CN102763607B - 智能精细喂鸡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能精细喂鸡装置，尤其是一种实现喂鸡自动化的智能精细喂鸡装置，旨在提供了一种全自动的精细智能精细喂鸡装置。本发明技术要点：进料装置的食料输出口连接于输料装置上；输料装置上连接有至少一个漏料装置；所述漏料装置的食料输出口朝向食槽；在进料装置的食料输出口设置有第一开关装置，漏料装置的食料输出口设置有第二开关装置；在食槽内设置有用于检测食槽中食料量的料量检测装置；控制处理器用于控制所述第一开关装置的开或关、控制第二开关装置的开或关、控制输料装置传输食料以及控制料量检测装置检测食料量。本发明的智能精细喂鸡装置，实现了喂鸡自动化，有助于促进养鸡场向大型化、规模化、智能化发展。

Description

智能精细喂鸡装置

技术领域

本发明涉及喂鸡装置，尤其是一种实现喂鸡自动化的智能精细喂鸡装置。

背景技术

在鸡场的饲养管理中，喂料过程是耗用人工劳动强度最大的环节之一。长期以来，养殖场的喂料操作主要通过饲养人员人工卸料的方式将饲料投放到各食槽中，这样将使人工费用大幅度上涨、阻碍养殖场向大型化、规模化发展，另外由于饲养人员的频繁出入将会增加禽类疫病的感染频率。

随着鸡场养殖规模的不断扩大，自动化机械喂料装置开始代替人工喂料逐渐出现在各大型养鸡场中。机械喂料设备普遍包括储料塔、输料机、喂料机和食槽四个部分，喂料时只需保持储料塔内饲料的充足，即可实现饲料通过输料机、喂料机，最终到达食槽，供给采食。这样将大大减少饲养人员的工作量，降低生产成本，促进鸡场向大型化、规模化、自动化发展。

但是现有的养鸡设备，大多均采用人工控制，并不能达到自动化控制的要求，有些设备有部分自动化功能，但是自动化控制不全，需要人工进行较多的操作，且价格比较昂贵，一般的养鸡场难以购买。

发明内容

本发明的目的是针对现有的养鸡设备的不足提供了一种全自动的智能精细喂鸡装置。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的智能精细喂鸡装置，包括食槽、控制处理器、进料装置、输料装置、漏料装置及料量检测装置；进料装置的食料输出口连接于输料装置上；输料装置上连接有至少一个漏料装置；所述漏料装置的食料输出口朝向食槽；在进料装置的食料输出口设置有第一开关装置，漏料装置的食料输出口设置有第二开关装置； 在食槽内设置有用于检测食槽中食料量的料量检测装置；所述第一开关装置、第二开关装置、输料装置以及料量检测装置均连接于控制处理器上；控制处理器用于控制所述第一开关装置的开或关、控制第二开关装置的开或关、控制输料装置传输食料、及控制料量检测装置检测食料量。

由于采用了上述结构，进料装置主要用于食量的放入，人工操作仅需要将食料放于进料装置中，在进料装置的输出口连接输料装置，从而能够将进料装置内的食料供入输料装置，其中在进料装置的食料输出口设置有第一开关装置，且该第一开关装置连接到控制处理器上，被控制处理器控制其开或关，从而能实现自动化地控制该第一开关装置，继而自动地控制输送装置的进料数量，达到精细化控制，输料装置连接于控制处理器上，并受该控制处理器控制其转动，继而能够传输食料；在输料装置上连接有至少一个漏料装置，所述漏料装置的食料输出口朝向食槽；漏料装置能够将输料装置内的食料引至食槽内，便于喂食，漏料装置的数量根据需要设置，在养鸡场较大，且养鸡数量较多的场合，设置较多的漏料装置，而相反地，在养鸡场较小，养鸡数量较少的场合，可以选择较少地设置漏料装置，该漏料装置可以灵活设置，通用性强，值得推广应用；在每一个漏料装置的食料输出口设置有第二开关装置；该第二开关装置连接于控制处理器上，且控制第二开关装置的开或关，当第二开关装置开启时，食料能够从输料装置中到漏料装置，从而流入到食槽内，当第二开关装置关闭时，食料停止向食槽内供料，因此控制处理器就能够通过控制第二开关装置的开关，从而控制漏料装置向食槽的供料，因此可以精确地根据每个食槽内的食料的多少，通过控制漏料装置精确地控制向单个食槽的供料，从而达到经下滑供料，实现了精细化的喂鸡；同时本发明在食槽内或者食槽上方安装料量检测装置，主要是用于检测食槽中食料量，且该料量检测装置连接于控制处理器上，并通过控制处理器控制其检测食料量，当该料量检测装置检测到食槽内的食量时，将信号反馈给控制处理器，控制处理器根据该信号进行判断，当设定的喂料时间到来时，而食槽内的食量少于设定值，控制处理器控制第一开关装置开启，进料装置内的食料通过其输出口进入到输料装置内，同时控制处理器控制输料装置将食料进行输送，由于料量检测装置是检测单个料槽内的食料量，因此控制处理器根据料量检测装置反馈的信号，控制相应的漏料装置上的第二开关装置开启，食料通过漏料装置进入到食槽内，在此过程中，料量检测装置同时在给控制处理器反馈信号，当食槽内的食量达到预设量时，料量检测装置反馈信号给控制处理器，控制处理器立即关闭第二开关装置，从而停止向该食槽内供料，当各个食槽内的食量达到预设值时，相应的第二开关装置关闭，完成供料。本发明的智能精细喂鸡装置，能够在设定的喂食时间到来时根据每个食槽内的食料的多少，从而控制向该食槽内的供料，达到了食料进料的精细化管理，同时各个开关装置、信号检测装置以及输送装置均连接到控制处理器上，由该控制处理器根据预设参数进行判断，从而达到智能精细化控制。同时本发明的智能精细喂鸡装置，料量检测装置能够长期地对食槽内的食量进行监控，并且将信号反馈给控制处理器，在设定的喂食时间到来时当控制处理器根据信号发现食量不符合预设值时，就控制相应的开关装置以及输送装置进行工作，向食槽内进行供料，因此通过对食槽状态的实时监控，能够发现是否有食槽长期处于不正常状态(长期剩余量过多)，从而提前发现鸡群吃食或装置的异常情况，对鸡群疫病的预防和系统的维护具有重要意义。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述输料装置上具有至少一个食料输出口；任一食料输出口上连有一个漏料装置；每个漏料装置的食料输出口分别对准一个食槽；每个食槽内或者食槽上方均有一个料量检测装置。

由于采用了上述结构，在输料装置上具有多个食料输出口，食料输出口的多少根据实际需要进行选择，从而使得其通用性较强，适用范围广，每一个食料输出口上连有一个漏料装置，从而能够根据需要进行设置和选定漏料装置的多少，可选择性和可操作性强；漏料装置的食料输出口分别对准一个食槽，使得每个食槽都能够通过单独唯一的漏料装置进行供料，且在漏料装置上设置有第二开关装置，使得控制处理器能够根据该食槽内的食料情况，控制该第二开关装置，控制漏料装置向食槽的供料，同时在每个食槽内或者食槽上方安设一个料量检测装置，每个料量检测装置单独对该食槽内的食量进行检测，并将各个食槽内的食量信号反馈给控制处理器上，由其根据设定参数控制食料的供给，从而能够对每个食槽内的食量进行精细化的控制，并实现智能化的控制，减少了人工操作强度和难度，省事省力，节约成本。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述进料装置包括储料塔支架、储料塔及第一开关装置，其中第一开关装置包括进料阀门、进料阀门电机、第一齿条及储料塔垫板，储料塔通过储料塔垫板与储料塔支架共同固定，储料塔上开设有食料输出口与食料输入口，所述进料阀门设置于储料塔食料输出口上，且进料阀门与第一齿条固定连接；所述储料塔垫板上连接有进料阀门电机，所述进料阀门电机通过第一齿条控制进料阀门，进料阀门电机接受控制处理器输出的控制信号。

由于采用了上述结构，储料塔支架主要用于支撑起整个储料塔，储料塔的底部上安装有储料塔垫板，而该储料塔垫板又固定于储料塔支架上，因此储料塔通过储料塔垫板与储料塔支架共同固定，使得其结构稳靠，使用安全，在储料塔上开设有食料输出口与食料输入口，食料输入口位于储料塔的顶部，便于将食料放入到该储料塔内，而食料输出口位于储料塔的底部，便于食料向外输送食料，在储料塔食料输出口上安装有进料阀门，该进料阀门与第一齿条固定连接，且该第一齿条与进料阀门电机配合，该进料阀门电机固定安装在储料塔垫板上，使得进料阀门电机转动时，能控制第一齿条往返移动，从而控制其上连接的进料阀门开闭，而该进料阀门电机连接到控制处理器上，并由该控制处理器控制其正转与反转，进一步地控制进料阀门的开闭，使得第一开关装置能够通过控制处理器进行自动化处理。本发明的智能精细喂鸡装置，当电机逆时针转动时，第一齿条带动阀门打开，饲料从储料塔中漏入主管道，当电机顺时针转动时，齿条带动阀门关闭，饲料停止漏出。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述输料装置包括输料装置支架、输料主管道及输料动力装置；所述输料主管道与输料动力装置均固定于输料装置支架上，输料主管道上开设有食料输入口及至少一个食料输出口，所述输料动力装置伸入输料主管道内，将食料从食料输入口输送至食料输出口；输料动力装置接受控制处理器输出的控制信号。

由于采用了上述结构，输料装置支架主要起到支撑整个输料装置的作用，因此将所述输料主管道与输料动力装置固定于输料装置支架上，使得整个输料装置结构稳靠，输料主管道的食料输入口，用于食料的输入，将其连接到储料塔上的食料输出口上，能够将储料塔内的食料传输至输料主管道内，由于输料装置上连接有多个漏料装置，因此在输料主管道上开设有多个食料输出口，食料输出口的多少根据需求进行设置，但是至少要有一个食料输出口，适用范围广，输料装置的输料动力装置主要是将食料从食料输入口输送至食料输出口，因此就需要将该输料动力装置伸入输料主管道内，从而便于将食料从食料输入口输送至食料输出口，输料动力装置连接于控制处理器上，并有控制处理器向输料动力装置传递信号，控制其正反转，从而达到控制食料输送的目的，当输料动力装置逆时针转动时，饲料从主管道左端传送到右端，并分别从多个漏料小管道漏出，当输料动力装置顺时针转动时，饲料从主管道右端传送到左端，并分别从多个漏料小管道漏出，当输料动力装置停止转动时，饲料停止传送，使得本发明的智能精细喂鸡装置，达到充分合理的输送食料，避免了食料在输料管道中的堆积，从而实现输送食料的智能化。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述输料动力装置包括主管道动力电机、螺旋、螺旋中心轴及第一联轴器；螺旋盘旋于螺旋中心轴外壁上，所述螺旋中心轴位于输料主管道内，所述螺旋中心轴通过第一联轴器连接于主管道动力电机上，所述主管道动力电机接受控制处理器输出的控制信号。

由于采用了上述结构，主管道动力电机主要是提供动力，主管道动力电机上连接有驱动螺旋中心轴，且二者之间设置有第一联动轴，并驱动螺旋中心轴在输料主管道内转动输送食料，在螺旋中心轴的外壁上盘旋有螺旋，该螺旋中心轴可以为左旋也可以为右旋，可以根据实际需要进行选择，主要是用于将物料进行输送，主管道动力电机连接于控制处理器上，并可以接受控制处理器输出的控制信号，当控制处理器向主管道动力电机发出信号，此时主管道动力电机开始启动，控制驱动螺旋中心轴转动，当主管道动力电机逆时针转动时，饲料从主管道左端传送到右端，并分别从多个漏料小管道漏出，当主管道动力电机顺时针转动时，饲料从主管道右端传送到左端，并分别从多个漏料小管道漏出，当主管道动力电机停止转动时，饲料停止传送，使得本发明的智能精细喂鸡装置，达到充分合理的输送食料，避免了食料在输料管道中的堆积，从而实现输送食料的智能化，主管道动力电机完全受到控制处理器控制，而控制处理器又根据预先设定的参数进行判断然后对该电机进行控制，实现了整个输料装置的自动化操作，无需人为进一步的控制，从而节约了人力成本。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述漏料装置包括大小管道接口、上转接口、下转接口、上小管道、下小管道及第二开关装置；上小管道通过大小管道接口连接输料装置食料输出口，上小管道通过上转接口连接下小管道，下小管道的末端连接有下转接口；第二开关装置包括漏料阀门电机、漏料阀门、第二齿条及漏料阀门电机底座，所述漏料阀门设置于下转接口，所述漏料阀门与第二齿条固定连接，漏料阀门电机通过第二齿条控制漏料阀门，所述漏料阀门电机固定于漏料阀门电机底座上，所述漏料阀门电机底座位于食槽上方。

由于采用了上述结构，输料装置食料输出口上连接大小管道接口，而大小管道接口上连接有上小管道，在上小管道的另一端上连有上转接口，在上转接口上连接有下小管道，而下小管道的末端连接到下转接口，通过上述接口与管道之间的连接，形成管道并连接到输料装置食料输出口上，并且在该管道的末端，也即在下转接口处设置第二开关装置的漏料阀门，用于控制该管道内的食料的排放，该漏料阀门上固定连接有第二齿条，而第二齿条又与漏料阀门电机相配合，并能够通过控制漏料阀门电机的转动，驱动第二齿条的往返运动，即而控制漏料阀门的开闭。漏料阀门电机固定于漏料阀门电机底座上，而漏料阀门电机底座又位于食槽上方，使得整个漏料阀门以及下转接口处位于食槽上方，从而便于控制该管道的开闭，继而控制管道内的食料流入食槽内，而该漏料阀门电机连接于控制处理器上，并接受控制处理器发送的信号，控制处理器根据预设的参数，需要进行供料时，向该漏料阀门电机发送信号，漏料阀门电机此时开始转动，当漏料阀门电机顺时针转动时，第二齿条带动漏料阀门打开，饲料从主管道漏入大小管道接口经齿条及阀门后漏入食槽，当漏料阀门电机逆时针转动时，第二齿条带动漏料阀门关闭，饲料停止下漏，从而实现向食槽内的自动化、精细化供料，且本发明的智能精细喂鸡装置，结构简单，成本低廉，适合推广应用。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述料量检测装置包含至少两个超声波传感器；所述超声波传感器位于食槽上方；各个食槽的超声波传感器与控制处理器具有信号连接，控制处理器用于控制各个超声波传感器工作、接受超声波传感器输出的包含食料高度信息的信号并计算食料高度。

由于采用了上述结构，料量检测装置主要由两个或者多个超声波传感器组成，根据测量精度决定其个数，且超声波传感器位于食槽的上方，能够向食槽内发送并接收超声波，用来检测食槽内的食料高度，并向控制处理器传递信号；各个食槽内的超声波传感器分别连接到控制处理器上，并且与控制处理器之间具有信号传输，在本发明的喂鸡装置中，控制处理器用于控制各个超声波传感器工作、接受超声波传感器输出的包含食料高度信息的信号并计算食料高度。当超声波传感器接收到控制处理器（主控芯片）的信号时，便开始检测食槽中饲料高度，并将所测高度返回给控制处理器（主控芯片），并等待处理器（主控芯片）处理后的下一条命令。该料量检测装置主要是通过超声波传感器向是槽内发送以及接受超声波信号，然后向控制处理器发送该数据信号，控制处理器根据该信号进行计算食料高度，再与设定参数进行对比，再进行供料等控制操作，整个过程均是通过控制处理器自动处理，无需人为操作，且能够实现定时定量的喂食功能，定时即当用户所设定的喂食时间到达时，装置自动开启并向食槽中放入饲料；定量即根据用户所设定的投料量，使每次完成放料操作后食槽中的饲料都为该设定值，在保证鸡的营养摄取充分的同时有效避免了饲料的浪费。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述每个料量检测装置包含两个超声波传感器；且两个超声波传感器分别位于食槽水平长度1/4处的上方及3/4处的上方；两个超声波传感器等高。

由于采用了上述结构，采用两个超声波传感器，且两个超声波传感器同时工作，并分别向食槽内发送超声波进行检测食料高度，然后将信号分别传递至控制处理器上，然后将两个信号进行计算并对比食料的高度，从而使得采集到的食料高度的值较为精确，从而为精细化喂食提供精确的数据基础，为了保证两个超声波传感器的之间的误差降到最低，因此将两个超声波传感器设置为同于登高位置，同时两个超声波传感器分别位于食槽水平方向长度的1/4处的上方以及食槽水平方向长度的3/4处的上方，从而能够分别对左半个食槽以及右半个食槽进行测量，确保该高度值数据精确。

本发明的智能精细喂鸡装置，在食槽内设置有使食槽中的食料平整的匀料装置，所述匀料装置连接并由匀料装置驱动电机控制；匀料装置驱动电机接受控制处理器输出的控制信号。

由于采用了上述结构，在食槽内设置有匀料装置，该匀料装置主要用于平整食槽内的食料，且该匀料装置连接到匀料装置驱动电机上，并由其驱动，该驱动电机使得匀料装置在食槽内将食料抚平整，避免食料堆积，对超声波检测的数据造成误差，匀料装置驱动电机连接到控制处理器上，并能够接受控制处理器输出的控制信号，在每次超声波检测食槽中饲料状态之前，控制处理器发送信号使匀料装置开始工作，食槽中的饲料在匀料装置的作用下被均匀推平，并等待超声波传感器的测距操作，测距操作完成后，匀料装置关闭。从而能够使得食槽内检测的数据精确，从而便于控制处理器的精确控制食料的供给量，实现精细化喂鸡。

本发明的智能精细喂鸡装置，所述匀料装置包括一个匀料推杆、第二联轴器和若干匀料推杆分支；所述匀料装置驱动电机为直线电机；匀料推杆的一端通过第二联轴器与直线电机连接，匀料推杆水平横穿于各个食槽，且任一食槽内具有一个匀料推杆分支，匀料板固定安装在匀料推杆上，匀料推杆分支与匀料推杆垂直，且位于食槽水平方向的中央处，匀料板位于食槽内底部；匀料推杆的自由端在匀料推杆延伸方向上距离食槽侧壁的距离不小于直线电机的最大推送距离。

由于采用了上述结构，直线电机与匀料推杆的一端连接，且可以通过匀料推杆往返运动，且直线电机与匀料推杆之间连接有第二联轴器，匀料推杆从多个食槽中水平穿过，并且可以相对于食槽移动，在每个食槽内都设置有匀料推杆分支，且匀料推杆分支固定于匀料推杆上，匀料推杆分支与匀料推杆垂直，且位于食槽水平方向的中央处，从而能够对食槽内的食料进行水平方向上的均匀抚整，同时匀料推杆分支位于食槽底部，匀料推杆的自由端在匀料推杆延伸方向上距离食槽侧壁的距离不小于直线电机的最大推送距离，也即匀料推杆分支在匀料推杆延伸方向上距离食槽间的分隔壁的距离不小于直线电机的最大推送距离，从而保证匀料推杆水平方向的移动有足够的空间，从而便于直线电机控制其匀料推杆在水平方向上的往返运动，便于对食料进行扶整。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)       实现了喂鸡自动化，有助于促进养鸡场向大型化、规模化、智能化发展；

2)       可根据鸡群不同生长阶段所需最佳喂食量对鸡群进行定时定量自动喂食，保证了鸡群喂食量的科学合理；

3)       喂食的时间、食料量参数可根据用户特殊需求进行自定义设定，从而扩宽了本装置的适用范围，对产品的推广具有重要意义；

4)       安装于食槽上方的传感器能实时检测食槽内饲料状况，从而保证每次投料操作都在食槽现有饲料量的基础上进行，保证投料后食槽中饲料量均相等，避免了食槽中饲料堆积越来越多的现象。对减少饲料的浪费，实现精细喂食目标具有重要意义；

5)       通过对食槽状态的实时监控，能够发现是否有食槽长期处于不正常状态(长期剩余量过多)，从而提前发现鸡群吃食或装置的异常情况，对鸡群疫病的预防和系统的维护具有重要意义；

6)       设备成本低，最终的目的是为养鸡场提供低成本的智能精细喂食装置，并且机械部分设计简单有效，便于不同环境下的正常使用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的总体结构框图；

图2是本发明的总体控制原理框图；

图3是本发明中的进料装置结构图；

图4是本发明中的输料装置结构图；

图5是本发明中的漏料装置结构图；

图6是本发明中的料量检测装置结构图；

图7是本发明中的匀料装置结构图；

图8是本发明的控制流程图；

图9是图8中料量检测流程图；

图10显示了本发明控制处理器与各个电机之间的控制关系。

图中标记：进料装置1，输料装置2，漏料装置3，料量检测装置4，装置支架5，储料塔支架101，储料塔102，进料阀门电机103，齿条104，储料塔垫板105，进料阀门106，主管道动力电机201，电机底座202，联轴器203，轴承2041，轴承2042，漏料小管道2051~2055，螺旋206，螺旋中心轴207，输料主管道208，大小管道接口301，上转接口3021，下转接口3022，上小管道3031，下小管道3032，漏料阀门电机304，漏料阀门电机底座305，漏料阀门306，齿条307，超声波传感器4021、4022，食槽403，匀料装置驱动电机404，联轴器405，匀料板4061~4065，匀料推杆407。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 ，本发明中的智能精细喂鸡装置分为5个装置部分，分别是进料装置、输料装置、漏料装置、料量检测装置以及装置支架。

其中，进料装置的食料输出口与输料装置的食料输入口连接；输料装置的食料输出口与漏料装置的食料输入口连接；所述漏料装置的食料输出口朝向食槽。

进料装置的食料输出口设置有第一开关装置，漏料装置的食料输出口设置有第二开关装置；控制第一开关装置、第二开关装置的开或闭，可以控制食料是否从进料装置进入输料装置以及是否从漏料装置漏入食槽中。

料量检测装置位于食槽内部或者位于食槽上方，用于检测食槽中的食料量。

实际应用中，为了适应养鸡规模化的要求，所述输料装置上具有多个食料输出口；每个食料输出口分别接有一个漏料装置；每个漏料装置的食料输出口分别对准一个食槽；每个食槽均有一个料量检测装置。

如图2，控制处理器以STC89C52单片机为核心，对第一开关装置的开或关、第二开关装置的开或关、输料装置传输食料以及料量检测装置检测食料量进行控制。

接下来详细阐述各个装置的结构及其工作原理。

如图3，整个进料装置由储料塔支架101、储料塔102、进料阀门电机103、齿条104、进料阀门106、及储料塔垫板105是5个部分组成。储料塔102固定安装在储料塔支架101上，储料塔102上开设有食料输出口与食料输入口。

进料阀门电机103、齿条104、进料阀门106、及储料塔垫板105构成所述的第一开关装置。储料塔垫板105上固定有进料阀门电机103，进料阀门电机103通过齿条104与进料阀门106传动连接；进料阀门电机103接受控制处理器输出的控制信号，当控制处理器控制进料阀门电机103逆时针转动时，齿条104带动进料阀门106打开，食料从储料塔中漏入输料装置中，当进料阀门电机103顺时针转动时，齿条104带动进料阀门106关闭，食料停止漏出。

如图4，输料装置包含输料主管道208、输料装置支架、输料动力装置。输料主管道208及输料动力装置固定于输料装置支架上。输料动力装置包括主管道动力电机201、电机底座202、螺旋206、螺旋中心轴207、轴承2041、轴承2042及联轴器203。

螺旋206盘旋于螺旋中心轴207上；主管道动力电机201通过联动轴203与螺旋中心轴207传动连接。轴承2041、轴承2042分别套于螺旋中心轴207左右两端，用于支撑螺旋中心轴207。主管道动力电机201接受控制处理器输出的控制信号。当控制处理器控制主管道动力电机201逆时针转动时，食料从输料主管道208左端传送到右端，并分别从漏料小管道2051~2055漏出，当控制主管道动力电机201顺时针转动时，食料从输料主管道208右端传送到左端，并分别从漏料小管道2051~2055漏出，当控制主管道动力电机201停止转动时，食料停止传送。

如图5，漏料装置包括大小管道接口301、上转接口3021、下转接口3022、上小管道3031、下小管道3032及第二开关装置。

上小管道3031通过大小管道接口301连接输料装置食料输出口，上小管道3031通过上转接口3021连接下小管道3032，下转接口3022连接于下小管道3032的末端。

第二开关装置包括漏料阀门电机304、漏料阀门306、齿条307及漏料阀门电机底座305。

漏料阀门306设置于下转接口3022上。漏料阀门电机底座305固定在食槽上方，漏料阀门电机底座305上固定有漏料阀门电机304，漏料阀门电机304通过齿条307与漏料阀门306传动连接。漏料阀门电机接受控制处理器输出的控制信号，当控制处理器控制漏料阀门电机304顺时针转动时，齿条307带动漏料阀门306打开，饲料从上、下小管道3031、3032漏入食槽，当控制漏料阀门电机304逆时针转动时，齿条307带动漏料阀门306关闭，饲料停止下漏。

实现定时定量的喂食功能是本喂鸡系统的一个基本方向。定时即当用户所设定的喂食时间到达时，装置自动开启并向食槽中放入饲料；定量即根据用户所设定的投料量，使每次完成放料操作后食槽中的饲料都为该设定值，在保证鸡的营养摄取充分的同时有效避免了饲料的浪费。

根据以上功能要求，若需实现定量喂食功能，需要在放料过程中实时检测食槽中的饲料量是否达到设定量，若一旦达到，则应立刻停止放料。

检测食料的多少通常可以间接转换为检测食料的质量、食料的体积或食料的高度等，然后经过一定的转换公式最终得到需要检测的食料量。检测食料的质量一般会采用应变式传感器，将食料对传感器的受力形变转换为其电阻变换，并将应变式传感器连接在测量电路中，根据传感器引起的电参数变化可以测得食料的质量。

检测食料的高度一般可使用红外测距传感器、激光测距传感器等。

本发明优选采用超声波传感器检测食料量，使用超声波传感器测距功能，通过检测食槽中饲料的高度，然后经过转换公式计算，最后确定食槽中饲料量。

超声波的测距一般采用渡越时间法TOF，首先超声波传感器发送器会发射一组高频声波，一般为40kHz，当声波遇到物体后，就会被反弹回来，并被接收器接收。通过测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，然后将所测得时间乘以超声波的速度就得到二倍的传感器与被测物体之间的距离，即

其中为传感器与被测物体之间的距离，为超声波从发出到返回的时间，为声波在介质中的传输速度。在测距精度不是很高的情况下，一般认为为常数。

图6显示了料量检测装置的一个具体实施例。所述料量检测装置包含两个超声波传感器4021、4022。所述超声波传感器4021、4022位于食槽403上方。

各个食槽的超声波传感器与控制处理器具有信号连接，控制处理器用于控制各个超声波传感器工作、接受超声波传感器输出的包含食料高度信息的信号并计算食料高度。当超声波传感器接收到控制处理器的控制信号时，便开始检测食槽中饲料高度，并将所测的反应高度的信号返回给控制处理器，并等待控制处理器的下一条命令。

优选地，将每个食槽中的两个超声波传感器4021、4022分别设置于食槽水平长度1/4处的上方及3/4处的上方，并将两个超声波传感器测得的食料高度求均值，可大大提高食料高度的测量精度，但是必须保证两个超声波传感器等高。表1列出了超声波传感器测量值与其对应的饲料质量测量值。

表1  双超声波传感器测量值与饲料质量的关系

测量值1（mm）	141.2	137.2	128.8	118.2	111.4	100.6	93.2	87.2	……
										测量值2（mm）	138.8	135.4	130.2	117.2	110.0	103.2	93.2	83.4	……
测量平均值（mm）	140.0	136.4	129.6	117.8	110.8	101.8	93.2	75.4	……
										质量（g）	0.0	31.0	67.0	117.0	144.0	186.0	220.0	268.0	……

对上述测量平均值与质量进行拟合，得到如下的曲线方程：

通过方程，可以直接由所测量的高度计算出此时食槽中的食料质量。设食槽可装入的食料质量为200g（根据专家系统所得的最常喂料量），此时所测得的饲料质量值相对于食槽饲料容量值产生的误差如表2所示。

表2 双超声波传感器测量值与饲料质量的误差分析

传感器距离食料高度（mm）	140.0	136.4	129.6	117.8	110.8	101.8	93.2	75.4	……
										质量实际值（g）	0.0	31.0	67.0	117.0	144.0	186.0	220.0	268.0	……
质量计算值（g）	6.1	25.9	61.8	118.9	149.6	185.6	216.4	268.9	……
										相对误差（%）	3.0	2.5	2.6	1.0	2.8	0.2	1.8	0.5

由上表分析可知，当用两个超声波测距传感器同时对食槽状态进行测量时，由于最终测量的食料高度值为两个超声波传感器测量值平均值，减小了超声波传感器产生的测量误差，使最终计算出的食槽饲料质量值与实际值误差均保持以内，已基本满足测量要求。

若在此基础上，继续增加超声波传感器数量，测量误差会继续减小，但同时设备成本会增加。本发明优选的在每个食槽上方设置两个超声波传感器，既能保证料量测量精度，又能控制产品生产成本，有利于本产品的推广使用。

具体的，所述超声波传感器可以选用HY-SPF05超声波测距模块。

在一般情况下，温度每升高，声波速度增加约为，对超声波测距有较大影响。而在鸡舍等环境恶劣的场所，温度对超声波测距系统的影响更不可忽略，因此必须对波速进行温度补偿。通过实验可获得波速与温度之间的经验模型：

式中，为超声波传感器所在环境的温度，为实际的声波传输速度，实际情况下，取331.5，取0.607所以，可得到最终的测距公式为：

其中为传感器与被测物体之间的距离，为超声波从发出到返回的时间。从公式中可以看出，要想获得精确的测量值，必须首先获取环境温度的大小。在本发明中采用数字温度传感器DS18B20来进行温度检测。表3显示了温度补偿后超声波传感器测量值与实际值的关系。

表3  温度补偿后超声波测距系统测量距离与实际距离的关系

测量值（mm）	0	25.6	31.2	47.0	62.5	102.3	140.0	189.9	251.1	……
											实际值（mm）	17.5	25.1	32.0	47.1	61.9	102.0	141.7	187.2	250.4	……
相对误差（%）	100	1.91	2.54	0.21	0.97	0.69	1.19	1.44	0.28	……

考虑到超声波测距受到其反射角度的限制，只有当被测物体始终在合适的角度时超声波传感器才能获得正确的测量信息，否则探测物不能被正确地检测。即超声波测距目标为一个点。但实际中漏料装置的食料输出口下落到食槽中的饲料近似锥形，以锥形上一个点或多个点的高度信息来表达整个锥形状态是非常困难的。因此，为了准确地检测出食槽中饲料的高度，需要食槽内的饲料尽量平整，使超声波所测点的饲料高度能正确反应当前饲料信息。

针对以上问题，本发明设计出一匀料装置，其目的在于能及时将食槽内的食料均匀推平。其结构如图7所示。

所述匀料装置包括匀料推杆407、联轴器405、若干匀料推杆分支4061~4065。匀料装置驱动电机404用于带动匀料装置以便使食槽中的食料基本平整，匀料装置驱动电机404接受控制处理器输出的控制信号。

具体的，所述匀料装置驱动电机404为直线电机，匀料推杆407的一端通过联轴器405与直线电机传动连接，匀料推杆407水平横穿于各个食槽，且每个食槽内具有一个匀料推杆分支，匀料推杆分支固定安装在匀料推杆407上，匀料推杆分支与匀料推杆垂直，且基本位于食槽水平方向的中央处，匀料推杆分支4061~4065位于食槽底部，匀料推杆407的自由端在匀料推杆407延伸方向上距离食槽侧壁的距离不小于直线电机的最大推送距离，也即匀料推杆分支在匀料推杆延伸方向上距离食槽间的分隔壁的距离不小于直线电机的最大推送距离。

在检测料量时，匀料装置的应用主要为：在每次超声波检测食槽中饲料状态之前，发送信号使匀料装置开始工作，食槽中的饲料在匀料装置的作用下被均匀推平并等待超声波传感器的测距操作，测距操作完成后，匀料装置关闭。

假设食槽内的食料处于满容量状态（500g），通过匀料装置驱动电机404带动匀料推杆407的来回运动能使饲料趋于平整。下表4列出了匀料推杆运动次数（往返为一次）与饲料平整度之间的关系，并最终确定了匀料装置运行的时间。平整度定义为食槽内的处于同一水平高度的饲料量占整个饲料量百分比。具体实施过程为：超声波测距传感器均水平放置在同一高度上，在食槽内均匀取10个参考点，在完成一次匀料推杆运动后进行测距操作。当10个参考点被测距离均不相同时，平整度定为0%；当其中有2个参考点被测距离相同，其余8个参考点被测距离均不相同时，平整度为11.1%……当10个参考点被测距离均相同时，平整度为99.9%。

表4 匀料推杆运动次数与饲料平整度关系

推杆运动次数	0	1	2	3	4	5	6	……	12	13	……
												平整度（%）	22.2	44.4	66.6	77.7	88.8	88.8	88.8	……	99.9	99.9	……

   由表3可知，在食槽处于满容量状态，当匀料电机控制匀料推杆来回运动5次时，饲料平整度为88.8%，已基本满足测距要求。考虑到正常情况下食槽内的饲料不会达到满容量状态且若继续增加运动次数，饲料平整度改变将很小。最终本系统确定每次匀料操作即控制匀料推杆来回运动5次，从而达到最有效的匀料效果。

   接下来介绍控制处理器对智能精细喂鸡装置各部分的控制方法。

如前述，本发明采用STC89C52单片机作为控制处理器，运用2个电机驱动模块L293D、1个LMD18200分别驱动5个漏料阀门电机、1个进料阀门电机、1个匀料装置驱动电机。电机控制结构如图10所示。另外采用3个继电器分别用于控制主管道动力电机的启动/关闭、正转和反转。

当控制处理器收到喂食信号后，执行以下步骤：

S1：收到喂食信号后，检测各个食槽中食料量，确定食料量达到设定量的食槽；

S2：控制输料装置开始输送食料，食料由输料装置传输到各个漏料装置中；

S3：打开食料量未达到设定量的食槽对应的漏料装置食料输出口的第二开关装置开始漏料；

S4：依次循环检测各个食槽中的食料量是否达到设定量，并关闭食料量达到设定量的食槽对应的漏料装置的第二开关装置停止漏料，当检测到所有的食槽中的食料量均达到设定量后，则关闭进料装置的第一开关装置、控制输料装置停止输送食料、关闭所有漏料装置的第二开关装置；

在执行步骤S2、S3、S4的同时，进料装置与输料装置还循环执行以下步骤：

I1：等待一定时间后输料装置正向输送食料若干时间；

I2：开启进料装置食料输出口的第一开关装置进料，食料通过进料装置食料输出口进入输料装置，同时输料装置反向输送食料；等待若干时间；

I3：关闭进料装置食料输出口的第一开关装置停止进料；

I4：回到步骤I1。

上述步骤更具体的体现在图8所述的流程图中：

单片机在收到喂食信号前处于休眠状态，当喂食信号到后，单片机控制超声波传感器依次检测5个食槽中饲料量，经公式计算和转换后，转化为食槽的百分比，并与阈值进行比较，若剩余量已经超过阈值，则置位对应漏料阀门电机的标志位flag_motorN=1，若没有超过，则不进行动作。

为了使输料主管道中的剩余饲料能得到充分的利用，首先使主管道动力转动，并同时开启定时器2，依次打开漏料阀门电机标志位为0 的漏料阀门，让饲料漏入食槽。用超声波模块实时检测食槽中饲料量，并标记中间标志位，一旦检测到标志位变化，立刻关闭饲料量达到阈值的漏料阀门。

同时，定时器2在工作，若定时器2中断到达，则进入中断程序进行操作：主管道动力电机正转，延时14s主管道动力电机反转且进料装置的进料阀门打开进料，让食料漏入输料主管道，延时7s后关闭进料阀门，再延时7s后主管道动力电机转为正转，如此循环。

单片机实时检测是否所有漏料阀门电机的标志位均置位，若是，则置位标志位flag_close=1，复位所有的漏料阀门电机的标志位，并关闭定时器2。

为了确保超声波传感器检测食槽中料量的准确性，作为一种优选的实施方式，单片机在每次控制超声波传感器测量食料高度前均先控制匀料装置驱动电机运转，使匀料推杆来回推送至少5次将食槽中的食料整平。详见图9。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.智能精细喂鸡装置，包括食槽，其特征在于，包括控制处理器、进料装置、输料装置、漏料装置及料量检测装置；进料装置的食料输出口连接于输料装置上；输料装置上连接有至少一个漏料装置；所述漏料装置的食料输出口朝向食槽；在进料装置的食料输出口设置有第一开关装置，漏料装置的食料输出口设置有第二开关装置；在食槽内或者食槽上方设置有用于检测食槽中食料量的料量检测装置；控制处理器用于控制所述第一开关装置的开或关、控制第二开关装置的开或关、控制输料装置传输食料以及控制料量检测装置检测食料量；

所述控制处理器用于在收到喂食信号后执行以下步骤：

S1：控制料量检测装置检测各个食槽中食料量，确定食料量达到设定量的食槽；各个食槽之间设置有分隔壁；

S2：控制输料装置开始输送食料，食料由输料装置传输到各个漏料装置中；

S3：打开食料量未达到设定量的食槽对应的漏料装置食料输出口的第二开关装置开始漏料；

S4：依次循环检测各个食槽中的食料量是否达到设定量，并关闭食料量达到设定量的食槽对应的漏料装置的第二开关装置停止漏料，当检测到所有的食槽中的食料量均达到设定量后，则关闭进料装置的第一开关装置、控制输料装置停止输送食料、关闭所有漏料装置的第二开关装置；

在执行步骤S2、S3、S4的同时，进料装置与输料装置还循环执行以下步骤：

I1：等待一定时间后输料装置正向输送食料若干时间；

I2：开启进料装置食料输出口的第一开关装置进料，食料通过进料装置食料输出口进入输料装置，同时输料装置反向输送食料；等待若干时间；

I3：关闭进料装置食料输出口的第一开关装置停止进料；

I4：回到步骤I1。

2.根据权利要求1所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述输料装置上具有至少一个食料输出口；任一食料输出口上连有一个漏料装置；每个漏料装置的食料输出口分别对准一个食槽；每个食槽内或者食槽上方均有一个料量检测装置。

3.根据权利要求2所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述进料装置包括储料塔支架、储料塔及第一开关装置，其中第一开关装置包括进料阀门、进料阀门电机、第一齿条及储料塔垫板，储料塔通过储料塔垫板固定于储料塔支架上，储料塔上开设有食料输出口与食料输入口，所述进料阀门设置于储料塔食料输出口上，且进料阀门与第一齿条固定连接；所述储料塔垫板上连接有进料阀门电机，所述进料阀门电机通过第一齿条控制进料阀门，进料阀门电机接受控制处理器输出的控制信号。

4.根据权利要求2或3所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述输料装置包括输料装置支架、输料主管道及输料动力装置；所述输料主管道与输料动力装置均固定于输料装置支架上，输料主管道上开设有食料输入口及至少一个食料输出口，所述输料动力装置伸入输料主管道内，将食料从食料输入口输送至食料输出口；输料动力装置接受控制处理器输出的控制信号。

5.根据权利要求4所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述输料动力装置包括主管道动力电机、螺旋、螺旋中心轴及第一联轴器；螺旋盘旋于螺旋中心轴外壁上，所述螺旋中心轴位于输料主管道内，所述螺旋中心轴通过第一联动轴连接于主管道动力电机上，所述主管道动力电机接受控制处理器输出的控制信号。

6.根据权利要求2或3或5所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述漏料装置包括大小管道接口、上转接口、下转接口、上小管道、下小管道及第二开关装置；上小管道通过大小管道接口连接输料装置食料输出口，上小管道通过上转接口连接下小管道，下小管道的末端连接有下转接口；第二开关装置包括漏料阀门电机、漏料阀门、第二齿条及漏料阀门电机底座，所述漏料阀门设置于下转接口，所述漏料阀门与第二齿条固定连接，漏料阀门电机通过第二齿条控制漏料阀门，所述漏料阀门电机固定于漏料阀门电机底座上，所述漏料阀门电机底座位于食槽上方。

7.根据权利要求2或6所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述料量检测装置包含至少一个超声波传感器；所述超声波传感器位于食槽上方；各个食槽的超声波传感器与控制处理器具有信号连接，控制处理器用于控制各个超声波传感器工作、接受超声波传感器输出的包含食料高度信息的信号并计算食料高度。

8.根据权利要求2或7所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述每个料量检测装置包含两个超声波传感器；且两个超声波传感器分别位于食槽水平长度1/4处的上方及3/4处的上方；两个超声波传感器等高。

9.根据权利要求2或8所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，在食槽内底部设置有使食槽中的食料平整的匀料装置，所述匀料装置由匀料装置驱动电机控制；匀料装置驱动电机接受控制处理器输出的控制信号。

10.根据权利要求9所述的智能精细喂鸡装置，其特征在于，所述匀料装置包括一个匀料推杆、第二联轴器和若干匀料推杆分支；所述匀料装置驱动电机为直线电机；匀料推杆的一端通过第二联轴器与直线电机连接，匀料推杆水平横穿于各个食槽，每个食槽内设有一匀料推杆分支，所述匀料推杆分支固定于匀料推杆上，匀料推杆分支距离食槽间的分隔壁的距离不小于直线电机的最大推送距离。