生豬智能養殖裝備設計思路及傳感器選用

房強

摘要：研發綠色智能養殖飼喂、環控、采集、糞污利用等裝備，是生豬養殖業未來發展趨勢。根據當前生豬養殖需求，提出生豬智能養殖設備設計思路，分析其結構組成及工作原理，提出傳感器的選用方向，為生豬智能養殖設備的設計提供借鑒。

關鍵詞：生豬;智能養殖;設計;傳感器

中圖分類號：S817.3;TP212.9? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2022）01-0032-02

收稿日期：2021-12-28

作者簡介：房 強（1989—），男，碩士，工程師，從事農業機械化設計與研究工作。

到2020年底，我國畜禽養殖規?；蔬_到64.5%，規模養殖場相關設施裝備配套率達到93%，在自動化養殖方面取得了重大成績。我國“十四五”規劃要求在畜禽圈養、自動飼喂、疾病防控等設施設備上加快建設，繼續研發綠色智能養殖飼喂、環控、采集、糞污利用等裝備，以達到智能化養殖的目標。以遼寧為例，2020年全省新改擴建養豬場370個，生豬產能逐步恢復到疫情前存欄數量，但智能養殖機械化尚未跟上畜牧養殖業的快速發展步伐，相關設備研究亟待加強。結合當前生豬養殖迫切需求，提出生豬智能養殖設備設計思路，分析傳感器的選用，為生豬智能養殖設備設計生產提供借鑒。

1 生豬智能養殖設備的設計思路

生豬養殖需求主要包括適宜的光照、溫度、濕度，及時排出氨氣、硫化氫、甲烷、二氧化碳等有害氣體，自動化喂料等。生豬養殖智能化設計思路如圖1所示。

生豬智能養殖裝備主要由傳感器、控制單元、人機交互、執行器4個部分組成，其工作原理是根據傳感器采集到的相關信息或人為發出的控制指令，通過通信協議傳輸到控制系統中，再經過軟硬件響應計算發出控制指令，控制執行器工作，從而達到設計所需的技術要求。具體工作過程是通過光照、溫度、濕度、氨氣等傳感器來識別環境中的光照強度、溫濕度、氨氣含量等環境信息，并將其轉化為模擬信號或數字信號，由有線或無線協議輸入到控制單元。然后，控制單元利用自身軟硬件系統進行計算，得出某項環境信息不適宜生豬生長，并通過控制單元向執行器發出控制指令，打開或關閉執行器開關，改變豬舍相應環境指標，使其利于生豬生長。飼養員若想控制某一執行器開關，可使用人機交互的電腦、手機或開關直接發出命令，通過控制單元控制執行器工作。

2傳感器的選用

2.1 溫濕度傳感器

選用DHT11溫濕度傳感器，如圖2所示。

這是集溫度、濕度測量于一體的數字信號傳感器，具有高可靠性、工作穩定、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高的特點，由1個NTC（負溫度系數熱敏電阻）測溫元件、1個電容式感濕元件、1個8位單片機相組成 ，4針單排引腳封裝，測量溫度范圍為-20～60 ℃。單線制串行接口，接線方便。

2.2 光照傳感器

選用BH1750光照傳感器，如圖3所示。

BH1750光照傳感器是一種雙線式串行總線的數字信號傳感器，由高精度光敏二極管檢測光照產生不同電流，經運算放大器放大為電壓值，經AD轉換后進行數據處理，由I2C總線傳輸，輸出對應數字信號。該傳感器對光譜感應十分靈敏，支持I2 BUS接口，輸出對應亮度的數字信號，受紅外線影響非常小，測量誤差控制在±20%內。

2.3 氨氣傳感器

選用TGS826氨氣傳感器，如圖4所示。

該傳感器由二氧化錫半導體構成，其特點是在無氨氣的環境中電阻值很大，而在有一定氨氣濃度的環境下電阻會下降。這種傳感器對氨氣檢測靈敏度高，能對低至30 ppm濃度的氨氣快速檢測，并通過上拉電阻或下拉電阻輸出模擬值。底座由陶瓷制成，不易腐蝕。應用電路簡單，受溫濕度影響較低，適于各類復雜環境。

2.4 液位傳感器

選用 CSW01非接觸液體的水位檢測芯片，如圖5所示。

這種液位傳感器采用電容感應原理，對被檢測液體上電與否均能精確檢測出液面高度。內部集成IC，能做到智能識別。非接觸式檢測有利于防止傳感器感應頭損壞或腐蝕，具有壽命長、性價比高、低功耗等優點，并可輸出數字信號，易于連接使用。

3 結語

生豬智能養殖是未來畜牧養殖業的發展趨勢，許多科研人員開啟規?；悄莛B殖研究，通過大數據、圖像識別、語言識別、物流算法等智能運用，探索效率提高、風險可控的生豬養殖新模式。建議在原有養殖機械化自動化基礎上，繼續開展智能化設備的創新與應用，加快智能養殖業的發展步伐。而且，隨著傳感器技術的進步及其性能的提升，這類設備必將廣泛應用于智能養殖業，推動畜牧業提質增效。此外，還要將控制單元選用及算法與現代通信協議充分融合，在人機交互領域加強科技創新，以達到通過手機APP、電腦等設備即可實現有線、無線、遠程等智能養殖控制的目的。

參考文獻

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Design Idea and Sensor Selection of Intelligent Pig Breeding Equipment

FANG Qiang

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： Research and development of green and intelligent breeding equipment for feeding， environmental control， collection and manure utilization is the future development trend of pig breeding industry. According to the current requirements of pig breeding， this paper put forward the design idea of intelligent pig breeding equipment， analyzed its structure and working principle， and proposed the selection direction of sensors， providing reference for the design of intelligent pig breeding equipment.

Key words： pig; intelligent breeding; design; sensorBB7850AE-A12D-4AB7-9C32-3D4BB8697829