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動(dòng)物分食機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目：動(dòng)物分食機(jī)構(gòu)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 龔洋洋
學(xué) 號(hào)： 20100993
專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 農(nóng)機(jī)1001班
指導(dǎo)教師： 雷軍波 職 稱：講師
二014 年5月
摘要
生豬生長(zhǎng)性能的測(cè)定是生豬養(yǎng)殖過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),在大多數(shù)的養(yǎng)豬場(chǎng)都是采用電子稱或者磅秤對(duì)生豬的生長(zhǎng)的性能指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量,而且這種人工方式對(duì)生豬生長(zhǎng)性能的測(cè)量的準(zhǔn)確度很難實(shí)際反映生豬的生長(zhǎng)速度、飼料的利用率等重要的性能指標(biāo),更無(wú)法對(duì)生豬的生長(zhǎng)狀況做出有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)分析。設(shè)計(jì)出一套能準(zhǔn)確測(cè)定生豬生長(zhǎng)性能的系統(tǒng)對(duì)提高我國(guó)的生豬養(yǎng)殖水平有著十分重要的意義。本研究將結(jié)合RFID (Radio Frequency Identification)射頻識(shí)別技術(shù)、單片機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和上位機(jī)管理軟件技術(shù)設(shè)計(jì)出一套準(zhǔn)確測(cè)定生豬生長(zhǎng)性能的測(cè)定系統(tǒng),使生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。通過(guò)上位機(jī)的軟件對(duì)生豬生長(zhǎng)性能的數(shù)據(jù)的分析更好的了解的生豬的生長(zhǎng)狀況,有利于健康養(yǎng)殖。系統(tǒng)是由下位機(jī)單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)和上位機(jī)管理軟件兩個(gè)重要部分組成。主要是以AT89S52單片機(jī)為核心構(gòu)成整個(gè)下位機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng),其主要功能模塊包括：電子耳標(biāo)射頻識(shí)別模塊、生豬個(gè)體體重稱重模塊、喂料飼料稱重模塊、加料電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊、采食數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理、顯示、發(fā)送模塊、時(shí)間顯示等。上位機(jī)管理軟件是基于SQL Server2005和可視化集成開(kāi)發(fā)軟件DelphiXE為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的,主要功能包括：接收下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)、發(fā)送控制命令、保存下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、圖表顯示并查詢、打印報(bào)表等功能,更重要的通過(guò)數(shù)據(jù)分析是可以生成生豬生長(zhǎng)的健康曲線,更好的指導(dǎo)生豬的健康養(yǎng)殖。系統(tǒng)有以下的特點(diǎn)：(1)利用射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)對(duì)生豬個(gè)體的識(shí)別；(2)采用高精度采集模塊采集壓力傳感器的信號(hào)；(3)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化對(duì)生豬個(gè)體的飼喂,自動(dòng)采集生豬生長(zhǎng)性能,并能夠自動(dòng)分析和處理數(shù)據(jù),生成生豬健康生長(zhǎng)曲線。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是模塊化設(shè)計(jì)的原則,而且采用了開(kāi)發(fā)環(huán)境很成熟、價(jià)格便宜的單片機(jī)AT89S52作為主控制器的硬件核心,使成本很低、可靠性大大提高。試驗(yàn)表明：壓力傳感器的靜態(tài)稱量誤差小于0.2%；射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀卡器靈敏度高,讀卡時(shí)間小于15ms,識(shí)別距離達(dá)到8cm；軟硬件系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)已經(jīng)到達(dá)了設(shè)計(jì)的要求,對(duì)生豬養(yǎng)殖提高具有一定的意義。
ABSTRACT
The pig growth performance determination is a key link inthepig-breeding production. Platform scale and electronic scale are usually applied for pig growth performance of testing work by simple reckoning in most of farms. Performance testing with the artificial method, which is reluctant to reflect the key performance index of growing speed and feed conversion efficiencies accurately, that can not make an effective condition monitoring and statistical analysis of data for pig growth.Therefore it is urgent and important to develop accurate testing equipment to work forpig breeding in china.
RFID(Radio Frequency Identification)technology, single-chip automatic control technology, Database and PC management software technology will be applied in performance testing of breeding pig in this study, to make determination to achieve intelligent automation. The result of analyzing data of pig growth performance by the PC management software is able to understand pig growth situation and is conducive to culture healthily.
This system is composed of determination stations with single-chip automatic control system and a PC Host machine. Automatic control system takes AT89S52 single-chip as the core, which is responsible to identify the electronic ear tag, to weigh the pig and feed with the electronic scale, to control the feeding motor, to collect,to memory,to dispose,time display and transmit the feed data. PC management software is based on SQL Server2005 and visual integrated development software platform of Delphi XE,which is responsible to receive and to save the data which the single-chip automatic control system sends, it will send control commands,it will analyze, summarize and dispose the data. The graph and the analysis would be displayed on the monitor or be printed with the printer. More importantly, those data can generate the pig growth of healthy curve by data analysis to guidance breeding pig effectively.
This pig-determination intelligent system has following characteristic: (1) uses of radio frequency identification (RFID) technology for the identification of individual pigs; (2) using high-precision acquisition module for getting pressure sensor signal; (3)achieving that it is automatic and intelligent to feed individual pig,it can IIautomatically get pig growth performance and it is able to automatically analyze and process data and generate healthy growth curve of pigs.
This system of design method uses a modular design principle; the development environment takes AT89S52 which is very mature and inexpensive microcontroller as the master controller core. Therefore it makes the cost below, and make reliability be increased.
Experiments show that pressure sensor has a high precision,static error is 0.2% ;RFID reader is high sensitive, reading time consumption is less than 15ms,reading distance can reach 8cm; the operation of hard and software are stable. This system has reached the design requirements of the pigbreeding and has improvedgreat significance.
Keywords: RFID; Single-chip controller; Electronic eartag ;Delphi; Dataacquisition; Determination of growth performance
目錄
中文摘要
1 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2研究意義 2
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r.................................................. 2 1. 3研究的主要內(nèi)容………………………………………………………………….4
1.4本論文章節(jié)安排……………………………………………………………………4
1.5本章小結(jié)……………………………………………………………………………5
2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………6
2.1系統(tǒng)的功能介紹 6
2.2采食量記錄系統(tǒng)(F.I.R.E)測(cè)定飼料轉(zhuǎn)化率 …... 6
2.3采食量記錄系統(tǒng)(F.I.R.E)描述采食行為 7
2.4系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng) 9
3 采配料稱重系統(tǒng)………………………………………………………………………10
3.1簡(jiǎn)介 10
3.2系統(tǒng)稱重方法的研究 10
3.2.1動(dòng)態(tài)稱重的解決方案 11
3.2.2動(dòng)態(tài)定量稱重的關(guān)鍵問(wèn)題 11
4零部件的設(shè)計(jì) 14
4.1 稱重傳感器 14
4.1.1稱重傳感器的測(cè)試原理……………………………………………………14
4.1.2稱重傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)分析?…………………………………………………14
4.2拉壓式傳感器 15
4.3流量傳感器 ……………………………………………………………………………………16
4.3.1基本原理? 16
4.4豬用飲水器 16
4.4.1豬用飲水器的行業(yè)作用 16
4.5漏糞地板 17
4.5.1漏糞地板的類型 17
4.5.2漏糞地板的運(yùn)用 17
參考文獻(xiàn) 18
致謝 23
24
第一章 緒論
1.1研究背景及意義
1.1.1研究背景
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,普通的民眾的生活水平不斷提高,消費(fèi)者對(duì)食品的健康越來(lái)越關(guān)注,其中食品安全也越來(lái)越受到消費(fèi)者的重視,同時(shí)最近幾年頻繁出現(xiàn)的豬肉的安全事故在不斷的引起消費(fèi)者對(duì)豬肉是否健康的擔(dān)心,從而促使人們對(duì)豬肉產(chǎn)品信息的追溯技術(shù)有著迫切要求的愿望。豬肉產(chǎn)品信息追溯技術(shù)的出現(xiàn)和提高與擴(kuò)大豬肉消費(fèi)者對(duì)豬肉產(chǎn)品和提供豬肉相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)的信任不斷的動(dòng)搖著豬肉市場(chǎng)的穩(wěn)定與提高豬肉相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。過(guò)去頻繁發(fā)生的豬肉質(zhì)量的事故消弱了廣大消費(fèi)者對(duì)豬肉產(chǎn)品和提供豬肉相關(guān)產(chǎn)品的部分企業(yè)的信任,直接加劇了豬肉消費(fèi)的波動(dòng),甚至是大規(guī)模的動(dòng)蕩。近年來(lái),豬肉產(chǎn)品信息追溯技術(shù)的提出,成為解決這一問(wèn)題的一個(gè)很好的技術(shù)解決方案,而且該技術(shù)的不斷發(fā)展為生豬的育種、飼養(yǎng)、屠宰、加工、流通分銷和終端銷售等環(huán)節(jié)提供了一套有效的科學(xué)管理的新方法,間接的促進(jìn)了生豬養(yǎng)殖和加工銷售企業(yè)提高工作效率、提高管理水平、塑造品牌、不斷贏得消費(fèi)者信賴。未來(lái)能夠在豬肉消費(fèi)市場(chǎng)生存下來(lái)并且不斷發(fā)展壯大的與豬肉相關(guān)的企業(yè)將是嚴(yán)格實(shí)施產(chǎn)品追溯技術(shù)的企業(yè)[“?？梢灶A(yù)見(jiàn),豬肉產(chǎn)品追溯技術(shù)將在未來(lái)的幾年內(nèi)會(huì)出現(xiàn)快速的發(fā)展,而對(duì)生豬養(yǎng)殖業(yè)的來(lái)說(shuō),最重要的環(huán)節(jié)就是飼養(yǎng)的過(guò)程「2]。其中發(fā)展生豬生長(zhǎng)性能的測(cè)定技術(shù)必將會(huì)對(duì)豬肉產(chǎn)品追溯技術(shù)和提高生豬養(yǎng)殖業(yè)的水平起著重要的作用。
1. 1.2研究意義
對(duì)于我國(guó)目前生豬養(yǎng)殖水平,制約著提高的的關(guān)鍵因素之一是生豬養(yǎng)殖設(shè)備的落后。使用生豬采食自動(dòng)記錄設(shè)備可以準(zhǔn)確記錄自由采食情況下群養(yǎng)豬的個(gè)體采食量、重量,料槽內(nèi)的電子測(cè)量系統(tǒng)可以使豬的采食量精確到克。隨著測(cè)定時(shí)間的推移,測(cè)定生豬在每一天或者整個(gè)測(cè)定周期內(nèi)的采食量、采食持續(xù)時(shí)間、采食次數(shù)、采食前后體重、喂料量等被記錄。然后,測(cè)定站的計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算,分析形成測(cè)定生豬生長(zhǎng)期的日增重、日采食量、詞料轉(zhuǎn)化率等數(shù)據(jù)報(bào)表。養(yǎng)殖設(shè)備的技術(shù)水平也是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,國(guó)內(nèi)外十分重視生豬養(yǎng)殖業(yè)設(shè)備的研發(fā)和使用。每一個(gè)豬場(chǎng)都必須向客戶提供生豬的一些性能參數(shù),比如:生豬的生長(zhǎng)速度、體重的R增重、飼料利用率等指標(biāo),而測(cè)定生豬生長(zhǎng)性能指標(biāo)的設(shè)備和相關(guān)技術(shù)是提供這些準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的有了保證。所以大力研究生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定的設(shè)備,以計(jì)算機(jī)技術(shù)、射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)為特征的現(xiàn)代化技術(shù),應(yīng)用于養(yǎng)豬業(yè)生豬測(cè)定中,研制出符合我國(guó)國(guó)情的生豬生長(zhǎng)性能自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)對(duì)我國(guó)的生豬養(yǎng)殖業(yè)有重要的意義。
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r
上個(gè)世紀(jì)50年代,美國(guó)、德國(guó)、丹麥等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)小規(guī)模的工廠化養(yǎng)豬,而且其發(fā)展很迅速,慢慢的形成了一整套比較完善的養(yǎng)豬工藝模式、配套設(shè)備以及一些比較成熟的詞養(yǎng)管理技術(shù)。
上個(gè)世紀(jì)70年代后期,一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家自己開(kāi)發(fā)的牛場(chǎng)管理信息系統(tǒng)已得到成功應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)80年代后期這些歐美發(fā)達(dá)的國(guó)家開(kāi)始開(kāi)展了對(duì)種豬性能自動(dòng)化測(cè)定系統(tǒng)的研究,在自動(dòng)給料站,當(dāng)耳朵上裝有電子感應(yīng)耳標(biāo)的豬進(jìn)入給料站的時(shí)候,射頻接收器就會(huì)立即識(shí)別出豬的耳標(biāo)號(hào),同時(shí)記錄下豬的耳標(biāo)號(hào)并傳送到計(jì)算機(jī)上,記錄每次的釆食量,每次的采食時(shí)間、每次采食前后的體重、每天的采食次數(shù)等重要的數(shù)據(jù)信息,由單片機(jī)完成初步的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的工作,然后上傳到計(jì)算機(jī)。上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái),在電子信息技術(shù)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上拓寬的高新技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域,如:采用機(jī)器視覺(jué)分析技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)物行為分析與監(jiān)視、識(shí)別;基于個(gè)體體形圖像分析優(yōu)良品種選育與動(dòng)物體重評(píng)估;動(dòng)物詞養(yǎng)管理多媒體知識(shí)咨詢系統(tǒng)等都已慢慢地實(shí)用化。BigDuctchman公司研制的一套控制管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)的功能包括溫度、濕度、氨氣濃度等氣體環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)獲取,飲水量和采食量數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)采集、欄舍的通風(fēng)、溫度、喂料量的自動(dòng)控制[6]。幾十年來(lái),不管是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家,現(xiàn)代化養(yǎng)豬都得到迅速發(fā)展。大規(guī)?，F(xiàn)代化養(yǎng)豬場(chǎng)越來(lái)越多,有些養(yǎng)豬企業(yè)已達(dá)幾十萬(wàn)頭規(guī)模,甚至有的超過(guò)一百萬(wàn)頭規(guī)模。發(fā)達(dá)國(guó)家一般現(xiàn)代化養(yǎng)豬場(chǎng)提供的豬肉約占全國(guó)產(chǎn)量的80%,其豬場(chǎng)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高,計(jì)算機(jī)等高科技設(shè)備被廣泛應(yīng)用。尤其是全自動(dòng)化的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)用,保證了歐美國(guó)家養(yǎng)豬事業(yè)的快速發(fā)展。近幾年來(lái),美國(guó)奧斯本工業(yè)公司、法國(guó)興業(yè)公司、德國(guó)必達(dá)公司等少數(shù)公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了全自動(dòng)化的測(cè)定系統(tǒng)。該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),全自動(dòng)化,準(zhǔn)確率高,大大提高了生豬養(yǎng)殖水平的發(fā)展,從而推動(dòng)了整個(gè)養(yǎng)豬業(yè)的進(jìn)步。在國(guó)外,世界上較大的生豬養(yǎng)殖公司大多選擇了美國(guó)奧斯本工業(yè)公司的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)作為他們的育種工具,部分種豬場(chǎng)使用了法國(guó)或德國(guó)生產(chǎn)的全自動(dòng)化測(cè)定系統(tǒng),借此提高生長(zhǎng)性能測(cè)定的準(zhǔn)確性,提高生長(zhǎng)性能測(cè)定的水平。
目前,我國(guó)的生豬養(yǎng)殖設(shè)備基本上很落后,傳統(tǒng)的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定的模式是:一般是實(shí)行單欄喂養(yǎng)或者是2?5頭生豬在一個(gè)大欄中飼養(yǎng),而且每頭生豬通過(guò)習(xí)慣性訓(xùn)練后有個(gè)體固定的采食位置。通常記錄員采集測(cè)定豬每天的采食重量或者是由飼料體積轉(zhuǎn)換為飼料重量的數(shù)據(jù),并定期對(duì)測(cè)定豬體重(通常是每隔一個(gè)月或僅僅是測(cè)定開(kāi)始和結(jié)束時(shí))進(jìn)行測(cè)量以獲得測(cè)定豬生長(zhǎng)速度的數(shù)據(jù)信息。這種人工的測(cè)量過(guò)程的不足之處是:(1)在測(cè)定的過(guò)程中很容易發(fā)生人為的主觀性的錯(cuò)誤,如飼料重量或?qū)ιi重量的測(cè)量不準(zhǔn)確(通常誤差都在5%以上)或測(cè)定記錄出錯(cuò)等,這樣的導(dǎo)致的結(jié)果是影響測(cè)定的精確性,數(shù)據(jù)的可靠性不是很高;(2)由于人工手工測(cè)量對(duì)生豬體重測(cè)量的煩瑣和費(fèi)力過(guò)程的復(fù)雜性導(dǎo)致了不能對(duì)測(cè)定豬生長(zhǎng)速度進(jìn)行連續(xù)記錄,每次稱重的過(guò)程必定會(huì)對(duì)測(cè)定豬造成不同程度的應(yīng)激并對(duì)測(cè)定豬生長(zhǎng)發(fā)育造成了一定的不利影響。因此不可能對(duì)測(cè)定豬每天進(jìn)行體重的測(cè)量從而取得其每天的生長(zhǎng)速度的連續(xù)數(shù)據(jù);(3)主要以手工測(cè)定的模式?jīng)Q定了測(cè)定數(shù)據(jù)的存在著客觀偏差。比如手工測(cè)定過(guò)程中,而測(cè)定豬必須采取定時(shí)定量的采食方式,其采食過(guò)程中的采食方式、采食時(shí)間以及采食量與實(shí)際喂養(yǎng)自然狀況下的自由采食模式肯定會(huì)有一定的偏差;小群體喂養(yǎng)的固定采食欄位雖然間接地消除了個(gè)體測(cè)定豬之間的自由采食的競(jìng)爭(zhēng),但是這與實(shí)際喂養(yǎng)的狀況是完全不太相符的,而且更重要的是某些生產(chǎn)性能指標(biāo)表現(xiàn)很好的生豬并不能代表該生豬個(gè)體具有良好的競(jìng)爭(zhēng)性,而其后代在實(shí)際自由的喂養(yǎng)環(huán)境中或許會(huì)有不佳的表現(xiàn);小群體的喂養(yǎng)生豬(2?5頭)與實(shí)際中的大群體的喂養(yǎng)(10?30頭)的對(duì)個(gè)體生長(zhǎng)速度和采食量的測(cè)定也會(huì)出現(xiàn)一定的偏差”。所以目前國(guó)內(nèi)基本上還是要借助人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷其優(yōu)劣,缺乏科學(xué)準(zhǔn)確地依據(jù)進(jìn)行判斷,從而嚴(yán)重阻礙了我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。如果采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行生豬的性能測(cè)定,上述問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。但直接大量進(jìn)口國(guó)外的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備不太現(xiàn)實(shí),整套設(shè)備比較昂貴,加上服務(wù)和維護(hù)還沒(méi)有到位,軟件沒(méi)漢化操作不便,使許多國(guó)內(nèi)豬場(chǎng)望而卻步。在我國(guó)只有少數(shù)一些政府的測(cè)試中心、有實(shí)力的大型企業(yè)引入國(guó)外的種豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備,如北京養(yǎng)豬育種中心、北京市順義種豬性能測(cè)定站、農(nóng)業(yè)部種豬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)等引入法國(guó)ACEMO公司的ACEMA 64系統(tǒng);深圳光明豬育種中心于2001年、農(nóng)業(yè)部種豬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(廣州)于2006年、廣東溫氏集團(tuán)于2008年引入美國(guó)奧斯本工業(yè)公司的FIRE也系統(tǒng)在研究國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上,加以優(yōu)化,研制出符合我國(guó)國(guó)情的高性能、低價(jià)格的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備,是一條切實(shí)可行的路子,可大大提高我國(guó)養(yǎng)豬生產(chǎn)水平。
1. 3研究的主要內(nèi)容
本文將結(jié)合射頻識(shí)別、計(jì)算機(jī)控制和遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等技術(shù)提供了生豬個(gè)體的自動(dòng)識(shí)別、采食量和體重的數(shù)據(jù)信息的采集、以及其他的數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄,并上傳到上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理,自動(dòng)形成按照需求的各種測(cè)定報(bào)告的設(shè)計(jì)方案。所做的工作有以下幾個(gè)方面:
(1)系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì);
(2)主要的硬件模塊的設(shè)計(jì):計(jì)算機(jī)化的全自動(dòng)種豬性能測(cè)系 統(tǒng) (Feed IntakeRecording Equipment, 簡(jiǎn)稱 F.I.R.E)主要是針對(duì) 30~150kg階段的生長(zhǎng)期豬只而研制開(kāi)發(fā)的, 它包含數(shù)個(gè)飼喂站和一臺(tái)收集貯存采食信息的計(jì)算機(jī),其中,飼喂站設(shè)有電子感應(yīng)裝置和天線,能識(shí)別豬只個(gè)體所攜帶的電子耳牌,測(cè)定站保證在任何時(shí)候只容許 1 頭豬進(jìn)入采食。只要豬一進(jìn)入測(cè)定站采食， 測(cè)定站將記錄豬的電子耳牌號(hào)碼、 采食時(shí)間、 采食量以及豬體重。隨著測(cè)定時(shí)間的推移， 測(cè)試豬群中的每頭豬在每一天或整個(gè)測(cè)定期的飼料采食行為，如飼料采食量、 采食持續(xù)時(shí)間和日體重等均被記錄。然后，測(cè)定站計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算、分析形成測(cè)定豬生長(zhǎng)期的日增重、飼料采食量、飼料報(bào)酬等數(shù)據(jù)報(bào)表。
(3)各個(gè)模塊的功能調(diào)試試驗(yàn)。
(5)數(shù)據(jù)的功能測(cè)試。
1.4本論文章節(jié)安排
基于本人所做的主要工作,本文的章節(jié)安排如下:
(1)第一章緒論。主要介紹課題的研究背景及意義、國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)和研究的主要內(nèi)容。
(2)第二章系統(tǒng)全自動(dòng)種豬性能測(cè)定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。主要介紹的是設(shè)計(jì)框圖。
(3)第三章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要介紹的是傳感器的設(shè)計(jì),包括飲水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、重量采集模塊的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)顯示模塊的設(shè)計(jì)
(5)第五章系統(tǒng)的調(diào)試。主要介紹了下位機(jī)的主要模塊調(diào)試、上位機(jī)和下位機(jī)4式是:一般是實(shí)行單欄喂養(yǎng)或者是2?5頭生豬在一個(gè)大欄中飼養(yǎng),而且每頭生豬通過(guò)習(xí)慣性訓(xùn)練后有個(gè)體固定的采食位置。通常記錄員采集測(cè)定豬每天的采食重量或者是由飼料體積轉(zhuǎn)換為飼料重量的數(shù)據(jù),并定期對(duì)測(cè)定豬體重(通常是每隔一個(gè)月或僅僅是測(cè)定開(kāi)始和結(jié)束時(shí))進(jìn)行測(cè)量以獲得測(cè)定豬生長(zhǎng)速度的數(shù)據(jù)信息。這種人工的測(cè)量過(guò)程的不足之處是:(1)在測(cè)定的過(guò)程中很容易發(fā)生人為的主觀性的錯(cuò)誤,如飼料重量或?qū)ιi重量的測(cè)量不準(zhǔn)確(通常誤差都在5%以上)或測(cè)定記錄出錯(cuò)等,這樣的導(dǎo)致的結(jié)果是影響測(cè)定的精確性,數(shù)據(jù)的可靠性不是很高;(2)由于人工手工測(cè)量對(duì)生豬體重測(cè)量的煩瑣和費(fèi)力過(guò)程的復(fù)雜性導(dǎo)致了不能對(duì)測(cè)定豬生長(zhǎng)速度進(jìn)行連續(xù)記錄,每次稱重的過(guò)程必定會(huì)對(duì)測(cè)定豬造成不同程度的應(yīng)激并對(duì)測(cè)定豬生長(zhǎng)發(fā)育造成了一定的不利影響。因此不可能對(duì)測(cè)定豬每天進(jìn)行體重的測(cè)量從而取得其每天的生長(zhǎng)速度的連續(xù)數(shù)據(jù);(3)主要以手工測(cè)定的模式?jīng)Q定了測(cè)定數(shù)據(jù)的存在著客觀偏差。比如手工測(cè)定過(guò)程中,而測(cè)定豬必須采取定時(shí)定量的采食方式,其采食過(guò)程中的采食方式、采食時(shí)間以及采食量與實(shí)際喂養(yǎng)自然狀況下的自由采食模式肯定會(huì)有一定的偏差;小群體喂養(yǎng)的固定采食欄位雖然間接地消除了個(gè)體測(cè)定豬之間的自由采食的競(jìng)爭(zhēng),但是這與實(shí)際喂養(yǎng)的狀況是完全不太相符的,而且更重要的是某些生產(chǎn)性能指標(biāo)表現(xiàn)很好的生豬并不能代表該生豬個(gè)體具有良好的競(jìng)爭(zhēng)性,而其后代在實(shí)際自由的喂養(yǎng)環(huán)境中或許會(huì)有不佳的表現(xiàn);小群體的喂養(yǎng)生豬(2-5頭)與實(shí)際中的大群體的喂養(yǎng)(10-30頭)的對(duì)個(gè)體生長(zhǎng)速度和采食量的測(cè)定也會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。所以目前國(guó)內(nèi)基本上還是要借助人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷其優(yōu)劣,缺乏科學(xué)準(zhǔn)確地依據(jù)進(jìn)行判斷,從而嚴(yán)重阻礙了我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。如果采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行生豬的性能測(cè)定,上述問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。但直接大量進(jìn)口國(guó)外的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備不太現(xiàn)實(shí),整套設(shè)備比較昂貴,加上服務(wù)和維護(hù)還沒(méi)有到位,軟件沒(méi)漢化操作不便,使許多國(guó)內(nèi)豬場(chǎng)望而卻步。在我國(guó)只有少數(shù)一些政府的測(cè)試中心、有實(shí)力的大型企業(yè)引入國(guó)外的種豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備,如北京養(yǎng)豬育種中心、北京市順義種豬性能測(cè)定站、農(nóng)業(yè)部種豬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)等引入法國(guó)ACEMO公司的ACEMA 64系統(tǒng);深圳光明豬育種中心于2001年、農(nóng)業(yè)部種豬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(廣州)于2006年、廣東溫氏集團(tuán)于2008年引入美國(guó)奧斯本工業(yè)公司的FIRE也系統(tǒng)在研究國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上,加以優(yōu)化,研制出符合我國(guó)國(guó)情的高性能、低價(jià)格的生豬生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備,是一條切實(shí)可行的路子,可大大提高我國(guó)養(yǎng)豬生產(chǎn)水平?。
1.5本章小結(jié)
本章首先講了本研究的背景和意義,然后講了本研究國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,最后講述了研究的主要內(nèi)容和本論文的章節(jié)安排。
第2章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
2. 1系統(tǒng)的功能介紹
生豬生長(zhǎng)性能自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng),利用RFID無(wú)源電子耳牌的識(shí)別技術(shù),通過(guò)射頻系統(tǒng)能從生豬群體中識(shí)別出每頭個(gè)體的電子耳標(biāo)號(hào),從而識(shí)別出每頭生豬的個(gè)體身份,并對(duì)每個(gè)個(gè)體采食行為,比如:采食前的時(shí)間、采食前的個(gè)體的體重、采食前飼料的重量、采食后的時(shí)間、采食后的個(gè)體的體重、采食后飼料的重量等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定和記錄。全自動(dòng)種豬性能測(cè)定系統(tǒng) F.I.R.E.把料槽中飼料的減少量作為豬只的采食量。 當(dāng)沒(méi)有豬采食時(shí)，新添加到料槽的飼料量會(huì)自動(dòng)稱重記錄。但豬在測(cè)定站采食時(shí)，新加進(jìn)去的飼料無(wú)法單獨(dú)稱重，只有通過(guò)輸送料的體積與重量比率進(jìn)行估算。F.I.R.E.系統(tǒng)為此開(kāi)發(fā)了一個(gè)叫 DPC 的動(dòng)態(tài)部分校正因子體系，能夠持續(xù)地根據(jù)飼料密度和濕度自動(dòng)調(diào)整飼料體積重量比。經(jīng)過(guò)養(yǎng)豬現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證， DPC 體系積累的誤差僅在0.5%~2.5% 之間，假設(shè) 1 頭豬 1 天采食 4kg， 最大誤差為100g， 即 0.025x4000=100g，如果進(jìn)行手工喂料測(cè)定, 要求采食量誤差小于 100g/ 天, 則在現(xiàn)場(chǎng)就需要配備 10g 精度的秤，這顯然是不太可能的"所以!手工喂料測(cè)定的誤差通常都在 5% 以上。
2.2采食量記錄系統(tǒng)(F.I.R.E)測(cè)定飼料轉(zhuǎn)化率
與種豬大群粗放測(cè)定相比，為了更準(zhǔn)確地記錄個(gè)體采食量，傳統(tǒng)的飼料轉(zhuǎn)化率測(cè)定方法往往把 1 頭或 2 頭同胞種豬個(gè)體單欄喂養(yǎng)，把料槽中飼料的減少量略加校正當(dāng)作豬的采食量。 全自動(dòng)種豬性能測(cè)定系統(tǒng) （ F.I.R.E.）的開(kāi)發(fā)目的是讓系統(tǒng)自動(dòng)記錄測(cè)試豬的體重和采食量，并使測(cè)試豬只保持在群體的飼養(yǎng)環(huán)境， 詳細(xì)的記錄數(shù)據(jù)可以形成豬個(gè)體采食行為的歸納，得出個(gè)體豬的日增重和飼料報(bào)酬這兩個(gè)最重要的性狀指標(biāo)，這對(duì)今后精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)科技中的分類型飼養(yǎng)很有意義。
已經(jīng)證實(shí)：豬在單欄與群養(yǎng)的環(huán)境狀態(tài)下飼養(yǎng)相比， 有著不同的溫度需要，采食習(xí)慣， 這些因素對(duì)采食量、飼料轉(zhuǎn)化率有著直接或間接的影響。例如，單欄飼養(yǎng)的豬有更高的日采食量(參考 Gonyou 等, 1992, Appl. Animal Behav.Sci)、 更快的生長(zhǎng)速度(參考 DeHaer 和 De Vries, 1993,Livest. Prod. Sci. )、 更高的飼料轉(zhuǎn)化率(參考 Petersen,1976,Z" tungskunde.)、 胴 體 更 肥 ( 參 考 DeHaer 和 DeVries, 1993)。 因此, 單欄條件下飼養(yǎng)的測(cè)定數(shù)據(jù)與群體飼養(yǎng)環(huán)境下的測(cè)定數(shù)據(jù)顯然有重大差別，由此得出的選擇結(jié)果顯然不符合實(shí)際生產(chǎn)狀況下的群體飼養(yǎng)模式。除了生長(zhǎng)環(huán)境的差別外, 單欄飼養(yǎng)測(cè)定在實(shí)際操作中仍存在種種限制而影響生長(zhǎng)性狀的表達(dá)，如普通單欄飼養(yǎng)測(cè)定的手工喂料都采取定時(shí)定量的方式，而豬的自然生活方式是自由采食, 實(shí)驗(yàn)表明豬每天采食 8- 14 次, 每次采食量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于定時(shí)定量方式中的采食量，但每天的采食總量可能多于單欄飼養(yǎng)方式的總采食量。另外, 單欄飼養(yǎng)測(cè)定方式使測(cè)定豬失去了采食競(jìng)爭(zhēng)，這與群體飼養(yǎng)環(huán)境有所差別。 F.I.R.E.系統(tǒng)采用群體飼養(yǎng)環(huán)境對(duì)個(gè)體進(jìn)行性能測(cè)定， 自由采食條件下每個(gè)測(cè)定欄可飼養(yǎng)和測(cè)定 12- 15 頭豬， 在飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)狀態(tài)和飼養(yǎng)方式等方面均與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境相似，在此相近條件下完成飼養(yǎng)種豬和進(jìn)行個(gè)體性能測(cè)定，充分保證了測(cè)定數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)的一致性，為種豬選育的準(zhǔn)確性提供了充分的科學(xué)依據(jù)。
2.3采食量記錄系統(tǒng)(F.I.R.E)描述采食行為
雖然計(jì)算機(jī)化的采食量記錄系統(tǒng)早在 20 年前已經(jīng)被國(guó)外種豬中心測(cè)定站和大型育種公司所采用，但有關(guān)研究豬采食行為的文章是在商業(yè)運(yùn)用 5 年后才見(jiàn)報(bào)道，并且集中在荷蘭、 法國(guó)和英國(guó)等歐洲國(guó)家，研究結(jié)果的差異也相當(dāng)大；在單欄飼養(yǎng)或最多20 頭一欄飼養(yǎng)的條件下，豬的日采食次數(shù)從 7 到 73 次不等；每次采食時(shí)間和采食量分別為 1.4min35g、 6.9min 222g；采食效率在 15g/min 到 40g/min 的范圍內(nèi)變異。
豬在生長(zhǎng)育肥期有著很強(qiáng)的采食行為特征，據(jù) Hyun等(1996)報(bào)道， 豬在 6:00- 20:00 時(shí)的白天時(shí)間里達(dá)到訪問(wèn)飼喂站的次數(shù)和采食量的高峰，在其他的夜間時(shí)間采食次數(shù)和采食量較少；在白天，豬雖在飼喂站逗留時(shí)間較短，但采食效率較高。 Hyun 等 ( l996)利用公豬 、閹公豬和小母豬作比較，研究結(jié)果表明，閹公豬和小母豬之間的采食行為差異小，公豬在 7:00- 16:00 時(shí)采食次數(shù)較多、采食量較大，這就說(shuō)明公豬有爭(zhēng)食行為。在品種差異方面， Hyun 等(1996a)比較了共 10 頭混養(yǎng)的大白豬和梅山豬，采食行為和生長(zhǎng)速度的表現(xiàn)差異達(dá)到顯著水平&梅山豬每天的采食量比大白豬要低 1kg 左右、采食次數(shù)比大白豬少一半以上，但每次的采食量比大白豬大。這就表明梅山豬在采食行為方面競(jìng)爭(zhēng)性不強(qiáng)， 而大白豬能在白天時(shí)間達(dá)到采食高峰期并獲得足夠的采食量。
采食量記錄系統(tǒng) F.I.R.E.在研究豬的細(xì)微采食行為上頗具潛力，從 1993 年在美國(guó) Illinois 大學(xué)安裝的 F.I.R.E.系統(tǒng)和相關(guān)的研究報(bào)告來(lái)看，計(jì)算機(jī)化的自動(dòng)喂料系統(tǒng)能提供大量的飼料采食信息。Hyun 等(1996)在這個(gè)中心做了 120 頭豬飼養(yǎng) 10 周的試驗(yàn)， 結(jié)果表明豬每天采食頻率為 12 次，系統(tǒng)還自動(dòng)記錄了豬每次進(jìn)入和離開(kāi)飼喂站的時(shí)間和料重，并自動(dòng)計(jì)算了每次采食的時(shí)間長(zhǎng)短和所耗飼料多少，由此給每頭豬記錄了 5000 個(gè)觀察值， 總共 700000 個(gè)觀察值的詳細(xì)采食行為記錄。該系統(tǒng)最近還新添加了一個(gè)種豬自動(dòng)稱重的功能， 豬的體重和所耗飼料能被同時(shí)記錄。從遺傳改良的角度來(lái)看， 針對(duì)特別的生長(zhǎng)， 采食曲線進(jìn)行選育在理論是可行的， 例如使我們可能對(duì)生長(zhǎng)期飼料采食量高、而在育肥期采食量低的豬進(jìn)行選留，達(dá)到較完善的豬生長(zhǎng)模式。此外，筆者認(rèn)為：現(xiàn)代高產(chǎn)母豬由于加強(qiáng)了對(duì)背膘厚、生長(zhǎng)速度和飼料報(bào)酬的選擇，造成采食量下降， 影響到繁殖性能和使用壽命的問(wèn)題，也可能通過(guò)這種選擇得到妥善解決。 相同基因型、性別和體重的豬只在采食行為方面仍保持較大的采食行 為 差 異， Hyun 等 （1996）報(bào) 道 豬 只 每 天 采 食 在8~23 次之間或以上， 而按 Young 和 Lawrence(1994)的統(tǒng)計(jì)則在每天 3~69 次。 此外Hyun 對(duì)豬只每天的采食量曲線進(jìn)行了分析， 認(rèn)為日采食量曲線可以用來(lái)進(jìn)行采食量預(yù)測(cè)，這對(duì)豬營(yíng)養(yǎng)配方朝更加精準(zhǔn)的目標(biāo)邁進(jìn)有很大的幫助。
2. 4系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)
第3章采配料稱重系統(tǒng)
3.1簡(jiǎn)介
基于上述情況，本文提出了微機(jī)配料集散控制方式。它是由一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)組成，各個(gè)部分通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)，主機(jī)不參與被控對(duì)象的直接控制，而是將控制任務(wù)交給各個(gè)從機(jī)完成。每臺(tái)配料秤可視為一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)單元，用一臺(tái)計(jì)算機(jī)就地對(duì)一臺(tái)秤實(shí)施測(cè)量與控制。這不僅大大簡(jiǎn)化線路結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)制造與安裝維護(hù)，同時(shí)使配料系統(tǒng)整體故障風(fēng)險(xiǎn)分散，數(shù)據(jù)管理與過(guò)程控制分離，人機(jī)接口更加完善，滿足了企業(yè)管理人員遠(yuǎn)離控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配料系統(tǒng)工作情況的需求，進(jìn)一步提高了配料系統(tǒng)的可靠性。
3.2系統(tǒng)稱重方法的研究
3.2.1 動(dòng)態(tài)稱重的解決方案
在動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)中，解決快速性問(wèn)題是至關(guān)重要的，有兩條解決思路：一條思路就是直接測(cè)量物料的質(zhì)量，并對(duì)測(cè)量值進(jìn)行誤差補(bǔ)償，使得測(cè)量的結(jié)果滿足測(cè)量精度的要求；另一種方法是通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程的信息來(lái)提取被測(cè)量參數(shù)的信息。由于系統(tǒng)對(duì)外界激勵(lì)的響應(yīng)過(guò)程包含了系統(tǒng)自身的特征，即動(dòng)態(tài)的過(guò)渡過(guò)程包含有被稱對(duì)象重量的信息。對(duì)于稱重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)被測(cè)物料施加系統(tǒng)上的同時(shí)，稱重系統(tǒng)自身的特征也發(fā)生了改變，特征量改變的大小與物料重量存在著一定的數(shù)量關(guān)系，所以可以通過(guò)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程包含特征量的改變間接進(jìn)行測(cè)量。因此，可以把動(dòng)態(tài)測(cè)量作為一個(gè)參數(shù)估計(jì)和預(yù)測(cè)問(wèn)題來(lái)處理，即首先根據(jù)有關(guān)稱重系統(tǒng)的先驗(yàn)知識(shí)，推導(dǎo)出一個(gè)含有未知參數(shù)的模型，然后用該模型去擬合稱重過(guò)渡過(guò)程信號(hào)，從而獲得最小平方誤差意義上的參數(shù)估計(jì)。
本文所研究的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采用了第一種思路，即直接測(cè)量物料的重量值，然后采用軟硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，使得系統(tǒng)滿足精度要求。
3.2.2動(dòng)態(tài)定量稱重的關(guān)鍵問(wèn)題
自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)工作的喂料階段，首先由料倉(cāng)向稱量斗下料，達(dá)到設(shè)定的重量值以后，關(guān)閉料倉(cāng)，然后控制稱量斗以某一流速值向混合倉(cāng)下料。因此，自動(dòng)配料系統(tǒng)的稱量部分還包括了動(dòng)態(tài)定量稱重的環(huán)節(jié)。
(1)動(dòng)態(tài)稱重
動(dòng)態(tài)定量稱重系統(tǒng)包含兩個(gè)方面問(wèn)題：一是測(cè)量；二是控制?？焖倬_的稱重測(cè)量是快速精確控制的基礎(chǔ)，稱重傳感器的合理選擇以及稱重測(cè)量環(huán)節(jié)的精確測(cè)量對(duì)于一個(gè)定量稱重系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能否達(dá)到要求，起著至關(guān)重要的作用。要實(shí)現(xiàn)定量下料的快速度和高精度，首要解決的是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重精度問(wèn)題。
影響稱重精度的因素主要有：稱重傳感器的測(cè)量誤差；模數(shù)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的量化誤差；物料下料的沖擊力；測(cè)量的滯后帶來(lái)的落差；噪聲干擾誤差。
（2）定量控制
物料定量稱重的簡(jiǎn)單過(guò)程為：?jiǎn)?dòng)進(jìn)料裝置，物料在自身重力的作用下進(jìn)入稱量斗，料斗上裝有稱重傳感器，料斗的重量信號(hào)由稱重傳感器轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)放大器把該電壓信號(hào)放大后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定值時(shí)，停止進(jìn)料，完成一次定量稱重。
造成定量配料誤差的原因主要有：稱重測(cè)量環(huán)節(jié)的測(cè)量誤差的影響；給料裝置的動(dòng)作滯后及其慣性作用；物料空中落差的影響；物料下料的沖擊力；給料驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線性和強(qiáng)耦合性。
3.2.3 流速控制方法
（1）失重法測(cè)量原理
要想控制稱量斗向攪拌倉(cāng)的加料量，首先要測(cè)出稱量斗流量的大小。稱量斗流量的大小是采用失重原理測(cè)量的，即儀表并不直接測(cè)出排放裝置（稱量斗倉(cāng)口）排出量的大小， 而是測(cè)量配料斗中物料質(zhì)量W的減少量，然后計(jì)算出流量的大小。
如，在t0時(shí)刻，配料斗的質(zhì)量為W，而過(guò)了一個(gè)△t時(shí)刻，配料斗的質(zhì)量由于排放而減少為 W1，那么在△t時(shí)間間隔內(nèi)，流量
當(dāng)△t間隔足夠小時(shí)，由式(2-1)計(jì)算出的流量值具有足夠高的精度。流速獲取方法如圖所示。
（2）控制原理
物料流量的控制方式是由 2 種方式組成：重力方式和體積方式。圖表示了物料流量 2 種控制方式的劃分。
圖中第 1 條曲線表示了稱量料斗質(zhì)量變化。當(dāng)再充填倉(cāng)口打開(kāi)時(shí)，稱量料斗的質(zhì)量呈斜線迅速上升；當(dāng)稱量料斗充滿后，再充填倉(cāng)口關(guān)閉，此后配料斗的質(zhì)量呈緩慢下降趨勢(shì)。第 2 條曲線表示再充填倉(cāng)口開(kāi)啟和關(guān)閉的狀態(tài)。第 3 條曲線則表示 2 種不同控制方式的劃分。從再充填閥打開(kāi)前 1s 開(kāi)始一直到再充填閥關(guān)閉后 5s 為止。這段時(shí)間內(nèi)，調(diào)節(jié)器處于體積方式。這段時(shí)間以外的時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)器則處于重力方式。
第4章零部件的設(shè)計(jì)
4.1稱重傳感器
4.1.1稱重傳感器的測(cè)試原理?
稱重傳感器的測(cè)試流程如圖1所示.稱重傳感器的電壓輸出范圍為0～30mV.檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有:未受力的零點(diǎn)電壓U0≤5mV;20min前后輸出電壓變化范圍和受力過(guò)程中最大電壓和最小電壓變化不超過(guò)0.006mV,即Uoe-U0≤0.006mV,Umax-Umin≤0.006mV;受力過(guò)程中輸出電壓每間隔5min的變化不超過(guò)0.003mV.整個(gè)測(cè)試過(guò)程中所有輸出電壓符合以上測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),則說(shuō)明傳感器精確度達(dá)到要求,性能良好;否則,傳感器不能準(zhǔn)確反映出所受壓力,線性誤差大,傳感器不合格。?
4.1.2稱重傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)分析?
在傳統(tǒng)檢測(cè)中,通常使用高精度萬(wàn)用表測(cè)量傳感器的輸出電壓,工作人員讀表記錄數(shù)據(jù).其最大缺點(diǎn)是每次只能讀取一支傳感器的數(shù)據(jù),而且每次切換測(cè)試機(jī)臺(tái)時(shí),萬(wàn)用表需要3s的穩(wěn)定時(shí)間才能讀數(shù),記錄數(shù)據(jù)需要1s時(shí)間.導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生很大的時(shí)間誤差,進(jìn)而影響了合格品的判定.例如當(dāng)讀取U5時(shí),1號(hào)機(jī)臺(tái)讀取到的是1號(hào)傳感器5min時(shí)的精確值,而讀到32號(hào)機(jī)臺(tái)時(shí),實(shí)際時(shí)間已經(jīng)進(jìn)行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是說(shuō)32號(hào)機(jī)臺(tái)上的傳感器的U5并不是5min時(shí)的電壓,而是422s的電壓.從第1路到第32路,產(chǎn)生了122s的時(shí)間誤差.稱重傳感器自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)使用多路數(shù)據(jù)采集卡,可將每路輸出電壓的平均讀取時(shí)間降低到幾秒鐘之內(nèi),解決了傳統(tǒng)檢測(cè)中的時(shí)間誤差問(wèn)題。?
稱重傳感器靈敏度S?=?1mv?/?v?時(shí)：激勵(lì)電壓V?=?12V，?最大秤量Emax?=?150kg，?衡器最大秤量Max?=?150kg，最大凈輸出信號(hào)為：
激勵(lì)電壓×?靈敏度×EMmaxax=?12v?×?1v?/?v?×115500kkgg?=?12mv稱重傳感器靈敏度S?=?2mv?/?v?時(shí)：激勵(lì)電壓V?=?12V，?最大秤量Emax?=?300kg，?衡器最大秤量Max?=?150kg，最大凈輸出信號(hào)為：激勵(lì)電壓×?靈敏度×?MEmaxax=?12v?×?2mv?/?v?×310500kkgg?=?12mv如果這只靈敏度S?=?1mv?/?v?的稱重傳感器的最小靜載荷Emin?=?6kg，當(dāng)準(zhǔn)確度等級(jí)為C3?級(jí)，即，nLC?=?3000?時(shí)，有檢定分度值V?=?Emaxn-LCEmin?=?1503k0g0-0?6kg?=?0.?048kg而如前所述臺(tái)秤的檢定分度值e?=?0.?05kg。這樣，稱重傳感器的檢定分度值和衡器分度值，在S?=?1mv?/?V?的前提下，基本是接近了。
4.2拉壓式傳感器
本傳感器采用電阻應(yīng)變式測(cè)量原理，使用S梁結(jié)構(gòu)保證了測(cè)試精度的要求，抗橫向擺動(dòng)能力增強(qiáng)。 S梁結(jié)構(gòu)，優(yōu)質(zhì)合金鋼制造 拉壓輸出對(duì)稱，高精度、低飄移、密封防塵、可靠性高 廣泛應(yīng)用于電子失重秤、包裝秤、吊秤等測(cè)量系統(tǒng) 本型號(hào)電器參數(shù)同上 采用先進(jìn)的密封工藝，可應(yīng)用于高濕度環(huán)境，具有優(yōu)越的抗扭抗側(cè)抗偏載能力?傳感器接線:?紅線電源正,綠線電源負(fù),黃線輸出正,白線輸出負(fù),可根據(jù)用戶要求加裝變送器,0-5V,0-10mA,4-20mA
?量程
?L
??W
?D
?M
?3-50
?60
?58
?20
?8
?100-1000
?70
?60
?24
?16*1.5
?1500-5000
?84
?76
?32
??24
技術(shù)參數(shù)
電源電壓
12V
零點(diǎn)輸出
<2%
非線性
0.02～0.05%F.S
溫度飄移
<0.005％F.S/ ℃
不重復(fù)性
0.02～0.05%F.S
工作溫度
-20～80℃
滯后
0.02～0.05%F.S
過(guò)載能力
1.5倍
靈敏度
1.5～2MV/V
絕緣電阻
1000MΩ
4.3流量傳感器
4.3.1基本原理???
??水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負(fù)載電阻,同時(shí)通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場(chǎng)方向正交。當(dāng)水通過(guò)渦輪開(kāi)關(guān)殼推動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),切割磁感應(yīng)線,產(chǎn)生高低脈沖電平。由于霍爾元件的輸出脈沖信號(hào)頻率與磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比,根據(jù)水流量的大小啟動(dòng)燃?xì)鉄崴?。其脈沖信號(hào)頻率的經(jīng)驗(yàn)公式見(jiàn)式(1)。???
??f=8．1q-3 (1)???
??式中：f—脈沖信號(hào)頻率,H2???
??q—水流量,L/min???
??由水流量傳感器的反饋信號(hào)通過(guò)控制器判斷水流量的值。根據(jù)燃?xì)鉄崴鳈C(jī)型的不同,選擇最佳的啟動(dòng)流量,可實(shí)現(xiàn)超低壓(0．02MPa以下)啟動(dòng)。
4.4豬用飲水器
4.4.1豬用飲水器的行業(yè)作用
豬用飲水器對(duì)于整個(gè)養(yǎng)豬行業(yè)來(lái)說(shuō),已經(jīng)成為了一個(gè)必不可少的使用工具,而且逐漸得到了廣泛地應(yīng)用.究其原因,主要有這么幾方面.
首先就是豬用飲水器非常符合環(huán)保理念,在節(jié)約用水方面能夠做到很好,同時(shí)還能確保飲水的清潔以及豬舍衛(wèi)生的干凈整潔以及干燥.最重要的就是它能夠有效防止豬病進(jìn)行傳播.
對(duì)于傳統(tǒng)的豬用飲水器,其工作的原理就是通過(guò)壓力彈簧產(chǎn)生的介質(zhì)壓力,然后將這種壓力傳遞到玻璃球或者是塑料球,這時(shí)就會(huì)對(duì)閥門的觸流桿在頭部逐漸產(chǎn)生加壓現(xiàn)象,最后就會(huì)形成點(diǎn)接觸,進(jìn)而達(dá)到開(kāi)關(guān)靈活的目的.
4.5漏糞地板
4.5.1漏糞地板的類型
豬只漏糞地板網(wǎng)包括漏糞板，球鐵漏糞地板，球鐵掛試漏糞地板，塑料漏糞地板，漏糞地板，漏糞地板網(wǎng)產(chǎn)品。本產(chǎn)品可以方便養(yǎng)豬廠清理豬仔的糞便，使豬仔身上保持干凈，養(yǎng)豬廠里也顯得利索。這樣也為打掃衛(wèi)生的員工提供了方便，可以不用把豬仔全部放出來(lái)清理完再放回去，這樣在漏糞地板網(wǎng)的下方就可以直接清理掉了。
漏糞地板網(wǎng)分為塑料漏糞地板和鑄鐵漏糞地板。
塑料漏糞地板網(wǎng)采用優(yōu)質(zhì)工程聚丙塑料整體注塑成型，結(jié)構(gòu)合理，高強(qiáng)度，高韌性，抗脆裂，表面防滑處理，壽命長(zhǎng)，便于消毒處理。規(guī)格有300*500 400*600 500*600 同時(shí)提供高強(qiáng)度（出口型）玻璃鋼支梁。性能及優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕、酸堿，安裝容易，導(dǎo)熱系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼鐵小豬窩躺上方不易受涼，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)5年以上，承重力在50kg以上。產(chǎn)品用途：主要用于培育床和分娩床護(hù)仔欄兩側(cè)。
鑄鐵漏糞地板網(wǎng)采用球墨鑄鐵制造，有韌性。表面鑄造精細(xì)，光滑無(wú)毛刺，抗承載能力強(qiáng)，漏糞率高，抗腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。主要用于分娩床母豬部分、糞溝蓋板等。鑄鐵漏糞地板規(guī)格：600 × 300mm。產(chǎn)品用途：主要用于分娩床母豬部分糞溝蓋板使用，可拼接出0.3米整數(shù)倍規(guī)格的尺寸,與塑料漏糞板配套使用,球墨鑄鐵漏糞板,鑄鐵漏縫板,產(chǎn)床用漏縫板。
4.5.2漏糞地板的運(yùn)用
漏糞地板模具是養(yǎng)豬場(chǎng)建設(shè)中常使用的一種工具，它的作用是改善豬場(chǎng)的地板環(huán)境，減輕我們的清潔工作的同時(shí)還能夠有效抑制疾病的傳播，是優(yōu)秀的養(yǎng)豬設(shè)備。規(guī)?；i場(chǎng)一般都是批量養(yǎng)殖，所以對(duì)于地板的質(zhì)量有著很高的要求，通過(guò)支撐梁搭建成地板，仔豬在上面活動(dòng)，糞便通過(guò)長(zhǎng)孔流入收集池，并通過(guò)收集池傳送到遠(yuǎn)處的發(fā)酵池，糞便發(fā)酵后出售到周邊的蔬菜種植基地。這樣既避免了仔豬與糞便的直接接觸，又可以增加一項(xiàng)收入。
發(fā)酵床零排放生豬養(yǎng)殖技術(shù)，就是利用生物菌種發(fā)酵，把豬糞便與大量鋸木屑、秸稈等干性農(nóng)業(yè)廢棄物放在一起，仔豬可以安閑地靜臥在干燥的顆粒物墊料上，這樣既解決了糞便的臭味，又改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，一舉兩得。
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