活水平提高，豬肉消費量巨大，帶動規模化養豬業蓬勃發展，但豬舍糞污清理成為難題。河南牧原智能科技有限公司研發的一種履帶式豬舍板下清糞機，能夠實現自動導航作業，對豬舍板下糞污進行清理。場地作業性能測試結果表明，清潔率、生產率、導航精度和連續作業時間等主要作業質量合格，符合農機專項鑒定大綱規定要求，能替代人力作業，滿足規模化養殖場實際生產需求，節約資源成本，環境適應性強，是一種有效的清理糞污智能設備，推廣應用前景廣闊。

關鍵詞：清糞機；畜禽糞污處理；清潔率；生產率；導航精度；作業時間

中圖分類號：S232.9文獻標識碼：A文章編號：2095-1795（2023）12-0097-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.12.017

0 引言

在我國傳統食肉習慣中，豬肉占據重要地位，目前其消費總量超過肉類總消費量的50％，這也刺激帶動了以規模化養豬業為代表的行業快速發展。據統計，2022 年，我國生豬出欄近7 億頭，其中規模化養殖產量接近60％，是豬肉穩產保供的主要飼養方式[1]。在大部分生豬規模化養殖場內，豬舍單元建設時，使用漏糞板將整個豬舍垂直空間分隔為板上和板下兩層。板上層為生豬采食活動生長區，豬所產生的糞污則通過漏糞板掉落至板下層水液中做進一步浸泡分解暫存處理，待養殖單元內豬清圈出欄后，再統一進行糞污清理。這種水泡糞的排泄物處理方法相對簡便、環保、實用，是當前規模化養殖場普遍采用的糞污處置生產模式[2]。但在豬舍凈圈后，對漏糞板下糞污進行擾動清理時，因板下空間低矮狹小，作業環境惡劣，人工勞動強度大，雇工難且作業時耗工、耗時、耗水、耗力及耗資，已成為規模化養豬業生產發展的難點、堵點和痛點[3]。

為改變這種現狀，河南牧原智能科技有限公司研發生產了一種新型履帶式豬舍板下清糞機，自帶動力，行走裝置為履帶，防腐力強，密封性好。在豬舍板下作業時，可通過自動導航，單機獨立作業，實現代替人工在豬舍漏糞板下狹矮空間內水泡糞的清理工作。該機具在作業場景運行時，對糞污進行攪拌、推送和清理，將沉淀在豬舍糞尿水底部的固態糞推到上層水層面與水充分混合，攪拌結束后拔開養殖單元底部糞塞、開啟排污泵，混合后的糞污更容易隨著糞口流走，同時繼續操控履帶底盤進行攪拌推糞，即可完成網底糞污的絕大部分清理，再配合清水管或高壓水槍簡單沖洗即可完成網底清洗工作，大大減輕人工勞力，減少清洗時間，節約用水，保證生產安全。

為驗證新型履帶式豬舍板下清糞機的作業性能，根據農業機械專項鑒定大綱DG41/Z 005—2022《履帶式豬舍板下清糞機》要求的試驗條件，以隨機抽取樣機的辦法，對9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機的作業性能進行了場地試驗作業測試，以獲取現場第一手數據資料參數，作出計算解析，直觀了解其作業性能，分析推廣應用前景[4]。

1 產品基本情況

1.1 結構型式

9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機結構主要由履帶底盤、推板、電控系統和可視操控系統等組成，外觀與主要部件如圖1 所示。

1.2 試驗測試產品型號說明

產品型號符合JB/T 8574—2013《農機具產品 型號編制規則》的規定，依次由分類代號、特征代號、動力特征、主參數和改進代號5 部分組成，分類代號、特征代號和動力特征與主參數之間，以短橫線隔開[4-5]。具體型號解釋如圖2 所示。

1.3 工作原理

1.3.1 實現功能

利用履帶底盤和可移動推板，通過可視操控、路線規劃等方式，使該設備實現樓房豬舍板下糞污的攪拌、刮糞和清理等作業。

1.3.2 主要零部件運行原理

（1）電源開關。按鍵式開關，按鍵后啟動電源。

（2）LED 鷹眼燈。電池容量顯示電量，20% 以上常亮，20% 以下間隔8 s 閃爍。

（3）攝像頭。可通過視頻查看板下環境和清糞狀況。

（4）激光雷達。用于掃描環境，規劃設計作業地圖，進行自主避障和導航。

（5）天線。遠程信號接收和網絡信號強度提升。

（6）可移動推糞板。可以通過調節后端螺絲來調節高度。

（7）履帶底盤。適應復雜作業環境。

1.4 核心參數

FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機主要設計參數如表1 所示。

2 試驗前期準備

2.1 測試用品

2.1.1 測試設備

在成品庫中隨機抽取9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機樣機2 臺（測試機和備用機各1 臺）。

2.1.2 試驗用主要儀器設備

鋼板尺（50 cm ）、鋼卷尺（5 m ）、臺秤（30 kg ）、取樣容器（20 cm×20 cm×20 cm）和取樣金屬框（50 cm×50 cm×10 cm）。

2.1.3 輔助工具／材料

標記膠帶1 卷、油性記號筆1 支、取樣工具若干（瓢、鏟、挖具等）。

2.2 試驗地點

2.2.1 清潔率、生產率和連續作業時間試驗地點

河南省南陽市內鄉縣牧原現代農業綜合體有限公司12 場5 樓B18 哺乳養殖單元。

2.2.2 測試導航精度試驗地點

河南省南陽市臥龍區信臣西路龍升工業園區牧原智能裝備研發生產中心場區8 號樓2 樓。

2.3 試驗前檢查準備

2.3.1 豬舍漏糞板下環境檢查

揭開豬舍漏糞板，利用挖勺獲取糞污，倒入容器內觀察液體渾濁程度，分別挑選3～5 塊區域，若液體過于清澈或密度較低，則挑選其他單元進行測試。

2.3.2 測試設備檢測

將9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機置于非測試單元板下清糞通道入口處，隨后遙控進入板下環境后，利用攝像頭進行環境掃描并規劃路線，然后進行單圈次攪拌作業，作業完成后遙控開出板下環境，并檢查設備外觀、推糞板、各連接部件和APP 端相關信息等，確認設備一切無異常后完成樣機設備檢測。

3 試驗驗證依據、條件和項目

3.1 試驗驗證依據標準

驗證試驗符合農業機械專項鑒定大綱DG41/Z005—2022《履帶式豬舍板下清糞機》要求，樣機外殼結構應密封，符合GB/T 4208—2017《外殼防護等級（IP 代碼）》IP68 等級要求，樣機驅動電機應符合GB/T 1311—2008《直流電機試驗方法》的要求，樣機鋰電池的安全性能應符合GB 8897.4—2008《原電池第4 部分：鋰電池的安全要求》的要求[4，6-8]。

3.2 試驗驗證條件

3.2.1 樣機要求

試驗用9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機狀態應符合產品說明書要求。

3.2.2 試驗糞便要求

種類為糞污， 糞污高度不低于推糞板高度的80%。

3.2.3 試驗豬舍選擇

豬舍應具有代表性，長度≥36 m，寬度≥14 m，試驗豬舍面積滿足試驗要求。

3.2.4 氣象條件

在整個試驗過程中測定環境溫度、環境相對濕度各2 次，取其范圍值。

3.3 性能試驗項目

依據DG41/Z 005—2022《履帶式豬舍板下清糞機》中第6.4 試驗項目相關要求，進行下列試驗：糞污深度測算、糞污區域體積測算、單位體積糞污質量測算、糞污區域總質量測算、清潔率和生產率測算、導航精度測試試驗（適用導航版機型）及連續作業時間測試試驗（適用配套蓄電池機型）[9-10]。

4 試驗方案

4.1 試驗條件核查

4.1.1 試驗機具核查

經核對，試驗用9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機狀態符合產品說明書要求。

4.1.2 試驗機具推糞板高度與測區糞污深度核查

試驗用9FD-645B 型履帶式豬舍板下清糞機推板高度196 mm，經測量試驗糞污平均高度193 mm，符合糞水高度不低于推糞板高度80％的要求。

4.1.3 試驗豬舍面積代表性核查

單元長度36 m，寬度14 m，試驗豬舍面積符合試驗要求。

4.1.4 試驗氣象條件

在整個試驗過程中測定環境溫度、環境相對濕度各2 次，溫度23～24 °C，濕度70%～75%RH。

4.2 性能試驗

4.2.1 糞污深度測算

（1）攪拌作業。履帶式豬舍板下清糞機按使用說明書要求，運行進入板下環境，在豬舍板下按設置預定線路對糞污進行一輪攪拌作業，完成后駛出板下。

（2）隨機取點。在豬舍板下不同區域內隨機取20 個點，利用鋼板尺分別測量，得出20 個點位糞污深度數據[11]。

（3）計算。根據式（1），計算測試單元糞污平均深度。

6 驗證試驗

通過新型履帶式板下清糞機作業結果測試運算，對照DG41/Z 005—2022《履帶式豬舍板下清糞機》中第6.4 試驗項目相關要求，對比結果如表2 所示。表明此機型現場實地作業驗證合格。

7 結束語

對新型履帶式豬舍板下清糞機場地試驗驗證測試和數據運算處理結果可以看出，該設備工作的清潔率、生產率、導航精度和連續作業時間等性能指標均符合農業機械專項鑒定大綱規定要求，產品作業質量合格，產品設計可以滿足實際生產需求。

新型履帶式豬舍板下清糞機可以通過自動導航，實現單機獨立作業，代替人工在豬舍漏糞板下狹小空間內水泡糞的清糞作業；通過SLAM 技術實現即時定位和對板下進行地圖構建，結合物聯網技術，可實現對多個單元清糞任務的遠程控制，各單元作業不需要進行人工干預；同時通過手機APP 可以遠程利用攝像頭和激光導航對機器人位置和板下環境進行監控，實現現場清糞和異常巡查無人化作業。可以適應空間狹小、坡度大、結構物多等豬舍場景，以及多種存糞工藝，能夠實現快速完成一個和數個豬舍單元的水泡糞的清糞作業，提高清糞效率，減少工作人員、作業時間、沖洗水量，降低人工勞動強度和節約人力資源成本，提升員工勞動舒適度。

新型履帶式板下清糞機適用性強，可以滿足不同地區大中小型養殖企業及養殖戶，因地形、環境造成的豬舍建設差異的作業需求，能較好地適應市場要求，改變生豬養殖清糞作業難以全面實現機械化、自動化的現狀，推動養殖機械的發展應用和養豬技術模式創新，具有較好的市場推廣應用前景。

參考文獻

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