王開云，黃瑞森，鐘日開，鄒　平，耿　瑋，陳君梅（.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州　50630；.廣東科學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州　50640）

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雞采食和體重自動(dòng)記錄設(shè)備設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

王開云1，黃瑞森1，鐘日開1，鄒平1，耿瑋1，陳君梅2
（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州510630；2.廣東科學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州510640）

摘要：飼料轉(zhuǎn)化效率是家禽的重要性狀，提升轉(zhuǎn)化效率一直是過去50多年以來的育種目標(biāo)?？傮w而言，飼料成本占到家禽生產(chǎn)成本的70%左右。目前，測(cè)定家禽個(gè)體采食量一般需要將其籠養(yǎng)單獨(dú)測(cè)定，限制了被測(cè)定的家禽數(shù)量，而且測(cè)定時(shí)間一般也較短。本研究在家禽群養(yǎng)情況下，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)記錄采食量和體重的設(shè)備，以便于大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，這種自動(dòng)化設(shè)備可以準(zhǔn)確地測(cè)定群養(yǎng)情況下每一只雞的飼料轉(zhuǎn)化效率。。

關(guān)鍵詞：采食量，飼料轉(zhuǎn)化效率，自動(dòng)化

0　引言

在肉雞飼養(yǎng)過程中，飼料成本占到養(yǎng)殖成本的70%左右［1］，肉雞的料肉比直接關(guān)系著養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶的生產(chǎn)成本和經(jīng)營效益。因此，將優(yōu)質(zhì)的飼料充分轉(zhuǎn)化為肉雞的增量，即提高飼料的轉(zhuǎn)化效率，降低料肉比是極為重要的。農(nóng)業(yè)部2014年3月31日印發(fā)的《全國肉雞遺傳改良計(jì)劃（2014-2025）》中指出，要培育黃羽肉雞新品種，快長(zhǎng)型黃羽肉雞新品種飼料轉(zhuǎn)化效率改善5%，即料肉比降低0.05個(gè)百分點(diǎn)；培育白羽肉雞新品種，料肉比要達(dá)到1.70∶1以下。

目前，雞的料肉比測(cè)定主要通過人工測(cè)定［2］，即將雞關(guān)在雞籠里面，每天或每周稱取雞的采食量和體重。人工測(cè)定耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，測(cè)定規(guī)模非常小，測(cè)定過程也會(huì)對(duì)雞產(chǎn)生應(yīng)激，同時(shí)人工觀察到的數(shù)據(jù)主觀性強(qiáng)，誤差較大，不利于精確、穩(wěn)定、連續(xù)地記錄；而且人工測(cè)定雞采食量和體重也無法獲取群養(yǎng)情況下單只雞的采食和體重情況。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，集成電路技術(shù)、通訊技術(shù)、RFID技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等開始逐漸應(yīng)用到畜牧設(shè)備當(dāng)中，這些技術(shù)使得研制這種采食量和體重自動(dòng)記錄的設(shè)備成為可能。廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所于2008年率先成功研制了豬的采食和體重自動(dòng)記錄設(shè)備（種豬生產(chǎn)性能測(cè)定系統(tǒng)），并用于種豬育種，目前國內(nèi)應(yīng)用廣泛［3］。此設(shè)備可以在豬只群養(yǎng)自由采食的情況下自動(dòng)記錄單個(gè)豬只日增重、日采食量，并得出飼料轉(zhuǎn)化率。由于這種測(cè)定更加貼近豬只自然飼養(yǎng)，加之可連續(xù)采集、記錄相關(guān)生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，因而與傳統(tǒng)測(cè)定方法相比，測(cè)定數(shù)據(jù)更加真實(shí)而準(zhǔn)確［4］。而用于雞采食和體重自動(dòng)記錄的設(shè)備，目前國內(nèi)外均未見有報(bào)道。隨著國內(nèi)大型養(yǎng)雞場(chǎng)朝著機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，迫切需要研制雞的采食和體重增重記錄設(shè)備來代替人工進(jìn)行測(cè)定，以便提升測(cè)定準(zhǔn)確性，并可以大規(guī)模測(cè)定雞的飼料轉(zhuǎn)化效率，選育飼料轉(zhuǎn)化效率高的雞只。

本研究應(yīng)用RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、信息傳輸技術(shù)，開發(fā)出能夠監(jiān)測(cè)與記錄雞個(gè)體實(shí)時(shí)采食行為、采食量、實(shí)時(shí)體重的測(cè)定和分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模群養(yǎng)雞只情況下自動(dòng)記錄，分析得到每只雞料肉比數(shù)據(jù)，從而可以大大加快雞飼料轉(zhuǎn)化效率性狀的選育速度。

圖1　雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)Fig.1 feed intake and live weight recording system for chincken

1.飼料稱重機(jī)構(gòu)；2.自動(dòng)給料裝置；3.信號(hào)燈；4.電箱盒；5.料桶；6.單體采食護(hù)欄裝置；7.體重稱重機(jī)構(gòu)圖2　測(cè)定站Fig.2 Electronic feeding station

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)集合并應(yīng)用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)為核心的現(xiàn)代化信息技術(shù)，總體設(shè)計(jì)上由一臺(tái)計(jì)算機(jī)及多個(gè)測(cè)定站組成，見圖1和圖2。測(cè)定站關(guān)鍵部件由自動(dòng)稱重裝置、單體采食護(hù)欄裝置、自動(dòng)給料裝置以及監(jiān)測(cè)控制器組成。測(cè)定站自動(dòng)采集雞的實(shí)時(shí)采食量、體重并通過監(jiān)測(cè)控制器傳送到計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)上的雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

工作原理：雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)利用RFID射頻無源電子標(biāo)簽的識(shí)別技術(shù)，能從一個(gè)群體中識(shí)別出每個(gè)個(gè)體的身份，并對(duì)每個(gè)個(gè)體采食行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定和記錄。測(cè)定系統(tǒng)中每個(gè)測(cè)定站可以測(cè)定10～20只左右的雞。當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的測(cè)定雞進(jìn)入測(cè)定站采食時(shí)，測(cè)定站立即識(shí)別出測(cè)定雞的電子標(biāo)簽號(hào)碼，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雞的采食量和體重，當(dāng)這一采食過程結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄測(cè)定雞進(jìn)入和退出測(cè)定站的時(shí)間、測(cè)定雞進(jìn)入前及退出后料槽重量的變化，其中料槽的重量差即為測(cè)定雞此次的采食量。在測(cè)定雞采食的同時(shí)，雞站立于個(gè)體稱重機(jī)構(gòu)上，稱重秤將記錄該雞本次采食時(shí)的體重值。測(cè)定系統(tǒng)將每只測(cè)定雞每次的采食量自動(dòng)累加成為每天的采食量并更新數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并把每天雞測(cè)定體重的平均值作為測(cè)定雞當(dāng)天的體重，以此作為計(jì)算日增重和飼料報(bào)酬的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并生成日增重、日采食量、料肉比等生產(chǎn)報(bào)告，為育種提供依據(jù)。

2　測(cè)定站關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1自動(dòng)稱重裝置設(shè)計(jì)

自動(dòng)稱重裝置包括雞體重稱重機(jī)構(gòu)（圖3）和飼料稱重機(jī)構(gòu)（圖4）：雞體重稱重機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)測(cè)量雞只的體重，飼料稱重機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)測(cè)量被測(cè)雞只每次采食量。

1.固定板；2.傳感器；3.過渡件；4.站臺(tái)；5.防蹲件圖3　雞體重稱重機(jī)構(gòu)Fig.3 Weighting device for chicken

1.固定件；2.傳感器；3.料槽圖4　飼料稱重機(jī)構(gòu)Fig.4 Weighting device for feed

測(cè)定站的自動(dòng)稱重裝置設(shè)計(jì)采用電子式稱重，主要由稱重處理電路、稱重傳感器、秤體等構(gòu)成。稱重處理電路與測(cè)定站的監(jiān)測(cè)控制器連接。體重稱重機(jī)構(gòu)秤體主要由站臺(tái)組成，雞采食時(shí)站立在此站臺(tái)上。飼料稱重機(jī)構(gòu)秤體由料槽構(gòu)成，料槽設(shè)計(jì)為一面有開口，雞采食時(shí)先站立于體重稱重機(jī)構(gòu)秤體上，將頭伸進(jìn)該料槽開口啄食。稱重傳感器將雞體重和飼料采食量信息通過稱重處理電路傳送到測(cè)定站的監(jiān)測(cè)控制器。

2.2單體采食護(hù)欄裝置

測(cè)定雞只進(jìn)入測(cè)定站采食時(shí)，單體采食護(hù)欄裝置（圖5）與體秤一起構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間，采食護(hù)欄裝置連接在測(cè)定站的料槽開口處，雞采食時(shí)站在體重稱重機(jī)構(gòu)秤體上，頭伸進(jìn)料槽開口進(jìn)行采食，采食護(hù)欄裝置在料槽開口上方有塊可調(diào)擋板，可以調(diào)節(jié)料槽開口大小，防止雞只整個(gè)直接鉆入料槽采食。雞采食時(shí)采食護(hù)欄裝置的扇門可以調(diào)節(jié)寬度尺寸，使得每次只允許1只雞進(jìn)入采食，避免其他雞只干擾。

1.左豎板；2.扇門；3.擋板；4.上固定板；5.右豎板圖5　單體采食護(hù)欄裝置Fig.5 Single feeding guardrail

2.3自動(dòng)給料裝置

自動(dòng)給料裝置（圖6）主要包括：電機(jī)，出料口、撥料裝置。撥料裝置是自動(dòng)給料裝置的關(guān)鍵部分，關(guān)系到能否嚴(yán)格按信號(hào)指令所要求的投料量精確投放飼料到料槽中。

1.出料口；2.電機(jī)；3.葉輪撥片；4.進(jìn)料口；5.支撐板圖6　自動(dòng)給料裝置Fig.6 Automatic allocating device

撥料裝置設(shè)計(jì)成圓盤狀，并且隔為4等分，進(jìn)料口和出料口交錯(cuò)，分別對(duì)應(yīng)加料桶和食槽，監(jiān)測(cè)控制器通過控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)中間轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，撥料裝置每旋轉(zhuǎn)四分之一格下料一次，撥料裝置一次完整旋轉(zhuǎn)，可下料4次。

2.4監(jiān)測(cè)控制器

監(jiān)測(cè)控制器硬件由單片機(jī)、程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、RFID無線射頻讀卡裝置、電子稱重電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、報(bào)警電路、LCD觸摸屏智能終端、數(shù)據(jù)通信模塊和穩(wěn)壓電源電路等組成。

控制器的軟件包括主控程序、電子秤監(jiān)控程序、RFID解碼程序、通訊程序等組成。主控軟件要實(shí)現(xiàn)的功能包括：監(jiān)控管理，總線控制及地址分配，建立與PC上位機(jī)、電子秤、RFID的通訊，送料馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)及管理等。軟件程序還包括裝于計(jì)算機(jī)上的雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)軟件（種禽高分生長(zhǎng)性能測(cè)定系統(tǒng)），它對(duì)監(jiān)測(cè)控制器采集的雞采食時(shí)間、采食量、采食次數(shù)、體重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行記錄并統(tǒng)計(jì)分析，得出每一只雞的料肉比數(shù)據(jù)。

3　雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)試驗(yàn)

試驗(yàn)在廣東溫氏食品集團(tuán)有限公司下屬雞場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)間從2015年7月17號(hào)到2015年8月6號(hào)。試驗(yàn)結(jié)果如圖7、8所示，系統(tǒng)可以分析獲得每只雞每天的采食量、體重、每天采食次數(shù)及總的采食持續(xù)時(shí)間，同時(shí)還可以準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)出每只雞的料肉比數(shù)據(jù)并排列，為育種選種提供依據(jù)。

圖7　雞每天的采食量、采食次數(shù)、及采食時(shí)間Fig.7 The amount and duration of feed intake, the number of meals for chicken

圖8　雞的料肉比結(jié)果Fig.8 The results of feed efficiency for chicken

4　結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)了一種雞個(gè)體采食量和體重自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)，可以在雞群養(yǎng)自由采食的情況下自動(dòng)記錄單只雞日增重、日采食量、并得出飼料轉(zhuǎn)化率。該測(cè)定系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可以大大節(jié)省時(shí)間，節(jié)省人力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。我們預(yù)期該測(cè)定系統(tǒng)的成功開發(fā)將會(huì)改變我國飼養(yǎng)模式，由于其技術(shù)的先進(jìn)性和價(jià)格成本優(yōu)勢(shì)，將會(huì)得到我國各養(yǎng)雞場(chǎng)的認(rèn)可和廣泛推廣應(yīng)用。

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Design and Experiment of Feed Intake and Live Weight Recording System for Chincken

Wang Kaiyun1，Huang Ruisen1，Zhong Rikai1，Zou Ping1，Geng Wei1，Chen Junmei2
（1.Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment，Guangzhou 510630，China；2.Guangdong Institute of Science and Technology，Guangzhou 510640，China）

Abstract：Feed efficiency is a very important trait in poultry and has been a breeding objective for over 50 years. It is generally accepted that feed costs represent about 70%of the cost of poultry production. Nowadays，measuring the individual feed intake of poultry can only be done by isolating an animal in a cage. Due to the limitations of the measuring equipment，only a few animals have been included in these experiments，and the duration of recording was restricted to short periods. This paper provides an automatic feed intake and live weight recording equipment to enable the continuous recording of feeding characteristics and live weight for a large numbers of animals under practical conditions over long periods. The experiment applied this system shows that it can measure individual feed intake and body weight for chicken kept in groups.

Key words：feed intake，feed efficiency，automatic

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃子項(xiàng)目（2014BAD08B08-2）

作者簡(jiǎn)介：王開云（1980-），男，漢族，博士。主要從事現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖機(jī)械設(shè)備的研究。