基于加速度传感器的猪舍刮粪板运行状态监测装置设计与仿真

环球纵览Global View农业信息化 2023.10摘　要：饲料是发展现代养殖业的物质基础，制粒是饲料工业中应用最广泛的成型技术。

为探究饲料制粒过程及其影响规律，该研究研制了饲料单模孔挤压装置，在此基础上，以水分含量（10%~18%）、预加热温度（60℃~100℃）、最大压缩力（0.2~0.6 kN）为试验因素，以颗粒饲料密度、硬度及能耗为评价指标，按照三因素五水平正交旋转组合设计试验方法，利用Design-Expert 8.0.6软件回归分析法和响应面分析法，建立了3个因素对颗粒饲料质量影响的数学模型，分析了试验因素对评价指标的影响结果与规律。

试验结果表明，颗粒密度、颗粒硬度和能量消耗的范围分别为0.87~2.92 g/cm3、1.08~4.55 kg和3.27~12.66 J/g。

进一步的，颗粒密度随着预加热温度和最大压缩力的增加而增大，但随水分含量增加而减小。

颗粒硬度随水分含量增加呈先升后降趋势，与预加热温度和最大压缩力都呈现出正相关关系。

能耗随着最大压缩力增加而增大，但随水分含量和预加热温度增加呈现出下降趋势。

该研究研制的饲料单模孔挤压装置及提出的研究方法，具有试验成本低、高效和可控的特点，对研究饲料加工成型过程具有重要意义，在饲料行业应用前景广阔。

关键词：饲料；制粒；能耗；预加热温度；试验研究DOI: 10.25165/j.ijabe.20221504.6155Citation: Peng F, Xiang R, Fang F, Liu D. Analysis of feed pelleting characteristics based on a single pellet press device[J]. Int J Agric & Biol Eng, 2022; 15(4): 65–70.基于单模孔挤压装置的颗粒饲料制粒特性分析彭 飞1, 向 蕊1, 方 芳2, 3*, 刘 丹1（1. 北京工商大学人工智能学院，北京 100048，中国；2. 郑州大学化工学院，郑州 450001，中国；3. 大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室，大连116023，中国）摘　要：深松耕作是促进作物生长和提高农业可持续发展能力的有效方法。

专利名称：一种猪舍粪污清理监测控制系统及方法专利类型：发明专利
发明人：曹沛,裴孟侠,王明利,钱阵山,张艳吉,赵政凯申请号：CN202111514113.X
申请日：20211210
公开号：CN114051937A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种猪舍粪污清理监测控制系统及方法，包括PLC控制箱、中间控制器、云服务器、客户端、设置在猪舍下方的一级刮粪系统和二级刮粪系统，猪舍下方间隔设置有多个一级粪道，所述一级粪道的端部设置有和多个一级粪道连通的二级粪道，所述二级粪道连通至粪污池，通过PLC控制箱控制一级刮粪系统和二级刮粪系统对猪舍内的粪道进行清理，并在一级刮粪系统和二级刮粪系统内设置有传感器组进行检测，防止刮粪过程出现由卡死导致的系统损坏。

本发明能够实现清粪系统的自动控制，对清粪系统的运行状态进行实时监测，并可对运行参数远程控制，在生猪养殖行业具备较高的实用性。

申请人：河南南商农牧科技股份有限公司
地址：473400 河南省南阳市唐河县产业集聚区栀香路与工业路交叉口
国籍：CN
代理机构：郑州裕晟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：王宇飞
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报警信息传 输功 能。Ｔ ３ Ｃ ５是 Ｓｅ ｅｓ公 司推 出的新一 代无 ｉ ｎ ｍ
图３ 传 感器模块与微处理器 的接 口
线通信 Ｇ Ｍ模块 ， Ｓ 它提供 Ｒ ２ ２通讯接 口， Ｓ３ 再安一 张 ＳＭ 卡 Ｉ 便可与单 片机连机进行 双向通讯 ， 可快速 、 全 、 安 可靠地 利用 数据 、 语音传输和短信息 服务实现系统数据 的远程传送及 与 监控设备间的通信 。系统报 警信息传输具有通 信成本低 、
ｄ ｄ ｄ ８ ６ ０ 。配置后 ｎ Ｆ４ １的通 道 １ 据段 长度 为 ｄ ｄ ｄ ３ ｆ５ Ｒ ２０ 数 ８ｂ ， ｉ 地址段长度为 ３ ｉ， 道 １ 件地址 为 ０ ｄ ｄ ｄｄ ， ｔ ２ｂ 通 ｔ 硬 Ｘ ｄｄ ｄ ｄ
度， 并且要 求传 感 器 响 应 时 间快 、 敏度 高 ， 于 此 ， 用 灵 鉴 选 Ｑ Ｏ ｓ— １二氧化锡半 导体气 体传感 器 ， 它对 各种 空气 污染 源 （ Ｖ Ｃ 都 有很 高的灵 敏度 ， 耗低且 引脚 少 ， 如 Ｏ） 功 使用 简单 。 其测量原理为 ： 传感器 的感 应部件对 空气 中不同 的气 体敏感 度不 同， 主要 体现在传感器阻值 Ｒ 的变化率上。借用示波器 在洁净 的空气 中测得稳定 时 的基 准电阻值 Ｒ ， 。 根据 选 择
满足了系统 外 围 接 １ 路复 杂 的要 求 ； 编 程 的 串行 ｕ ． ３电 可 ｓ
收稿 日期 ：０ １ ２—１ ２ １ —１ １
基金项 目： 山东省 自然科学基 金（ 编号 ：Ｒ ０ ９ Ｍ ２ ） Ｚ ２０Ｇ ０４ 。
作者简介 ： 吕常智（９１ ）男 ， １７一 ， 江西赣州人 ， 博士研究生 ， 副教授 ， 从
Ｒ ：负载电阻 Ｌ 舶 ： 加 热器 电阻 ： 负载上 的电压

( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920007952 .4
(22)申请日 2019 .01 .03
(73)专利权人 西北农林科技大学 地址 712100 陕西省咸阳市杨凌示范区西 农路南段3号
(72)发明人 唐晶磊 苏庆国 张志勇 霍迎秋 张赛男 韩逸超
2 .根据权利要求1所述的基于6LoWPAN技术的移动式生猪养殖环境监测装置，其特征在 于，所述的智能自驱动导轨移动小车包括两个驱动电机、四个滑轮，一个载板，控制装置，其 中四个滑轮对称安装在载板上 ，两个驱 动电 机对称固定在载板前部 ，用于驱 动前部两个滑 轮。
3 .根据权利要求1所述的基于6LoWPAN技术的移动式生猪养殖环境监测装置，其特征在 于，所述的移动轨道是长40米的钢制轨道，轨道两侧带有滑轮卡槽。
发明内容 [0003] 针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于6LoWPAN无线网络技术的移动 式生猪养殖环境自动监测装置。通过使用自动控制技术、电机驱动技术、传感器采集技术、 无线网络通信技术以 及计算机技术 ，实现牲畜圈舍中温 度、湿度、二氧化碳 、硫化氢 和氨气 的浓度数据的采集、传输、监视和处理。具体技术方案如下：一种基于6LoWPAN无线网络技术 的 牲畜环境自 动监 测装置 ，其特征在于 ，所述生猪养殖环境自 动监 测装置包括智能自驱 动 导轨移动平台 ，数据采集装置 ，数据网络传输装置 ，数据接收装置、数据存储和处理装置以 及电源装置。所述的智能自驱动导轨移动平台搭载所述的数据采集装置在导轨移动进行全 区域定时随机采集生猪养殖环境相关数据，通过数据网络传输装置发送数据，通过数据接 收装置协调网络并接收生猪养殖环境相关数据，所述的数据接收装置与数据存储和处理装 置通过串口 相连 ，所述的电 源装置 用于数据采集装置、数据传输装置以 及智能自驱 动导轨 移动平台提供电力。 [0004] 所述的智能自驱动导轨移动平台主要包括移动轨道和智能自驱动导轨移动小车。 [0005] 所述的数据采集装置主要包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器和 氨气传感器。 [0006] 所述的数据网络传输装置包括无线网络节点，收发天线，路由器。 [0007] 所述的数据接收装置主要包括网络协调器，有线Internet网络。 [0008] 所述的数据存储和处理装置即监测计算机。 [0009] 所述的电源装置包括电源。 [0010] 进一步，所述的智能自驱动小车包括2个驱动电机，4个滑轮，1个载板，4组轴承，4 个螺母，4个正心螺栓，4个偏心螺栓，2个驱动齿轮和从动齿轮以及控制装置。 [0011] 进一步，所述的温湿度传感器为SHT30型传感器，所述的二氧化碳传感器为MG811 型传感器，所述的氨气传感器为MQ137型传感器，所述的硫化氢传感器为MQ136型传感器。 [0012] 进一步，所述的降压装置为可调节变压器。 [0013] 进一步，所述的无线网络节点为CC2530型无线单片机。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920269902.3(22)申请日 2019.03.04(73)专利权人 重庆市生猪产业技术研究院有限公司地址 409026 重庆市黔江区沙坝乡脉东居委2组1号专利权人 重庆市六九畜牧科技股份有限公司(72)发明人 刘良　蒲强　陈明君　(74)专利代理机构 重庆弘旭专利代理有限责任公司 50209代理人 兰芳(51)Int.Cl.A01K 1/01(2006.01)(54)实用新型名称一种猪舍用刮粪装置的换向机构(57)摘要本实用新型公开了一种猪舍用刮粪装置的换向机构，包括换向箱体，其特征在于：在所述换向箱体内设置有换向滑块，所述换向滑块可在所述换向箱体内前后滑动，且所述换向滑块具有前后伸出换向箱体的换向臂，所述换向箱体置于导轨上，在所述导轨的两端设置有与所述换向臂相配合的换向挡块。

本实用新型的猪舍用刮粪装置的换向机构，其换向箱体密闭性能好，可避免猪舍内的粪便和尿液进入到箱体以内对箱体内的机构进行腐蚀和阻塞，提高了换向箱体的使用寿命，并且提高了运行可靠性，避免发生运动机构的阻塞。

权利要求书1页 说明书6页 附图7页CN 209749412 U 2019.12.10C N 209749412U权　利　要　求　书1/1页CN 209749412 U1.一种猪舍用刮粪装置的换向机构，包括换向箱体，其特征在于：在所述换向箱体内设置有换向滑块，所述换向滑块可在所述换向箱体内前后滑动，且所述换向滑块具有前后伸出换向箱体的换向臂，所述换向箱体置于导轨上，在所述导轨的两端设置有与所述换向臂相配合的换向挡块。

2.如权利要求1所述的猪舍用刮粪装置的换向机构，其特征在于：在所述换向箱体的前侧板和后侧板上分别设置有通孔，所述换向臂穿过所述通孔并伸出所述换向箱体。

3.如权利要求2所述的猪舍用刮粪装置的换向机构，其特征在于：在所述换向箱体的前侧板和后侧板的通孔的外壁上分别设置有防尘板，所述防尘板上设置有供所述换向臂穿过的孔，且所述防尘板通过螺钉锁定在所述前侧板和后侧板上。

智能化畜牧养殖控制系统摘要为提高畜牧业养殖智能化管理，设计了智能化人机交互畜牧养殖控制系统。

本系统包括刮板控制系统、智能控制平台和labview上位机界面。

刮板控制系统由刮板、限位开关、霍尔元件、三相电机等组成。

其工作是通过上位机发送数据对刮板控制器进行操作，简单可靠，人机交互界面操作简单，数据接收可靠，实时监控刮板的控制。

通过电机控制刮板的运行方向，改变刮板转动模式，可以使固液直接分离，可以减少污水处理的成本并且减少污水处理量。

根据传送的数据观察刮板的运行，防止机器出现故障。

除此之外，该系统还配有dht11,MQ-3等传感器，通过数据采集模块检测环境气体的浓度和环境的温度，若超出范围则警报，并且设备进行一定的操作，做到防范于未然。

该智能控制平台还配有智能给水给料，通过使用water传感器检测水位，给予适量的水。

检测食物的高度，给予适当的料。

对于该系统的安全性我们使用转角轮结合霍尔元件，通过磁效应，检测电机转动的速度，根据速度的变化霍尔元件会输出不同的TTL电平。

如若电机转速不同，则智能化畜牧养殖系统会停止工作。

上位机界面通过串口通信显示系统当前的状态参数，该界面的设计更加人性化，用户使用更简单[1]。

该系统还配有断电保护措施，可以实现生活环境24小时自动控制。

智能化的排粪，可以提高工作效率，减少人工工作量，减少污染，防止瘟疫等疾病的发生。

智能化养殖控制系统在我国畜牧业规模化养殖的作用不可估量。

关键词:刮板三相电机上位机界面霍尔元件1绪论1.1选题研究意义四十年来，畜牧业与我国经济的发展紧密相连，中国已发展到现在形成了以小规模散养户为个体，养殖户养殖为主体的养殖模式，但中国畜牧养殖业主要以个体养殖户养殖为主体，畜牧养殖散养户普遍处于劣势地位。

一方面由于散养户的养殖设备落后，粗放管理，所导致畜牧生产的质量问题时有发生，严重制约着畜牧业的发展，造成畜牧养殖市场的价格不正常波动[2]。

另一方面是由于现在的畜牧养殖设备没有办法满足当今中国的畜牧养殖模式，无法满足实际生产的要求，相比起大规模养殖户，个体养殖户资金匮乏无法承担高昂的养殖成本。