一款减轻生猪应激的智能物流运输车设计

甘露萍，张龙祥，何睿，代有兵，罗湘，冉强林

（1.成都大学机械工程学院，四川 成都 610106；2.重庆农信生猪交易有限公司，重庆 荣昌 402460）

1 智能物流运输车的设计背景

中国的生猪存栏量居世界第一，约占全球的一半。中国现代养猪业多采用集中养殖，因各省份间及省内养猪量与需求量的不匹配，衍生出生猪运输的问题。影响生猪运输问题的关键点在于降低生猪运输过程中的应激反应。应激综合征多发于封闭饲养或长途运输后的生猪，猪只发病后可导致猝死、高热、水肿等病症，宰杀后猪肉出现出水、柔软等品质问题。针对这些问题，有不少国内外专家学者对猪应激综合征进行了研究，并组建农业机械团队，一起开发改善猪只福利、降低猪只应激的运输车[1-5]。

图1 栅栏式生猪运输车

目前，国内的生猪运输车以栅栏运输车为主，如图1所示。国内运输车多为货车简单改装，随着时代的发展，现有的配套设施和功能已不能满足生猪物流运输的需求[4]。国内各公司先后开展了适应不同功能的畜禽运输车的研发工作。2013年，程力专用汽车股份有限公司设计开发了东风系列猪只运输车；上海鑫百勤专用车辆有限公司开发的智能畜禽运输车，功能多，设计相对复杂，弥补了国内某些畜禽运输车的不足，但价格偏贵。国外的畜禽运输车因国情差异，不同的国家与地区有不同的选择。在欧美发达国家，畜禽运输车的技术较为完善，运输功能针对性较强。例如美国Featherlite和Exiss的畜牧拖车，英国Bateso和MAT的牲畜拖车，德国Bsckmann拖车公司的牲畜运输车，意大利Peezaioli公司的畜禽运输车[6]。

结合我国生猪实际运输情况，开发减轻生猪应激反应且与互联网、物联网发展相适应的智能环保运输车，势在必行[7-8]。本文设计的生猪运输车针对当下生猪在长途贩运过程中易受冷热、饥饿、缺水、疲劳、拥挤、外伤等应激因素而改进，最大限度地降低猪的应激综合征。通过合理的网格单元划分与液压升降平台做到合理隔离与平稳上下车，结合PLC控制滑动门与折叠机构，提升车内空间的隔绝性与易清洗性。车内安装的摄像头、北斗卫星定位系统与驾驶前台显示器等智能化设备，可近程或远程对车内生猪的实时情况进行了解。

2 智能物流运输车的车体结构设计

2.1 运输车结构设计思路为了减轻生猪在运输过程中所产生的应激反应，本车的设计思路如下：

2.1.1 猪只在装卸过程中不需要人力驱赶爬坡，让其自己走上升降平板，减少粗暴驱赶，从而大大降低应激。

2.1.2 猪只在登上运输车后，直接从车厢旁边将隔板安插进厢体，快速方便地实现猪只在运输车中的隔离，避免踩踏。

2.1.3 猪只在运输过程中排放的尿液可通过踏板直接流入车中间隔板，经由隔板进入尿液环保箱，减少运输过程中尿液产生的异味。

2.1.4 生猪运输车的踏板应方便清洗，清洗污水也可通过隔板进入尿液收集箱便于环保处理。

2.1.5 驾驶员和运输管理员可通过视频监控随时观察猪只情况，以便调整车辆时速等。

2.1.6 北斗导航系统可通过网卡将位置信息反馈到手机APP上。

按照以上思路设计的新式车体结构，便于减少生猪应激反应且易于清洗。通过智能通讯设备和信息系统，使猪只运输管理员及驾驶员随时观察到车厢中猪只的各种情况。在全面评估设计方案及原理的基础上，为避免生猪之间发生挤压、踩踏，运输车采用液压传动与机械设计[9-10]，将运输车划分成独立的9个单元。生猪物流运输车由驾驶室和车厢两部分组成，驾驶室平台设有观察猪只活动情况的高清液晶显示器，驾驶室还安装了一款北斗导航系统接收端与网卡的集成模块。

2.2 运输车厢体结构设计及装载原理

2.2.1 车厢体后半部分为PLC链式升降门，升降门由液压装置提供动力，当打开或关闭车门时，升降门依靠转轴进行翻转，实现车厢的闭合。当猪只出入厢体上层时，通过PLC系统和液压装置提供动力，控制升降门在导轨上下移动。运输车下半部分装有PLC控制系统及尿液环保箱。厢体内部共有三层踏板，踏板通过轴固定在厢体外部内侧壁上，可翻转，通过孔将其固定在尿液回收板上。每层踏板被两个隔板分为三个隔间，隔板通过拉杆和小车轮运动，用扣件固定。每层隔板设计过渡圆板，连接到尿液回收板上，排出的尿液通过过渡圆板进入尿液回收板，然后经过管道进入尿液环保箱，最后经过生物制剂降解通过管道排出。每层踏板顶部安装有摄像头，可实时监控猪只活动情况。

2.2.2 如图2所示，车厢厢体设置有水平底板1，底板靠近车头的一端固定安装有垂直于底板的前挡板9，底板靠近车尾的一端固定安装有平行于前挡板的门框3，前挡板与门框侧边的顶端通过横梁4固定连接，横梁与底板之间设置有至少一个平行于横梁的连接板8，车厢内固定安装有垂直于底板1的尿液回收板18，它与前挡板和门框均固定连接，尿液回收板与连接板8之间设置有可开合的分层装置，分层装置上配合有滑动间隔装置，横梁的上端设置有可拆卸的加高挡板6，门框铰链处有可开合的车门[11-14]。

图2 生猪运输车厢体结构视图

司机将车驾驶到生猪装卸台后，通过旋转挡门卡扣12打开所有滑动挡门5，所有滑动门手动开启，横版短板19与横版长板22折叠，并依附于车内壁，处于收起状态。运输车尾门通过手动控制器控制PLC控制中心，再控制开合液压杆推开车门，然后控制升降液压杆工作，放下升降平台至所需高度，再人为打开双侧引导门，并用两侧固定销固定，先引导第一批猪进入升降平台，然后用PLC控制升降平台上升，直至平台面与第一层平齐。人工驱赶猪只到第一层预定区域，手动关闭滑动门，并转动卡扣锁合，将其独立隔离，放下正上方第一个横板并通过隔板挂扣21与挂扣板13扣合，将横板稳固。重复以上步骤，填满第一层其他区域，再放下相应区域的横板。后续装填第二层时，将生猪引导进入升降平台后，通过PLC控制升降平台升到平台面与第二层平齐，然后人工驱赶猪只到第二层预定区域，关闭滑动门并锁合，将其独立隔离，放下正上方横板，并通过横板挂扣与挂扣板扣合，将横板稳固。同样办法依次装满第三层。最后，收固定销和引导门，通过PLC控制开合液压杆关闭车门，装载完毕。运输过程中，通过各隔间摄像头可以实时查看猪只状态。

3 运输车环保系统设计及原理

生猪在运输过程中会产生较多的排泄物，排泄物一旦堆积过多，容易滋生细菌，导致生猪染上疾病，同时也会对周围环境造成污染。故本运输车设计了粪尿收集装置，以便对车厢内生猪的排泄物进行及时有效的清理，其结构简单，操作方便，设施齐全，方便管理。如图2所示，该车在横版短板19和横版长板22展开后有一定的倾斜角度，当两侧排泄物流到中间时，通过尿液导流板20流入排泄通道，最终汇入污水回收处理箱，待运输完成后，集中处理。

图3为生猪运输车的粪污清理收集装置。在运输结束后，对车辆进行内部清洗时，倾斜的侧板便于清洗且不易积水，能够快速风干，避免了水长期滞留带来的金属锈蚀。尿液回收板内部设置有排放生猪粪尿的专用通道，该通道与设置在尿液回收板表面上的尿液回收孔贯通，尿液回收孔位于挂扣板上方；该通道还与尿液回收板底部的污水出口贯通。这样，生猪排出的粪尿可以得到及时收集，避免堆积或者甩出车外造成污染[11-14]。运输车粪污清理收集装置中，车厢内部设置有将车厢间隔为多个存储室的间隔装置，间隔装置包括至少一组相互垂直的立板和水平间隔板，立板和间隔板内部均设置有污水通道，污水通道与立板底部的污水出口贯通，污水出口又与车厢底部的污水回收处理箱连接。

图3 运输车粪污清理收集装置

4 运输车智能化设备设计及原理

在养殖户、屠宰场、生猪场与运输车辆间建立物流网格，通过互联网传递，将生猪物流信息、猪只状态、数量等在客户、猪场工作人员以及运输工作人员手机APP端和企业管理网站之间进行信息共享，达到智能运输的目的。为使买卖双方能根据物流平台或APP直观地查询到运输车的实际位置及车内运输情况，车内安装有驾驶前台显示器与车厢摄像头等监控设备，使司机能对车内生猪情况进行监控，并根据情况及时采取措施。通过各隔间的高清摄像头，司乘人员可以在驾驶室通过显示器查看猪只实时状态。显示器屏幕分为九框格，可以独立查看各个区域的情况，屏幕通过球面副连接底座，可实现各方位旋转，便于工作人员以合适的角度查看；同时，视频可实时同步网络，提供远程服务。为进一步定位，车上还加入了北斗卫星导航模块，以便实时定位和导航，准确把控车辆运输情况。图4为生猪运输车智能化设备定位示意图。

图4 生猪运输车智能化设备定位示意图

5 小结与展望

本款基于减轻生猪应激的智能物流运输车，利用液压升降动力与划分的独立运输空间，最大化地减少了生猪在运输过程中的应激反应。设计污水处理系统使运输空间易清洗消毒，更环保；设计智能化设备系统，使运输过程可视化、可控化。基于我国实际运输情况及成本考虑，本次未设计空气过滤系统。以合作公司已开发成熟的基于射频识别技术的生猪安全追溯系统及信息传感等智能设备为基础，下一步我们将把前期已改造组装到运输车的北斗智能定位系统、监控系统与互联网连接，进行信息交换与通讯，从而建立智能化识别、定位、追踪、监督和管理的物联网传输系统。后续研究中会继续进行生猪运输物联网技术和大数据技术的应用研究，并借助国家生猪市场的资源与技术优势，进一步利用物联网进行多重优化设计以及生猪交易平台的物流子平台设计，对生猪在饲养、运输、屠宰、销售中的各环节进行监督，完善绿色环保供应链，使人民群众吃上更安全放心的猪肉。