CN101779599A - 圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，以解决人工给料饲养存在的不均匀性的问题。它包括标准控制装置、工控计算机、圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置，标准控制装置通过标准串行通讯接口与工控计算机相连，标准控制装置分别与圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置相连。本发明提高了自动化养殖水平，采用动态给料，由一台失重给料秤通过皮带输送牛饲料到每个草料食槽，分料系统采用计数器控制气缸在运动的皮带输送机上部进行分料和停料，达到均衡给料、自动断料和分料控制。本发明由工控计算机装置进行自动给料和清除粪便，达到洁净饲养、提升牛肉品质和扩大规模养殖。

Description

圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置

技术领域

本发明涉及一种喂养牛的配套设备，具体地说是一种圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置。

背景技术

自动圈养牛技术的普及应用是当今社会所急需解决的一个重要课题之一。

在传统的养殖业中，圈养牛通常采用人工喂养，给草料的多少完全由人工控制，几乎没有什么机械设备，养殖户的劳动强度大，无法提高牛肉的品质和扩大规模养殖。

自动喂养和自动清除牛粪便是一种洁净、环保的一种饲养方式。但是，在自动喂养中，最难解决的有下面两个问题。

问题一是如何保证一个圈养舍500头牛给料均匀，圈养牛舍长为750米，共养500头牛，每7.5米给料池养殖5头牛，如果每个给料池配备一台自动给料秤，那就需要100台秤体设备和100套控制设备，可以达到自动给草料的目的，但所需要的成本太高，农户根本承受不了，也不能达到节约的目的。

问题二是圈养牛比较密集的，牛粪到处可见，如何采取有效的装置来清除集中密集牛群脚下的粪便，达到洁净饲养的目的也是难以解决。

现有用于奶牛数字化精准饲料装置系统中只提到了数字化精准饲料装置主体、安装在主体两侧的护栏和门禁机构，主要包括单片机系统、读卡器、料仓、落料通道、供料机构、计量系统、饲喂槽和机架等，通过电磁铁控制每个料仓的卸料和停料；它在每个料仓口下设计一个用电磁铁打开下料口放饲料达到给饲料的目的。它存在下料仓和电磁阀门过多、投资大，电磁铁长期得电的次数多，容易使活动衔铁充磁工作不灵敏，造成卡料和卸料滞后问题的发生。

圈养牛是牛比较密集的场所，每头成牛每天消化排出的粪便很多，给清除粪便达到洁净养殖带来麻烦，特别是粪便中的寄生虫，很容易诱发牛群生病。

发明内容

本发明的目的是提供一种圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，以解决人工给料饲养存在的不均匀性的问题。

本发明包括标准控制装置、工控计算机、圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置，标准控制装置通过标准串行通讯接口与工控计算机相连，标准控制装置分别与圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置相连。

所述圈养牛自动给料装置包括草料储存箱、集料仓失重给料秤、卸料嘴、移动卸料板、皮带传动电机和草料食槽，草料储存箱与集料仓相连，集料仓下设有失重给料秤和移动卸料板，移动卸料板下设有皮带传动电机，皮带传动电机下方设有草料食槽。

所述自动清除牛粪便装置包括栅格平台、刮板、电动气缸传动装置、粪便槽，栅格平台下部装有刮板，刮板下方设有粪便槽，电动气缸传动装置与设在所述标准控制装置中的第六控制适配模块相连；电动气缸传动装置通过回转滞反铰链与刮板相连，刮板的两端通过固定滑环与设在栅格平台下的滑杆相连。

本发明还包括给牛淋浴电磁阀，给牛淋浴电磁阀与设在标准控制装置中的第十控制适配模块相连。

本发明还包括牛舍温度传感器、牛舍湿度传感器和轴流风机，牛舍温度传感器与设在标准控制装置中的第二测量适配模块相连，牛舍湿度传感器与设在标准控制装置中的第一测量适配模块相连，轴流风机与设在标准控制装置中的第一控制适配模块相连。

本发明提高了自动化养殖水平，采用动态给料，由一台失重给料秤通过皮带输送牛饲料到每个草料食槽，分料系统采用计数器控制气缸在运动的皮带输送机上部进行分料和停料，达到均衡给料、自动断料和分料控制，圈养牛自动定量给料的连贯性好，每头牛得到的饲料均匀。

本发明由工控计算机装置进行自动给料和清除粪便，达到洁净饲养、提升牛肉品质和扩大规模养殖。

附图说明

图1为本发明圈养牛的结构示意图。

图2为本发明自动给草料进入食槽的示意图。

图3为本发明自动清除牛粪便装置的示意图。

图4为本发明自动清除牛粪便装置中气缸传动装置的结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明包括标准控制装置16、工控计算机17、圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置，标准控制装置16通过标准串行通讯接口与工控计算机17相连，标准控制装置16分别与圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置相连。

本发明中，使用可共有的工控计算机17对整个装置进行控制，其控制分为三个部分，第一部分是计量自动给料控制，第二部分是定时自动清除牛粪便控制，第三部分是测量控制(给水和牛沐浴控制、牛舍温湿度控制、换风控制)。它们都使用定时反馈扫描的形式。

圈养牛自动给料装置包括草料储存箱100、集料仓4、失重给料秤5、卸料嘴6、移动卸料板9、皮带传动电机11和草料食槽29，草料储存箱100与集料仓4相连，集料仓4下设有失重给料秤5和移动卸料板9，移动卸料板9下设有皮带传动电机11，皮带传动电机11下方设有草料食槽29。草料储存箱100通过混料机1、混料传动电机2、提升机3与集料仓4相连。移动卸料板9下方设有卸料嘴6，移动卸料板9上方设有固定气缸支架8，固定气缸支架8上设有挡料电动气缸7。移动卸料板9的侧边设有横向挡板10。

标准控制装置16上设有第五控制适配模块A5、第四控制适配模块A4、计量给定适配模块A3、第二控制适配模块A2、第十四控制适配模块A14、第七控制适配模块A7，第五控制适配模块A5与所述混料传动电机2相连，第四控制适配模块A4与所述集料仓4相连，计量给定适配模块A3与所述失重给料秤5相连的，第二控制适配模块A2与所述挡料电动气缸7相连，第十四控制适配模块A14与所述皮带传动电机11相连，第七控制适配模块A7与专门提供气源的空气压缩机30相连。

图2示出了本发明自动给草料进入食槽示意图，总体概括了圈养牛自动给料的过程及工艺流程，喂料工作原理如下：

本发明中喂养饲料是经过大型输送设备将不同饲料送到草料储存箱100中，经过混料机1和混料传动电机2将营养食料和草料进行混合搅拌，再由提升机3送入集料仓4，饲料将从集料仓4的下料口进入失重秤5计量，由皮带传动电机11传输至每个草料食槽29中。失重秤5是具有一定可调计量给料功能的，可以通过一台失重秤来给500头牛提供饲料，当失重秤5料仓达到设定重量时，标准控制装置16根据接收到的地址选信号值选通与失重秤5相连的计量给定适配模块A3的地址选通信号。选通后，计量适配模块A3将测得的重量信号经A/D(转换模块)变换后送回工控计算机17中。工控计算机17根据内部给定的数据进行比较，发出打开失重秤5仓门卸料，在卸料的同时工控计算机17发出一个计数信号传输给标准控制装置16，标准控制装置16将选通控制适配模块第二控制适配模块A2，发出一个计数控制信号给挡料电动气缸7得电工作，因挡料电动气缸7与移动卸料板9相连向下垂直运动阻挡饲料通过，在皮带传动电机11旋转的作用下由卸料嘴6进入草料食槽29中。当失重秤5再次达到设定重量值时，挡料电动气缸7将失去电停止工作，移动卸料板9被抬起，同时标准控制装置16在工控计算机的命令下将发出第二个计数控制信号使第二组电动气缸和移动挡板向下垂直运动阻挡饲料使饲料通过，在皮带传动电机11旋转的作用下由卸料嘴使物料进入第二个草料食槽，如此反复循环控制至N个草料食槽29中，传动部位的控制分别由标准控制装置16上插有的控制适配模块第二控制适配模块A2、第四控制适配模块A4、第五控制适配模块A5、第七控制适配模块A7、第十四控制适配模块A14完成，达到连续供给饲料，实现自动定量给料的目的。

本发明采用动态给料，由一台失重给料秤通过皮带输送牛饲料到每个草料食槽，分料系统采用计数器控制气缸在运动的皮带输送机上部进行分料和停料，达到均衡给料、自动断料和分料控制，圈养牛自动定量给料的连贯性好，每头牛得到的饲料均匀，有利于提高牛肉的品质。

本发明自动清除牛粪便装置包括栅格平台18、刮板19、电动气缸传动装置20、粪便槽21，栅格平台18下部装有刮板19，刮板19与电动气缸传动装置20相连，刮板19下方设有粪便槽21，电动气缸传动装置20与设在标准控制装置16中的第六控制适配模块A6相连；电动气缸传动装置20通过回转滞反铰链34与刮板19相连，刮板19的两端通过固定滑环31与设在栅格平台18下的滑杆32相连。

刮板33采用软性防腐皮带，如图3所示，当电动气缸传动装置20工作时，气缸得电时通过换气阀使气进入气缸，刮板33通过铰链杠杆的原理在回转反滞铰链34的作用下被抬起与地面平行让开牛粪便，自栅格平台18靠近草料食槽29的位置从后伸向最前方靠近粪便槽21处，直至气缸伸出的最大长度，当电动气缸传动装置20失去电时，气缸又在换气阀的作用下直接将气缸杆向回收缩，在回转反滞铰链34的作用下使刮板垂直于地面，气缸带动刮板33从后往前将牛粪便刮入粪便槽21中，完成自动清除牛粪便的工作。

冲洗装置包括清水水泵电机27、给水电磁阀14，摇摆喷水头12、摇摆喷水头控制电磁阀13，摇摆喷水头12与摇摆喷水头控制电磁阀13相连，所述标准控制装置16上设有第十一控制适配模块A11、第十二控制适配模块A12、第十三控制适配模块A13，第十一控制适配模块A11与摇摆喷水头控制电磁阀13相连，第十二控制适配模块A12与清水水泵电机27相连，第十三控制适配模块A13与给水电磁阀14相连。

图3示出了本发明自动清除牛粪便装置示意图，总体概括了圈养牛自动清除牛粪便工作流程，工作原理如下：

本发明中栅格平台18是提供给牛站立或卧下休息的平台，是采用水泥预制板和强钢小网格搭建的，其功能在于牛在拉粪便时有一部分会从栅格缝隙中落到地面，没有落下的将通过摇摆喷水头控制电磁阀13进行冲洗，再由刮板19将牛粪便清除至粪便槽21中。

通过标准控制装置16和工控计算机17的内部定时给定功能，当设定刮料时间与工控计算机内部的给定时间一致时，工控计算机17通过标准串行通讯接口发出选通与电动气缸传动装置20相连的第六控制适配模块A6的地址选通信号，再由标准控制装置16根据接收后的信号值选通，由第六控制适配模块A6的内部发出间隔脉冲信号，控制电动气缸传动装置20做往复刮料运动，每天进行四次清理，此清理次数可通过工控计算机17方便可调，实现自动清除粪便，使整个圈养牛达到洁净养殖的目的。

本发明还包括给牛淋浴电磁阀28，给牛淋浴电磁阀28与设在标准控制装置16中的第十控制适配模块A10相连。给牛用水由蓄水池24提供。

因工控计算机17内部有时间控制模块，牛舍的牛喝水习性是通过多年的观察设定的，当设定牛喝水、淋浴、冲洗的时间与工控计算机内部制定的时间吻合时，工控计算机17通过标准串行通讯接口发出选通与摇摆喷水头控制电磁阀13、给水电磁阀14、清水水泵电机27和给牛淋浴电磁阀28相连的控制适配模块第十控制适配模块A10、第十一控制适配模块A11、第十二控制适配模块A12和第十三控制适配模块A13的地址选通信号，由标准控制装置16接收后根据地选信号的值选通，选通后，由控制适配模块第十控制适配模块A10、第十一控制适配模块A11、第十二控制适配模块A12和第十三控制适配模块A13控制与其相连的摇摆喷水头控制电磁阀13、给水电磁阀14、清水水泵电机27和给牛淋浴电磁阀28得电工作。

本发明还包括牛舍温度传感器25和牛舍湿度传感器26和轴流风机15，牛舍温度传感器25与设在标准控制装置16中的第二测量适配模块A9相连，牛舍湿度传感器26与设在标准控制装置16中的第一测量适配模块A8相连。轴流风机15与设在标准控制装置16中的第一控制适配模块A1相连。

在测量控制时，工控计算机17通过标准串行通讯接口发出选通与牛舍温度传感器25、牛舍湿度传感器26相连的第一测量适配模块A8和第二测量适配模块A9的地址选通信号，该信号由标准控制装置16接收后根据地选信号的值选通测量模块第一测量适配模块A8和第二测量适配模块A9，选通后，第一测量适配模块A8和第二测量适配模块A9测得的数值经A/D变换后反送到工控计算机17中。当工控计算机17把得到的数值与计算机内部值比较，当大于设定温湿度值湿、说明牛舍的湿度和温度都超标，此时由工控计算机17发出选通指令，选通与标准控制装置16相连的第一控制适配模块A1的地址选通信号，控制轴流风机15把牛舍超标的气体向外排出。

本发明中的牛舍温度传感器25可使用分度号Pt100的铂金电阻传感器，其精度要求高，测量值范围在0～200℃。本发明中的牛舍湿度传感器26采用法国产CT22型，可更换滤纸，电压为24V.DC，输出电流为4～20mA，精度误差在0.04％。本发明中的轴流风机15为带加热器，可排风换气也可出风加热，电机功率为2.2KW，加热器功率为5.5KW，轴流风机15的台数可根据牛舍面积的增大而增加。本发明中的挡料电动气缸7为160×450，控制电压220V.AC。本发明中的皮带传动电机11为成套工业传动普通皮带运输机。本发明中的失重秤5是我公司自行设计的桶锥型容器，采用S型荷重传感器进行测量重量。本发明中的混料机1是我公司自行设计的双动力搅拌机。本发明中的混料传动电机2为4KW，减速器速比为39/1。

本发明中的清水水泵电机27可以采用2.2KW/2极普通供水泵。

本发明中的摇摆喷水头控制电磁阀13、给水电磁阀14、给牛淋浴电磁阀28均采用电动高性能蝶阀，要求材质304，通经DN30，公称压力PN1.6MPa。

本发明中的电动气缸传动装置20为240×1500，控制电压为220V.AC。本发明中的刮板19为我公司自行研制的软刮铰链装置。本发明中的栅格平台18是采用加强预制板搭建而成的栅格平台。

本发明中的粪便槽21、储存池22、沼气池23、蓄水池24均为砖混结构砌成的容器。

在本发明中，标准控制装置16可以选用中国北京昆仑组态软件公司生产的(MCGS嵌入式触摸屏)的I/O 32。工控计算机17可选用中国上海滔泽智能科技公司的主机，研华工控机，还可以选用普通PC计算机。第一控制适配模块A1、第二控制适配模块A2、第四控制适配模块A4、第五控制适配模块A5、第六控制适配模块A6、第七控制适配模块A7、第十控制适配模块A10、第十一控制适配模块A11、第十二控制适配模块A12、第十三控制适配模块A13、第十四控制适配模块A14可以采用研华ADAM4000系列的模块或类似的A/D转换模块。计量、测量适配模块A3、第一测量适配模块A8和第二测量适配模块A9可选用中泰RM数据采集模块或研华数据采集模块，另外还可以选择类似的D/F转换模块。

Claims (10)

1.一种圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：它包括标准控制装置(16)、工控计算机(17)、圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置，标准控制装置(16)通过标准串行通讯接口与工控计算机(17)相连，标准控制装置(16)分别与圈养牛自动给料装置和自动清除牛粪便装置相连。

2.根据权利要求1所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述圈养牛自动给料装置包括草料储存箱(100)、集料仓(4)、失重给料秤(5)、卸料嘴(6)、移动卸料板(9)、皮带传动电机(11)和草料食槽(29)，草料储存箱(100)与集料仓(4)相连，集料仓(4)下设有失重给料秤(5)和移动卸料板(9)，移动卸料板(9)下设有皮带传动电机(11)，皮带传动电机(11)下方设有草料食槽(29)。

3.根据权利要求1或2所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述草料储存箱(100)通过混料机(1)、混料传动电机(2)、提升机(3)与集料仓(4)相连。

4.根据权利要求3所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述移动卸料板(9)下方设有卸料嘴(6)，移动卸料板(9)上方设有固定气缸支架(8)，固定气缸支架(8)上设有挡料电动气缸(7)。

5.根据权利要求4所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述移动卸料板(9)的侧边设有横向挡板(10)。

6.根据权利要求5所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述标准控制装置(16)上设有第五控制适配模块(A5)、第四控制适配模块(A4)、计量给定适配模块(A3)、第二控制适配模块(A2)、第十四控制适配模块(A14)、第七控制适配模块(A7)，第五控制适配模块(A5)与所述混料传动电机(2)相连，第四控制适配模块(A4)与所述集料仓(4)相连，计量给定适配模块(A3)与所述失重给料秤(5)相连，第二控制适配模块(A2)与所述挡料电动气缸(7)相连，第十四控制适配模块(A14)与所述皮带传动电机(11)相连，第七控制适配模块(A7)与空气压缩机(30)相连。

7.根据权利要求1所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述自动清除牛粪便装置包括栅格平台(18)、刮板(19)、电动气缸传动装置(20)、粪便槽(21)，栅格平台(18)下部装有刮板(19)，刮板(19)下方设有粪便槽(21)，电动气缸传动装置(20)与设在所述标准控制装置(16)中的第六控制适配模块(A6)相连；电动气缸传动装置(20)通过回转滞反铰链(34)与刮板(19)相连，刮板(19)的两端通过固定滑环(31)与设在栅格平台(18)下的滑杆(32)相连。

8.根据权利要求7所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：所述冲洗装置包括清水水泵电机(27)、给水电磁阀(14)，摇摆喷水头(12)和摇摆喷水头控制电磁阀(13)，摇摆喷水头(12)与摇摆喷水头控制电磁阀(13)相连，所述标准控制装置(16)上设有第十一控制适配模块(A11)、第十二控制适配模块(A12)、第十三控制适配模块(A13)，第十一控制适配模块(A11)与摇摆喷水头控制电磁阀(13)相连，第十二控制适配模块(A12)与清水水泵电机(27)相连，第十三控制适配模块(A13)与给水电磁阀(14)相连。

9.根据权利要求1所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：它还包括给牛淋浴电磁阀(28)，给牛淋浴电磁阀(28)与设在标准控制装置(16)中的第十控制适配模块(A10)相连。

10.根据权利要求1所述的圈养牛自动给料自动清除牛粪便的装置，其特征在于：它还包括牛舍温度传感器(25)、牛舍湿度传感器(26)和轴流风机(15)，牛舍温度传感器(25)与设在标准控制装置(16)中的第二测量适配模块(A9)相连，牛舍湿度传感器(26)与设在标准控制装置(16)中的第一测量适配模块(A8)相连，轴流风机(15)与设在标准控制装置(16)中的第一控制适配模块(A1)相连。

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