高架床猪场有机肥智能发酵装置

曾睿林

我国是世界上生猪生产和消费大国，高架床养猪是目前业内最先进的养猪模式。

高架床猪舍上层养猪，下层存放猪粪尿，猪粪尿会通过水泥板或弹性螺纹钢筋缝隙掉落到下层，从而让栏舍保持干净卫生，免去了为生猪、猪舍冲水的环节，减少了90%以上猪粪尿的排放。由于猪粪尿没有冲水稀释，于是我设计了“高架床猪场有机肥智能发酵装置”，目的是想通过智能控制与微生物发酵技术，把猪粪尿转化为绿色无害的生物有机肥，将污染物变成宝贵资源，为现代农业和食品卫生提供有力保障。

如图1所示，此养猪高架床包括上层的猪圈、中间的承重墙和支柱、下层的发酵池、不锈钢轨道、旋耕车轮、电动旋耕机构、平整挖掘机械臂、电机及控制系统，以及遥控器。下层发酵池内有由专用微生物菌群、锯末、糠粉等组成的填料。当上层生猪的粪尿经漏粪板排至发酵池后，机械臂会对其喷洒糠粉、菌液，管理员可通过控制排气扇，调整温度和湿度，使发酵池达到最佳的微生物发酵条件。猪粪尿边积聚边发酵，当猪粪尿积聚到一定厚度，传感器检测到其已发酵成熟，主控制器就会指挥机械臂翻耕、平整发酵池中的填料。当猪粪尿全部发酵成熟后，填料与猪粪尿就变成了绿色环保的有机肥产品。此时，主控板会指挥机械臂和挖斗把有机肥铲至小车里或皮带轮上，运至仓库中备用。

图2所示是具有翻堆功能的电动旋耕机构，它由压缩空气进气管、空气出孔、不锈钢旋耕叶轮、电缆及电机、旋耕车轮等组成。本机构除可对粪堆进行翻耕外，还可以增加发酵粪堆的氧气含量，降低粪堆温度。

图3所示是挖肥和平整机构，它由控制机构1，铰接轴2，回转轴3，滚动轮4，操作杆5，挖斗6，前臂7，后臂8，具有伸缩功能的液压缸9、10、11，能增加湿度并消除臭味的微生物溶液喷雾口12，能降低湿度的米糠或锯末喷吹口13和无线接口14等组成。

本挖肥与平整机构的机械臂为五自由度，机械臂上装有传感器，可测量不同位置堆肥物料的深度，不同位置不同深度堆肥物料的温度、含水率、氧饱和度、pH值等指标。管理员可以通过操作杆进行人工操作，也可以利用手机或遥控器进行无线操作，无线操作距离可达100米。管理员还可以利用翻耕喷气机构、喷雾或喷糠口调整粪渣温度、湿度和发酵程度，抑制氨气和硫化氢等有毒物質的产生。在控制机构引导下，当粪渣腐熟成为合格的有机肥之后，挖肥与平整机构可以完成平整粪渣堆、挖出发酵成熟的有机肥等工作。

控制机构包括硬件和软件两部分。图4所示为智能控制机构，由开源硬件Makeblock控制器、继电器、传感器、电磁阀及各种接口组成。其中，输入部分包括蓝牙传感器、手机触摸屏、温湿度传感器、氧气传感器、pH值传感器、USB接口等；输出部分包括机械臂控制器、平整电机控制器、空压机控制阀与糠粉喷雾控制阀等。Makeblock控制器通过动力线路与继电器及各机构的动力装置连接并控制其动作。控制分为手动控制和遥控两种形式，可以利用智能手机通过蓝牙进行遥控。

智能控制机构软件采取Makeblock的图形化编程设计，该程序工作流程如图5所示。

此有机肥智能发酵装置是针对高架床养猪产生的高浓度猪粪尿的污染问题设计的。由于应用了多传感器，能够精确控制猪粪尿发酵过程的温湿度、pH值，所以有机肥腐熟程度高；自动平整翻耕出料机构和自动控制机构的综合运用，极大地降低了人工成本，提高了生产效能。与传统栏舍相比，采用了该装置的猪舍卫生条件更好，生猪疾病更少，长膘更快、成活率更高。高架床养猪还可以增加50%的饲养密度，实现机械自动化，节省饲料和人工费，提高养殖效益，具有很好的应用前景。

（指导教师 段家铁 编 辑 白 鸟）