规模化养猪场自动化智能化精确饲喂系统设计与应用

覃荣刚 李日华 韦丽娇 黄月芹 李明

【关键词】规模化;自动化喂养;精确饲喂

【中图分类号】S817.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0055-03

0 前言

随着我国经济水平的日益提高及人们生活水平的不断改善，人们已不满足于温饱现状，对生活品质也有了一定的追求，对猪肉的需求量日益增长，而且对猪肉的口感和品质也有一定的要求。因此，对于生猪养殖行业而言，传统的养殖已经远远无法满足日益增长的猪肉量生产需要，迫切需要寻求一个更为科学和高效的养殖方式，既满足人们对猪肉量增长的需求，也注重猪肉品质的提升。本文针对我国当前生猪养殖的实际困难，猪肉量与品质的需求，养猪场规模不断增大，用工难、饲喂安全的问题逐步显现，传统人工饲喂方式在大规模生产环境中举步维艰，提出设计了规模化养猪场自动化智能化精确饲喂系统，该自动化智能化精确饲喂系统可实现全自动精确饲喂，大大提高生产效率，同时由于精确饲喂，因此猪肉品质得到一定程度的提高，自动化智能化精确饲喂养殖模式必然会成为养猪大趋势[1]。

1 系统原理及总体设计

自动化智能化精确饲喂系统是以现代计算机网络技术作为控制中心，饲喂终端内部配置有多种传感器，为电脑提供相应的数据支持，计算机根据猪的营养水平进行科学的公式运算，将各个数据得到有效处理和运算后，将处理结果下发给饲喂器的机电部分，然后进行饲料投喂发给饲喂器的机电部分。自动化喂养系统由猪场储料塔、自动化供料系统（即料线系统）和自动精确喂料系统组成[2]，系统总体设计图如图1所示。

1.1 猪场储料塔

猪场储料塔又叫饲料储存塔，是一种运用于规模化、集约化的现代化大型养殖场的饲料存储设备，在储料塔出料口配备输料设备，可自动定时向猪舍内输送饲料。储料塔由料仓主体、翻盖、爬梯、立柱等部分组成，料塔上部一般为圆柱体，下部为锥形体，下锥部分设有透视孔，可察看料仓料位。料塔主要用来储存干粉料或颗粒状饲料。按制作材料划分，可分为镀锌料塔、碳钢储料塔、玻璃钢储料塔等。此外，根据储料容积大小划分，还可以分为很多型号。不同材料和工艺的储料塔，其特点也不同，经过电镀涂层处理的储料塔使用寿命长，40°料塔仓顶为料塔提供了更大的强度和容量，还可防止雨水进入料仓，底部设计为漏斗形状，为饲料输送提供条件，上方做成活动仓盖，可在地面上对料仓进行开启、關闭和锁住操作，为方便工人观察、安装、维修料塔，储料塔侧梯增加防滑设计，安全可靠。养殖场使用储料塔可实现猪料自动供料，降低用工成本;实现定量供食，避免因人工饲喂采食量不一致而导致猪只营养不均、发育不良;设计饲料回收装置，减少不必要的饲料浪费;智能化信息管理系统方便养殖场的日常管理;封闭式投料设计，可以减少老鼠苍蝇等对饲料的污染;有利于提高养殖场的卫生水平和养殖健康，降低养殖成本。

1.2 自动化供料系统

猪场自动化供料系统由驱动电机、输送料线、控制箱、定量筒组成。其中，包含转角轮、料位感应器、绞龙等其他配件。猪场供料线原理：在三相交流电动机的带动下，绞龙运动，在绞龙运动的过程中带动饲料一起运动，饲料从储料塔传送到猪舍内下料机构。供料线管道从猪只采食的下料机构上面经过，在每一个下料机构食槽位置，留有一个下料口。饲料在绞龙的带动下，自动流入食槽中。输料时间可以在系统中心设定，每天可以设置多个时间段供料，到供料时间系统自动启动三相交流电动机，带动刮板链条，开始输料。输料完成后，系统可以自动切断三相交流电源，停止输料。供料系统还可以手动控制，在非供料时间只要按下启动按钮设备就正常运转实现供料，当槽满后，饲料接触传感器，便会自动停止。赛盘料线是目前猪场使用最广泛，也是自动化供料系统比较成熟的一套设备，适用于母猪舍、育肥舍、保育舍等任何猪舍。自动供料系统饲料输送方式分为可循环输送的链盘式、直线输送的绞龙式、链盘联合输送的组合式3种，可以根据不同猪场的生产布局及饲喂需求，因地制宜地设计不同的饲料输送系统，用最小的成本将饲喂系统的效能最大化。

1.3 自动精确喂料系统

自动精确喂料系统（如图2所示）由自动喂料站、喂料传感器、无线射频电子耳标、投料中心PLC控制器、触摸屏模块、电机与对应驱动器、无线通信模块组成。自动喂料站包含自动称重电子秤、无线电子识别器、料槽及开与关设备。无线射频识别技术为每一头猪只建立身份档案，“一猪一标”，猪只进入无线射频识别区域即可自动识别猪只身份，调出该猪只的档案。红外传感器及称重传感器在猪只采食过程中完成猪只体温测量和体重测量并向系统上传该只猪的体温及体重，以此为依据判断猪只健康状况，使用全机械的入口门控制实现猪只的隔离饲喂。1个自动喂料站可对应饲喂10头猪，每一栏育肥猪根据猪头数在系统设置自动喂料间个数。根据每头猪的体重及采食情况，做到定量、定时、精确饲料配方投料。当猪只进入喂料间，扫描到该猪只的身份信息后，喂料间站门关闭，其他猪只无法进入饲喂站，无线射频耳标识别到该猪只的身份信息后调出该猪只的档案信息，同时猪只进入饲喂间后电子秤自动测量该猪只体重并上传系统，系统根据该猪只的当前体重和历史档案信息科学计算出该猪只此次采食所需的饲料量，计算完成后，投料中心控制器自动投料，猪只进行采食，在采食过程，其他猪只无法进入饲喂站，不打扰该猪只采食，如果电子扫描识别器识别到同一耳标，系统识别错误，不响应，整个饲喂过程如图3所示。通过对猪只24 h不间断实时监控、精确的数据采集和计算，解决了在群体饲养情况下猪只的自动识别，采食量和体重的自动秤取，数据资料的自动记录和上传，有效、可靠、准确地解决了猪生长过程数据的自动采集记录，消除了传统方法的弊端。

2 智能化养猪管理信息系统

自动化智能化精确饲喂系统的有效运用离不开无线射频技术，在每一个阶段每一个子系统都运用到无线射频技术，无线射频技术贯穿整个养殖过程。每一个子系统数据的共享、分析处理、整合都需要用到互联网技术及数据库管理技术，从而实现对各个养殖环境实时养殖数据的快速获取，通过互联网技术实现信息交互整合和集成管理的应用需求。该智能化养猪管理信息系统通过采用Web Service系统架构完成事件信息采集与保存，同时提供访接口。系统采用Web Service平台实现事件信息的传递、数据的查询和信息共享，企业管理人员与饲喂人员可在互联网页上查看相关信息。系统功能包括系统管理、养猪场管理、信息查询及决策系统。

3 自动化养猪系统的设计与实现

自动化养猪系统的实现应用的硬件包括猪只所佩戴的电子耳牌（EPC-GEN2 RFID电子耳牌）、广西贵港市西江有限公司种猪测定站、PC机、以太网，软件为基于.NET、Web Service、Oracle数据库等。系统登录界面如图4所示，不同身份人员选择不同模块进入不同界面输入账号、密码进行登录。

图5为自动化饲喂系统猪只采食测过程的监控模块界面，界面包括猪只身份信息，采食进入时间、退出时间，采食前后饲料槽中饲料重量及猪只本身的体重。该界面信息在猪只采食过程中自动测试记录，当待采食的佩戴电子耳标的猪只进入测定站无线射频识别范围时，系统能够识别该采食测定猪只的电子耳标身份信息，系统响应后饲喂站站内打开，猪只进入进行采食，采食过程中自动电子秤重记录该采食猪只本次采食时的体重值，同时记录该猪只进入测定站采食的时间和完成采食离开的时间，采食前后饲料槽中饲料的重量变化。系统通过传感器技术及现代互联网技术实现养殖饲喂过程的实时监控。

4 应用优势

4.1 实现规模养猪喂养过程自动化控制

传统纯人工养殖的方式不仅劳动强度大，飼喂量无法精准统一，而且人为干扰和猪只接触较多，容易携带病毒诱发猪病、猪瘟，大大降低生产水平，传统纯人工饲喂的养殖方式已无法满足现代大规模生产，采用智能化自动化养殖设备必然成为养猪大趋势[3]。自动化智能化精确饲喂系统采用“储料塔+自动供料+自动喂料”+“信息管理系统”的自动供料自动智能饲喂装置，从储物料塔到饲喂料槽，采用密封式管道自动下料输送饲料，实现饲料计算配制、饲料供给自动化、管理自动化。每头猪每日饲料投喂量能自动传输到控制系统中心，数据采用报表的形式或是图表的形式显示，所有生产数据曲线、饲料投放量曲线都可显示在控制系统中心或是饲养人员手机上，方便企业饲养管理人员根据饲喂曲线随时随地判断母猪饮食、生长是否正常，及时做相应的处理。整个喂养过程无须饲养者进入猪栏，可以直接在手机上或是电脑屏幕上操作，实现喂养过程自动化。

4.2 提高生产效率

由于饲养过程全部实现自动化，因此只需要2人即可管理一个规模为750头的猪场，饲养管理人员工作压力普遍较小[4]。配种、转群、观察处理等成为饲养员的主要工作，并且每天工作时间平均不超过1 h，整个生产中人为因素的影响降到最低，有效避免猪瘟传染，对群养猪的每个个体实现了高度的自动化管理，大幅度提高生产效率。

4.3 发展前景

为了满足日益增长的猪肉数量和猪肉品质的需求，以及动物福利和环境保护等方面的要求，养猪企业需采用群养模式将猪只从限位栏中解放出来，让猪只可以自由活动、采食，以提高猪只健康水平和猪肉品质。随着养猪业向集约化、规模化、信息化的方向发展，自动化智能化设备在养猪业的应用将会越来越普遍[5]，通过应用先进的人工智能控制系统、无线通信技术、传感器技术及数据管理技术等新技术、新手段实现群养猪只的自动化、智能化、精确化养殖与管理。该自动化智能化精确喂养系统能够显著提高养猪场猪的管理水平，降低饲料成本、用人成本，提高养猪场整体经济效益。

5 结语

本文针对当前我国生猪养殖规模不断增大，用工难、饲喂安全等问题逐步显现的基本国情，传统人工饲喂方式在大规模生产环境中举步维艰，在此背景下，提出采用猪场自动化智能化精确饲喂系统，阐述系统组成及原理，分析其应用优势。猪场自动化智能化精确饲喂系统可实现全自动精确饲喂，大大提高我国生猪养殖的质量和生产效益，增强我国猪业养殖竞争力，必然会成为养猪产业发展的趋势。

参 考 文 献

[1]余海波.规模化养猪场的养猪设备与科学应用[J].浙江畜牧兽医，2015（5）：23-24.

[2]洪雨.养猪场自动饲喂与环境控制系统设计[D].杭州：杭州电子科技大学.

[3]陈涛，曾勇庆，陈伟.智能化设备在规模化猪场中的应用[J].猪场建设，2020（2）：89-95.

[4]Egea M，Linares M B，Garrido M D，et al.Feed-

ing Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassand Meatquali-

ty[J].MeatSci，2015（111）：78-84.

[5]张荣波，李焕烈.我国养猪机械设备发展概况及前景 [J].养猪，2011（1）：49-53.