CN109769705A - 猪精准饲喂仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种猪精准饲喂仪器，涉及猪饲喂设备。本仪器包括干饲料（00）、下料装置（10）、水输送装置（20）、搅拌装置（30）、食槽装置（40）、消毒装置（50）和信息处理装置（60）；在下料装置（10）的入口设置有干饲料（00），在下料装置（10）和水输送装置（20）的下面设置有搅拌装置（30），在搅拌装置（30）下面设置有食槽装置（40），在搅拌装置（30）旁边设置有消毒装置（50）；信息处理装置（60）分别与下料装置（10）、水输送装置（20）、搅拌装置（30）、食槽装置（40）和消毒装置（50）连接。本发明能够实现对猪饲喂端液态饲料制作、精准控制以及自动化下料以及自动记录猪的吃食量。

Description

猪精准饲喂仪器

技术领域

本发明涉及猪饲喂设备，尤其涉及一种猪精准饲喂仪器。

背景技术

现阶段，养猪产业格局正面临调整和变化，给产业化发展释放出大量的市场空间。但我国传统的猪饲喂方式主要是由饲养人员根据自身长期的饲喂经验添加饲料。这种饲喂方式使用设备简陋，劳动强度大，投料精度低，饲料损失量大，不利于对猪的大规模集中饲养，也不利于市场化的推进。国内外目前养猪过程中一般采用干饲料饲喂和液态饲料饲喂两种方式。液态饲料可以维持猪的健康状况，保护其呼吸道不受粉尘侵害；增加其采食量、强化胃肠道的消化吸收功能，防止腹泻的发生；提高猪的生长速度和饲喂效率，提高日增重，促使种提前十天左右出栏；

欧洲大多数养殖场已经实现液态饲料饲养，而国内养殖场由于液态饲料饲养装备成本较高很少采用液态饲料饲养。所以本项目定位就是使用饲喂端液态饲料对猪进行饲养，在不对养殖场原有干料输送线和水线做改动的情况下，只是对饲喂端喂料器进行改造。这样既实现液态饲料饲养，又不用大面积改造料线水线。猪的品质对养殖户来说至关重要，这个项目的开展将使猪的生产潜能得到最大化的释放，由此为养殖户带来的经济效益也蔚为可观。

目前，国际上已出现一些先进的自动饲喂设备：荷兰在全国范围内大量的使用智能化母猪饲喂管理系统进行饲喂管理，养猪规模在不断的扩大，在世界肉食品出口额上位居前列；美国等国的猪只精准饲喂已达到产业化、智能化；还有德国BigDutchman公司的CALLMATIC2、荷兰 Nedap 公司的Velos及其他国家的 ESF系统等都已经非常成熟。虽然这些设备的自动化性能较好，但是价格昂贵，一般的中小型规模化养猪场难以接受。目前我国养猪业仍以传统的散养经营为主。虽然我国养猪业生产水平有了较大的提高，但是与世界上的养猪大国相比还有很大的差距。且国内专注于养猪自动化饲喂设备的企业和科研单位数量较少，无法满足市场需求。

在这样的背景下，研发一套具有本国知识产权和适合我国基本国情的猪精准饲喂设备迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的就在于针对现有技术存在的的缺点和不足，提供一种猪精准饲喂仪器。

本发明的目的是这样实现的：

1、节约下料量

本仪器根据猪每次食用的饲料量，设置在第一次下料时下料量为300g，随后在接受到猪的采食信号后，每次下料量为50g，通过自动统计的阀门开关次数和水阀门开启时间计算释放干料的量及水用量，最终根据称重传感器的数值变化，得到最终食槽中剩余的饲料量，由此得出较精确的猪食用饲料的量，并达到节约饲料的目的。

2、均匀搅拌后湿料下料

当单片机接受到猪吃饲料拱感应器发出的信号时，驱动继电器控制电磁阀门及水阀门打开，开始释放干料和水，并控制电机开启，带动螺旋桨叶旋转，进行充分搅拌；螺旋搅拌装置采用中间和底部双螺旋桨搅拌的设计，采用铝为螺旋桨的材料，在平衡设计方面，通常允许存在一定的不平衡力矩。

3、精准饲喂

食用饲料量计算公式及其推导过程：

设水质量m1，干料质量m2，液态料质量m3，水密度ρ，水流速度v，水阀门横截面积S，阀门开启状态持续时间t，下料次数n，每次下料前，重量传感器计入食槽初始重（可能包括上次残余饲料）为G1，食槽最终重G2，猪吃食量m，

水量计算公式：m1=ρvSt，

饲料下料计算公式：m2=0.3+0.05（n-1），

液态料下料重量：m3=m1+m2，

猪吃食量：m=M-（G2-G1）/g，水重量和唯一不稳定的t，由单片机控制并记录，物料阀门开启次数也由单片机控制并记录，食槽残留重量由重量传感器记录，并发送到单片机。（根据需要可接外部拓展储存器）

具体地说，本发明的技术方案如下：

猪精准饲喂仪器（简称仪器）

本仪器包括工作对象——猪饲料；

设置有下料装置、水输送装置、搅拌装置、消毒装置和信息处理与反馈装置；

其位置和连接关系是：

在装置上方的下料装置中放置干料，在水输送装置中存放水，在水输送装置下设置有搅拌装置，搅拌装置上面设置有紫外线消毒装置，搅拌装置下面设置有下料装置，下料装置下面设置有食槽装置。

信息处理装置分别与食槽装置、水输送装置和搅拌装置、下料装置、消毒装置连接。

本发明具有下列优点和积极效果：

①通过单片机接收信号并传递信号，实现设备的自动化；

②通过改变下料管中光阑阀门的位置，实现对不同猪饲料的下料量控制，同时记录猪饲料的下料量；

③通过食槽装置与下料装置的饲料量反馈实现猪饲料量精准化记录；

④通过光阑阀门和电磁动力装置能实现自动化和高效率下料工作。

总之，本发明能够实现对猪饲喂端液态饲料制作、精准控制以及自动化下料以及自动记录猪的吃食量。

附图说明

图1、2、3、4分别是本仪器的结构方框图、立体图、主视图、俯视图；

图5是下料装置10的结构示意图；

图6是水输送装置20的结构示意图；

图7是饲料搅拌装置30的结构示意图；

图8分别是是食槽装置40的三视图；

图9是消毒装置50的结构方框图；

图10是电磁光阑阀门的结构主视图；

图11是水阀门的结构主视图；

图12是本装置的工作流程图。

图中：

00—干饲料；

10—下料装置，

11—下料管；

12—电磁光阑阀门

121—弹簧，122—阀门控制杆，123—通电螺旋线圈，

124—光阑阀门；

20—水输送装置，

21—输水管，

22—水阀门，

221—橡胶活塞，222—推拉电机；

23—雾化器；

30—饲料搅拌装置，

31—搅拌电机，32—联轴器，33—螺旋杆，34—螺旋桨轴承，

35—双叶螺旋桨；

40—食槽装置，

41—电子触头，42—食槽，43—底座，44—称重传感器；

50—消毒装置，

51—紫外线灯，52—电子开关

60—信息处理装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本仪器详细说明：

一、总体

如图1、2、3、4，本仪器包括干饲料00、下料装置10、水输送装置20、搅拌装置30、食槽装置40、消毒装置50和信息处理装置60；

其位置和连接关系是：

在下料装置10的入口设置有干饲料00，在下料装置10和水输送装置20的下面设置有搅拌装置30，在搅拌装置30下面设置有食槽装置40，在搅拌装置30旁边设置有消毒装置50；

信息处理装置60分别与下料装置10、水输送装置20、搅拌装置30、食槽装置40和消毒装置50连接。

工作机理：

信息处理装置60在接受食槽装置40的求食信号后，控制下料装置10释放干饲料00到搅拌装置30中，同时控制水输送装置20输送水，并将水雾化，与干饲料00均匀混合，经搅拌装置30搅拌后释放到食槽装置40中，在接受不到来自食槽装置40的求食信号时，控制消毒装置50开始消毒；食槽装置40上的称重传感器43所得数据经信息处理装置60处理后，与总下料量相减得出猪吃食量的精准数值。

二、功能装置

1、下料装置10

如图5，下料装置10包括下料管11和电磁光阑阀门12；

其位置和连接关系：

在下料管11的上、中、下处分别设置有上、中、下电磁光阑阀门12A、12B、12C。

工作原理：

上、中、下电磁光阑阀门12A、12B、12C将下料管11划分为2个不同储存空间（300g和50g），在下料管11和电磁光阑阀门12中均涂有特氟龙防粘涂层，起防止粘连、保护装置的作用。

信息处理装置60中的单片机接受到位于食槽中电子触头41的信号后，控制上电磁光阑阀门12A首先开启，下料管11输送干饲料00，经过设定的时间后，上电磁光阑阀门12A关闭，填充完毕后，中、下电磁光阑阀门12B、12C根据需要开启，实现第一次投放300g干饲料00之后再每次投放50g的功能，当干饲料00投放完后，上、中、下电磁光阑阀门12A、12B、12C均闭合，停止下料。

1）下料管11

下料管11包括上下连接的圆管和八字形管。

2）电磁光阑阀门12

如图10，电磁光阑阀门12包括弹簧121、阀门控制杆122、螺旋线圈123和光阑阀门124；

其位置和连接关系是：

电磁光阑阀门12位于下料装置10的下料管11中；

阀门控制杆122连接在光阑阀门124的边缘处，弹簧121设置于阀门控制杆122上方，螺旋线圈123位于阀门控制杆122的后方。

工作机理：

信息处理装置60中的单片机控制螺旋线圈123通电，进而将由磁性材料组成的阀门控制杆122吸引过来，带动光阑阀门124底部的孔洞变大；当信息处理装置60中的单片机控制螺旋线圈123断电时，电磁力消失，阀门控制杆122在弹簧121的弹力作用下迅速被拉回初始位置，使光阑阀门124关闭。

1）弹簧121

弹簧121是一种金属螺旋弹簧。

材质：弹簧钢；钢丝直径：1mm；弹簧外径：11mm；弹簧内径：9mm。

2）阀门控制杆122

阀门控制杆122是一种金属杆。

材质：HT200灰铸铁。

3）通电螺线管123

通电螺线管123是一种螺线管。

D2X/EG24N9K4 4 型式：4WE & D2X/EG24N9K4； 4 4WE

材料编号：R900770141。

4）光阑阀门124

光阑阀门124是一种类似照相机的光圈（3-5片）的机构。

2、水输送装置20

如图6，水输送装置20包括输水管21、水阀门22和雾化器23；

其位置和连接关系是：

在输水管21下部设置有水阀门22，在输水管21的出口连接有雾化器23。

工作机理：

信息处理装置中60的单片机接受到位于食槽42中电子触头41的信号后，控制水阀门22，输水管21送水，经过设定的时间后，水阀门22关闭，停止送水。

1）输水管21

输水管21是一种长管。

长度：4m；外径：25mm；壁厚：2.3mm。

产品规格：25。

2）水阀门22

如图11，水阀门22包括橡胶活塞221和推拉电机222；

其位置和连接关系是：

橡胶活塞221和推拉电机222连接。

工作机理：

信息处理装置60中的单片机控制推拉电机222拉开橡胶活塞221使水阀门打开，信息处理装置60中的单片机控制推拉电机222推紧橡胶活塞221使水阀门关闭。

（1）橡胶活塞221

橡胶活塞221是有商用品。

（2）推拉电机222

推拉电机222是有商用品。

3）雾化器23

雾化器23为一种雾化喷头。

3、搅拌装置30

如图7，搅拌装置30包括搅拌腔36及其内部的搅拌电机31、联轴器32、螺旋杆33、螺旋桨轴承34和双叶螺旋桨35；

其位置和连接关系是：

搅拌电机31、联轴器32和螺旋杆33依次连接，在螺旋杆33中、下部位分别设置有螺旋桨轴承34及其双叶螺旋桨35。

工作机理：

信息处理装置60中的单片机接受到位于食槽42中电子触头41的信号后，控制搅拌电机31开启，带动双叶螺旋桨35水平圆周旋转，将干饲料00和水充分搅拌混合。

1）搅拌电机31

搅拌电机31有商用品。

直流系列ZYT50-41；2000-4500r/min；DC12V-220VV。

2）凸缘联轴器32

凸缘联轴器32有商用品。

品牌：永泰；型号：GY YL；公称转矩：9000N.m；轴孔：55-110；

外形尺寸：230mm；许用转速：1900r/m；孔径：252mm；重量：150g；

允许扭矩：14000N·M；长度：202mm；外径：256mm。

3）螺旋杆33

螺旋杆33有商用品。

品牌：中；型号：圆柄；类型：螺旋杆；材质：不锈钢；全长：780mm；

产品别名：打灰螺旋杆。

4）轴承34

轴承34有商用品。

品牌：NSK/恩斯凯；

型号：6200ZZ，6201ZZ，……6208ZZ，16002ZZ；

内径：15mm；外径：35mm；厚度：11mm；重量：0.045kg；

保持架及其材料：J钢板冲压。

5）双叶螺旋桨35

双叶螺旋桨35有商用品。

材质：316L不锈钢；桨片高度：12mm；搅拌杆直径Φ8mm；桨片直径Φ50mm；

搅拌杆长度300mm。

4、食槽装置40

如图8，食槽装置40包括电子触头41、食槽42、称重传感器43和底座44；

其位置和连接关系是：

从上到下，食槽42、称重传感器43和底座44依次连接成一个整体，电子触头41由下料装置10连接悬在食槽42上部。

工作机理：

当电子触头41接受到猪求食信号时，将信号发送给信息处理装置60中的单片机，控制下料装置10、水输送装置20和搅拌装置30的工作，当猪求食结束后，称重传感器43得出最终数值，反馈给信息处理装置60中的单片机。

1）电子触头41

电子触头41是一种OMEGA的PXM309系列工业压力传感器。

2）食槽42

食槽42是一种长方形槽。

材质：水泥；外型尺寸：500×220×230mm；

控温范围：常温；类型：食槽。

3）称重传感器43

称重传感器43有商用品。

品牌：HX711。

4）底座44

商用品。

5、消毒装置50

如图9，消毒装置50包括紫外线灯51和电子开关52；

其位置和连接关系是：

紫外线灯51插入搅拌腔36内，紫外线灯51、电子开关52和信息处理装置60依次连接。

工作机理：

当信息处理装置60中的单片机长时间接受不到来自食槽装置40中电子触头41的信号时，控制电子开关52触发，紫外线灯51开启工作，对搅拌腔36内部进行紫外线消毒。

1）紫外线灯51

紫外线灯51有商用品。

品牌：净冉光电科技；型号：UV14W287T5L；类型：UV紫外线灯管。

3）电子开关52

电子开关52有商用品。

6、信息处理装置60

信息处理装置60包括单片机和供电装置。

工作机理：

在单片机接受到来自食槽装置40中电子触头41的信号后，控制下料装置10、水输送装置20、搅拌装置30和消毒装置40的开启顺序，并实现循环工作。

1）单片机类型：STC89C52。

2）其内嵌有工作软件

如图12，其工作流程是：

A、令n=0，t=0—10

B、判断猪是否拱电子触头—11，是则执行步骤C1，否则执行步骤C2；

C1、判断猪是否为第一次拱电子触头（即n=0）—12，

是则为：记录此时称重传感器中食槽重量信息G1—13，再分别为：控制电

磁阀门打开，下干饲料300g，且n=n+1—14和水阀门打开30s，水经雾化后喷向搅拌腔，且t=t+30—15；

否则分别为：控制电磁阀门打开，下干料50g，且n=n+1—16；水阀门打开5s，水经雾化后喷向搅拌腔，且t=t+5—17；

C2、依次为：

食槽底部的称重传感器将食槽中的重量信息G2传递给信息处理装置—21；

计算此次的猪吃食量m＝ρvSt+0.3+0.05（n-1）-（G2-G1）/g—22，

ρ为水密度，v为水流速度，S为水阀门横截面积，g为重力加速度；

结束—23。

D、分别为：

控制紫外线灯开启，对装置内部进行杀菌消毒30s—18；

控制搅拌电机工作，搅拌干料和水30s—19；

E、控制搅拌腔底部的总下料阀门延时开启15s，向食槽释放湿料—20，跳转到步骤B。

Claims (7)

1.一种猪精准饲喂仪器，其特征在于：

包括干饲料（00）、下料装置（10）、水输送装置（20）、搅拌装置（30）、食槽装置（40）、消毒装置（50）和信息处理装置（60）；

其位置和连接关系是：

在下料装置（10）的入口设置有干饲料（00），在下料装置（10）和水输送装置（20）的下面设置有搅拌装置（30），在搅拌装置（30）下面设置有食槽装置（40），在搅拌装置（30）旁边设置有消毒装置（50）；

信息处理装置（60）分别与下料装置（10）、水输送装置（20）、搅拌装置（30）、食槽装置（40）和消毒装置（50）连接。

2.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的下料装置（10）包括下料管（11）和电磁光阑阀门（12）；

在下料管（11）的上、中、下处分别设置有上、中、下电磁光阑阀门（12A、12B、12C）；

下料管（11）包括上下连接的圆管和八字形管；

电磁光阑阀门（12）包括弹簧（121）、阀门控制杆（122）、螺旋线圈（123）和光阑阀门（124，）电磁光阑阀门（12）位于下料装置（10）的下料管（11）中；阀门控制杆（122）连接在光阑阀门（124）的边缘处，弹簧（121）设置于阀门控制杆（122）上方，螺旋线圈（123）位于阀门控制杆（122）的后方。

3.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的水输送装置（20）包括输水管（21）、水阀门（22）和雾化器（23）；在输水管（21）下部设置有水阀门（22），在输水管（21）的出口连接有雾化器（23）；

水阀门（22）包括相互连接的橡胶活塞（221）和推拉电机（222）。

4.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的搅拌装置（30）包括搅拌腔（36）及其内部的搅拌电机（31）、联轴器（32）、螺旋杆（33）、螺旋桨轴承（34）和双叶螺旋桨（35），搅拌电机（31）、联轴器（32）和螺旋杆（33）依次连接，在螺旋杆（33）中、下部位分别设置有螺旋桨轴承（34）及其双叶螺旋桨（35）。

5.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的食槽装置（40）包括电子触头（41）、食槽（42）、称重传感器（43）和底座（44），

从上到下，食槽（42）、称重传感器（43）和底座（44）依次连接成一个整体，电子触头（41）由下料装置（10）连接悬在食槽（42）上部。

6.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的消毒装置（50）包括紫外线灯（51）和电子开关（52），紫外线灯（51）插入搅拌腔（36）内，紫外线灯（51）、电子开关（52）和信息处理装置（60）依次连接。

7.按权利要求1所述的猪精准饲喂仪器，其特征在于：

所述的信息处理装置（60）包括单片机和供电装置；

单片机类型：STC89C52；

其内嵌有工作软件，其工作流程是：

A、令n=0，t=0（10）；

B、判断猪是否拱电子触头（11），是则执行步骤C1，否则执行步骤C2；

C1、判断猪是否为第一次拱电子触头，即n=0（12），

是则为：记录此时称重传感器中食槽重量信息G1（13），再分别为：控制电

磁阀门打开，下干饲料300g，且n=n+1（14）和水阀门打开30s，水经雾化后喷向搅拌腔，且t=t+30（15）；

否则分别为：控制电磁阀门打开，下干料50g，且n=n+1（16）；水阀门打开5s，水经雾化后喷向搅拌腔，且t=t+5（17）；

C2、依次为：

食槽底部的称重传感器将食槽中的重量信息G2传递给信息处理装置（21）；

计算此次的猪吃食量m＝ρvSt+0.3+0.05（n-1）-（G2-G1）/g（22）

ρ为水密度，v为水流速度，S为水阀门横截面积，g为重力加速度；

结束（23）；

D、分别为：

控制紫外线灯开启，对装置内部进行杀菌消毒30s（18）；

控制搅拌电机工作，搅拌干料和水30s（19）；

E、控制搅拌腔底部的总下料阀门延时开启15s，向食槽释放湿料（20），跳转到步骤B。