畜牧养殖自动化上料技术的应用_阮景波.pdf

24 2023 年 8 期摘 要：自动上料装置是实现机械化生产的关键，可以代替人工定时给家畜喂食，解决了传统家畜饲养效率低、劳动强度大等问题。当前市场上有多种自动喂料设备，一般都是体积大，适合于大型养殖场；而中小规模的养殖场，因为受条件所限，仍然采用传统的人工喂养方法。关键词：畜牧养殖；自动化；上料技术；应用畜牧养殖自动化上料技术的应用安徽斯高德农业科技有限公司 阮景波当前的养殖场，为提高养殖效率，大多使用自动化的饲养设备，其中包括自动喂食、喂水、刮粪等，使用自动化设备可以节约很多人工，可以有效地提高养殖效益。传统的喂食方法是手工喂食，它更灵活、更方便，但是它的使用会耗费很多的人力，而且饲料的利用率也很低。为提高饲养效果，可以使用自动喂食设备。在中小型农场，仍然采用传统的人工喂养方法。1畜牧养殖业饲喂方式现状1.1饲料搅拌在实际养殖中，随着养殖规模的不断增大，罐子、料斗等无法适应养殖场的发展，许多养殖户都会将饲料直接倾倒在地，用铲子搅拌。这种混合方法不卫生，而且很容易使家畜生病。同时，因为饲养的次数越来越多，一次大概要搅拌七八次，然后再去喂食；而家畜一天要喂两三次，这样的话，农场主的工作就会变得很辛苦。冬季我国大部分地区温度经常低于0摄氏度。在低温条件下，添加的水分会减少，使混合饲料变得困难，而且要加大力度。就算在搅拌的过程中，加入了温水，也很难将其搅动起来。而且，这些食物都是冰凉的，手工搅拌的效率很低，用铲子的话，很可能会结冰。所以，人们急需一种小型的、带有加热功能的全自动饲料混合器。1.2饲料投喂如果是中小型养殖场，几十只家畜，农场一天要运输数百公斤的食物。一般情况下，农场主们都会用小车来回运输。这种工作方法很传统，饲养工人很辛苦，而且每一次喂食结束后，都会带着一身的食物和灰尘；长时间在这种环境下工作，很可能会得尘肺病。许多农场主都说，需要使用自动化的喂料设备来改进目前的工作状况。2自动上料设施在设计上的注意事项2.1自动搅拌设备的设计随着我国畜牧业的迅速发展，市场上出现了许多自动化饲养设备。然而，经过调研，由于搅拌器不具备加热功能，在加水搅拌后，机器很容易出现结冰的现象，冬天不能很好地解决饲料搅拌机的难题。为了使自动送料装置得到广泛应用，必须从农户的实际需求入手，有效地解决冬季用水、搅拌桶等问题，并解决农户所面临的问题。在金属搅拌桶的外部加入加热器，可以有效地提高传热的效率。在设计加热器时，可以设定手动和远程控制两种方式，使加热器更具人性化。在搅拌前，用远程控制的方法对搅拌桶进行预热，当搅拌桶的温度达到要求的时候，就可以人为地添加饲料，确保搅拌的顺畅。2.2饲料传输装置的设计自动搅拌罐和饲料传输装置连接在一起就能实现自动化上料过程。饲养者只需将饲料倒入搅拌机，搅拌均匀后通过程序控制输送带，将饲料分堆；运输至家畜的饲料箱。常规的喂料设备往往会发生撒料现象，所以在设计输送设备时，应采用可阻挡物料的框体；降低饲料运输过程中的浪费，减少了清扫棚舍的工作。同时，在传送装置的末端应该设计饲料回收车，把牲畜未进食的边角料以及垃圾等进行回收，让传送带可以更加清洁。这样既能减少清扫输送机的工作量，又能确保家畜的饮食环境清洁，减少交叉感染，改善饲养品质。3自动上料核心技术目前，随着我国的科学技术水平逐步提高，饲料自动化的技术和装备也在不断的更新。在中、大型养殖企业中，所采用的养殖设备也逐渐得到了更新。与传统的自动上料装置比较，它包括监控系统、系统硬件电路、声敏控制器等，声音及影像资料的收集设备均已升级。3.1监控系统现代化的自动喂料设备，在前端装有话筒，可以用话筒对家畜进行语音信息采集。同时，利用计算机，收集动物特有的频率。利用大数据和饲养实践，该装置能准确地识别出家畜的饥饿声，并在采集到DOI:10.15989/ki.hbnjzzs.2023.08.0162023 年 8 期 25足够的饥饿讯号后，启动设定的电路；使伺服电机启动，以完成饲喂。同时，通过摄像机对家畜的运动、饮食等进行拍摄，并将其传输至饲养员的手机；使饲养员能够远程监测家畜进餐时间，掌握家畜活动轨迹。这对于饲养员全面了解家畜状况非常有用。3.2语音视频数据采集装置经过多年的养殖实践，养殖行业对动物的体态状况有了较为系统的认识。在语音识别系统中，首先要将特定的声调输入到系统中，通过该系统可以识别出家禽对饲料的需求量，并将声音信号通过仪器转换成电子信号，实现自动喂养。另外，在每个家畜进料的入口处都设有相应的监测装置。通过摄取家畜的摄像，饲养员可以远程查看家畜的饮食情况，并分析家畜的饮食情况。同时，语音和录像也是动物健康状况的一个重要资料。通过对动物的听觉、摄像，可以清楚地判断出动物是否受到了某种疾病的影响，从而指导饲养员在饲养过程中，改变饲养方式，添加特定的家畜药品。4自动化上料技术的应用4.1系统总体设计在大型养殖场，饲料喂养是一项耗时耗力的工作，采用常规方法要耗费大量人力；另外，在饲养过程中，饲料极易受到污染，危及家畜的生存；这对农场的利润，也是一个巨大的威胁。在大型养殖场的饲养管理中，要确保饲喂环节的高效、安全、及时，并在一定程度上减少了饲料的残渣，减少了饲料的污染，实现了自动化的饲养管理；这样既能保证饲料的高效、专业化，又能减轻劳力，减少养殖费用，又能避免环境污染；该设备采用一套感应装置，可自动根据剩余的饲料数量自动进行补充，并能适时供给，减少浪费，从而推动养殖业的发展。系统总体设计包括进料盒，料槽，挡板；由手、皮带输送机、PLC等组成的自动喂食控制器，具有操作简便、实用的特点。在饲料箱的底部装有一个压力传感器，由电脑进行控制，当饲料箱底部的压力低于所设定的固定值时，向计算机报告；提醒饲养者补料，这样就能解决由于工作繁忙而忘了喂料的问题。为了方便加入饲料，把料槽制成长方形，没有盖子。将饲料槽插在饲养圈的正中央，一半在圈内，另一半在圈外，既方便了家畜的觅食，也为机械臂的进料提供了便利。同时，在料槽的底部设置重力感应器，并对下料槽中的进料量进行限制；操作自动化上料，将饲料从饲料箱输送到料仓。根据以上设计，整个系统的操作流程如下：通过电脑的数据，饲养者可以根据电脑的提示，及时发现系统不能正常工作，并在加入适当的饲料后，使整个系统能够正常工作。在系统工作期间，料槽中的重力感应器会自动检测出料槽中的剩余饲料，当达到最低限值时，反馈给自动化上料，自动化上料接收到该信号；当饲料箱中的饲料被自动输送到料槽的一端，这时饲料员就会启动输送带，自动化上料通过输送带的运动，使喂料更均匀地分布在料槽中。当储料箱充满时，输送带关闭，机械臂停止工作，系统进入待机。4.2系统控制系统设计该系统的控制设计主要由总控制、饲料盒添加控制和饲料添加控制三部分组成。在系统开始运行后，PLC会对其进行初步的检测，并将各个环节重新调整到最初的工作状态，然后进行下一步的工作。当喂入饲料时，压力传感器会向饲料箱发出警告，提示饲料箱中的剩余饲料不足，电脑会将实时的数据反馈到饲养员；饲料员在接到指令后，会立即给料，保证系统的正常运行。在喂料时，料槽中的重力感应器会将喂入的讯息反馈到机械手，机械手伸出去，把喂料带到传送带的一端；这时传送带受到了压力，开始工作，在运动期间，机械臂起到了隔板的作用；将输送带上的喂料均匀地分配，一段时间后，输送带会停下来，在此期间，自动化上料再一次回到喂料箱，运送饲料；将其放置在传送机的一端，然后继续工作，直到储物箱被填满为止，系统就会停止运转。在整个系统的运作中，饲养者不需要总是在饲养场里忙忙碌碌，这样可以节省很多的人力；而且，他也不需要担心自己的失误，而影响到家畜的食物。通过电脑的反馈，饲养员可以在饲料箱和喂料箱中及时添加饲料，保证家畜能准时进餐，不用担心饲料的短缺。同时，通过对饲养数据的分析，可以准确地记录家畜每日所需的饲喂数量，从而掌握家畜的饮食规律；为制定合理的饲养方案，促进家畜的健康生长，也是提高饲养场整体效益的关键。4.3自动饲喂小车系统设计自动喂料小车包括喂料小车、导轨、放料机；喂料机、轨道两端限位开关SQ1、SQ2、进料小车M1、倒料电机M2、进料电机M3、推进机上装有摄像机，可以监控进料槽中的进料情况；摄像机将影像经由无线WIFI传输至主机。（1）具有自动控制的作用。自动喂料机是沿着导轨行驶的，每一个槽位都装有一个接近开关，当小车达到一定的槽位置时，它会向控制器发送一个信号。（2）自动/人工操纵的功能。该系统具有两种工作方式：自动操作和手工操作。在自动工作方式下，自动喂料机会自动推进，并向各供料口送料。再回到原26 2023 年 8 期 位置，再把饲料车倒过来，再把车开到原来的位置，再等下一次。在人工操作方式下，自动喂料车可按照计算机的指令进行前进、后退和进料。（3）定时喂食。S7-1200设定了定时命令，在规定的时间间隔内进行饲料的自动喂食，以减少人工费用，达到预定的时间；自动喂料机会开始工作，把饲料分配给每一个喂料箱。同步定时饲料可分为自动定时和人工定时两种。在自动计时模式下，设定投喂量和投喂量，并利用两个参数实现一日投食。在人工计时方式下，设定不同的投料时间，当到达定规定的时间，由自动投料机进行投料。4.4自动化供料系统图1 自动化供料系统料塔（1）、料靴（2）、驱动装置（3）、可控型主带分转接斗（4）、不锈钢转角（5）、球式配量器（6）、落料三通（7）、料管（8）、塞链系统（9）养猪线工作原理：由三相交流电机驱动，喂料机带动饲料一同移动，由贮料塔输送至猪舍内部喂料机构。供料线由猪食下料机构上方穿过，在每个喂料机构的进料口处，都留有一个进料口。随着绞龙的牵引，喂料被送进了喂料箱。可在系统中心设定输料时间，一天内可设定多个进料时段，系统会根据设置时间段启动料线主机，开始送料。送料结束，料线主机自动断电。进料系统也可以人工控制，在不进料的时候，只需要按一下启动键，就能完成进料，而槽满了，进料与传感器接触，就会自动停下来。塞盘料线是当前在养猪户中应用最多，也是较为成熟的自动喂料系统，可用于各种猪舍。自动进料系统的饲料输送模式有三种：可循环输送链盘式、直线输送绞龙式、链盘联合输送式三种。4.5辅助功能及系统扩展本系统的辅助功能有温度、湿度的调整，其中温、湿度传感器为模拟值，并与模拟量的输入界面相匹配，超过了正常的温度和湿度；系统向调整设备发送信号，调整设备工作，将温度和湿度恢复到正常值，当系统检测正常时，调整设备停止工作。若农场继续扩大，则可以方便地扩充系统，将同一系统加入工业交换器中；通过设定不同IP地址，可以使系统迅速扩充。与传统的设备相比，智能化和信息化程度更高，数据价值高，自主决策能力强，能够促进畜牧业技术的进步，提高农业生产的效率，减少人力经营的成本。在中国大力推进“智慧农业”发展的大背景下，畜牧业自动上料系统是一种农业自动化上料系统，其发展趋势和发展趋势一直保持良好。2017年，国家出台了新一代人工智能发展规划，中国将大力发展农业智能化感知与控制、智能化农业装备、智能化牧场等。2018年，国家出台了关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见，明确了“到2025年实现50%”这一目标，促进了各大生产企业加大对饲料自动化上料的投入。中国农业农村部在2020年印发数字农业农村发展规划，提出了加速农业智能化研究、推动农业智能化、实现农业机械化、智能化发展的战略；重点攻克运动控制、位置感知、机械手控制等关键技术，研发适应性强、性价比高、智能化决策能力强的新型农业自动上料系统。“十四五”自动化上料产业发展规划提出，要大力发展畜禽饲料等机械化上料，并将其作为今后的发展方向。畜牧业自动化上料是新技术的重要载体，是现代工业的核心设备，是未来畜牧业发展的关键设备。推动可持续发展的经济和社会。以上策略计划的出台，对中国畜牧业机械化上料的发展具有一定的指导意义。5结语自动化上料技术的推广和使用，极大地减轻了饲养员的劳动强度，使饲养员摆脱了繁重的体力劳动，使养殖过程变得简单。同时，加强养殖和经营管理，对于推动我国畜牧业发展意义重大。为提高养殖效益，必须了解畜禽饲养方