洪云超，黃 靖，衛(wèi)龍興，孫建光，胡昌亮

1.上海市奉賢區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，上海 201400；2.谷源凈化設(shè)備（上海）有限公司，上海 201400；3.上海申裕鴿業(yè)專業(yè)合作社，上海 201400

隨著改革開放的不斷深入和人民生活水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)對(duì)乳鴿這一名、特、優(yōu)、新產(chǎn)品的市場(chǎng)需求不斷增大、產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)展。據(jù)中國(guó)畜牧業(yè)協(xié)會(huì)肉鴿分會(huì)的統(tǒng)計(jì)資料顯示：目前國(guó)內(nèi)種鴿存欄在7 500 萬對(duì)左右、年出欄商品乳鴿近9 億羽，成為了除雞、鴨、鵝之外的第四大家禽品種[1-2]；而且這一特色產(chǎn)業(yè)目前正呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求，供需矛盾日益突顯，市場(chǎng)價(jià)格一路上揚(yáng)。

乳鴿是一種晚成鳥，其初生時(shí)不能站立、也不能采食，必須依靠親鴿嗉囊分泌的鴿乳哺育才能快速生長(zhǎng)，而且還具有從種鴿配對(duì)交配、種蛋生產(chǎn)孵化到乳鴿哺育生長(zhǎng)各生理階段均在同一籠內(nèi)完成的生理特性；而這一鴿子特有的生理特性形成了目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一公一母配對(duì)、單籠單對(duì)飼養(yǎng)的飼養(yǎng)方式。雖然這一傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式能較好地完成種鴿繁衍與肉鴿生產(chǎn)，但由于受親鴿采食量較小、鴿子飽食后喜拋玩顆粒飼料等生理特性以及不同時(shí)期每位鴿籠對(duì)飼料需求量差異較大等因素的影響（每位鴿籠在不同時(shí)期對(duì)飼料需求量會(huì)隨籠內(nèi)鴿子存欄和日齡等變化而產(chǎn)生較大差異），致使目前國(guó)內(nèi)肉鴿養(yǎng)殖普遍采用每籠一個(gè)獨(dú)立短料槽人工飼喂的飼養(yǎng)模式[3-4]；但隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人工飼養(yǎng)模式所具有的投料誤差大、飼料浪費(fèi)多以及勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率底、管理成本高等問題正在日益顯現(xiàn)，并已顯著制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

為此，國(guó)內(nèi)部分養(yǎng)殖企業(yè)已開始嘗試機(jī)械式喂料設(shè)施，但據(jù)筆者對(duì)部分企業(yè)應(yīng)用機(jī)械投喂設(shè)施的情況分析，相關(guān)的機(jī)械投喂設(shè)施雖能部分替代人工投喂飼料的工作，但相關(guān)設(shè)計(jì)的智能化、信息化水平較低，只能滿足均勻喂料，未能根據(jù)肉鴿不同生理階段對(duì)飼料與飼養(yǎng)管理的需求來實(shí)現(xiàn)智能化精準(zhǔn)點(diǎn)位飼喂和信息化精細(xì)生產(chǎn)管理。為此，筆者通過多年研究，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于AGV 技術(shù)的智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人及配套的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專家管理系統(tǒng)，并經(jīng)集成示范，應(yīng)用效果良好。

1 智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人及專家管理系統(tǒng)研發(fā)

1.1 設(shè)計(jì)理念

1）針對(duì)當(dāng)前肉鴿生產(chǎn)中種鴿人工飼喂、巡檢的瓶頸，利用先進(jìn)的AGV、PLC、磁導(dǎo)航、紅外掃描和先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)一套具有自主喚醒啟停、充電補(bǔ)給、識(shí)讀定量、精確定位、精準(zhǔn)投喂、紅外巡檢和環(huán)境清潔等功能的大容量、長(zhǎng)航程智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂巡檢機(jī)器人及基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專家管理系統(tǒng)。

2）在滿負(fù)荷的情況下，該智能機(jī)器人1 次加料可連續(xù)飼喂7 200 個(gè)點(diǎn)位；1 次充電可連續(xù)運(yùn)行6 h；工作時(shí)，在以5 m/min 的速度勻速行進(jìn)的同時(shí)，兩側(cè)識(shí)讀器可同步完成對(duì)應(yīng)點(diǎn)位（籠位）二維碼的識(shí)讀，并按照每個(gè)二維碼中由數(shù)字化專家管理系統(tǒng)所賦予的相關(guān)信息進(jìn)行點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂與健康巡檢工作，每小時(shí)可完成約3 600 個(gè)點(diǎn)位的精準(zhǔn)飼喂和健康巡檢，并同步完成環(huán)境清掃工作；2 h 內(nèi)可完成至少6 000 個(gè)籠位（相當(dāng)于4 棟種鴿舍的日常飼喂巡檢清潔工作）。

3）技術(shù)工人僅需按照數(shù)字化專家管理系統(tǒng)發(fā)送至移動(dòng)終端的工作指令，承擔(dān)種鴿產(chǎn)蛋、孵化、育雛、出欄等環(huán)節(jié)的確認(rèn)和病死鴿處理等工作。

4）系統(tǒng)可大量替代種鴿生產(chǎn)的飼喂、巡檢、清潔和日常管理等工作，可使技術(shù)工人數(shù)量比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式減少75%，同時(shí)還可將飼喂次數(shù)由傳統(tǒng)的1日2 次調(diào)整為1 日3 次的少量多餐模式，從而實(shí)現(xiàn)高效替人和節(jié)料增產(chǎn)的目標(biāo)。

1.2 智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂巡檢機(jī)器人研發(fā)

1）主體結(jié)構(gòu)。該智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂巡檢機(jī)器人由底盤、動(dòng)力系統(tǒng)、飼喂系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。

其中底盤由40 mm×40 mm 碳鋼方管構(gòu)成，長(zhǎng)1.8 m、寬1.2 m、高2.0 m，中間設(shè)一對(duì)Φ350 mm驅(qū)動(dòng)輪，四角設(shè)4 個(gè)導(dǎo)向輪；底盤離地15 cm。動(dòng)力系統(tǒng)由充電電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電路系統(tǒng)組成。飼喂系統(tǒng)由料斗、進(jìn)料口、出料攪龍、稱量器和出料口組成，共分3 層，每層設(shè)1 套料斗和進(jìn)料口、左右兩側(cè)各設(shè)1 組獨(dú)立的出料系統(tǒng)（包括出料攪龍、稱量器和出料口等）；其中料斗為不銹鋼結(jié)構(gòu)，呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)1.5 m、寬1.2 m、高60 cm，每層料斗可1 次盛裝大于60 kg 全價(jià)飼料；料斗前端外壁距機(jī)器人外壁30 cm，上端距上層料斗開口15 cm，形成進(jìn)料通道；底部為向后端傾斜15 cm 斜坡狀，并與機(jī)器人后端外壁相連；總進(jìn)料口設(shè)在機(jī)器人頂部前端，長(zhǎng)1 m、寬0.3 m，并設(shè)一電動(dòng)啟閉門；出料攪龍位于每層料斗后端底部，每層料斗左、右兩側(cè)各配置1套；出料口向外延伸8 cm。巡檢系統(tǒng)包括移動(dòng)終端處理器、紅外掃描儀和信息上傳設(shè)備等部分；移動(dòng)終端處理器為1 套專用的具有識(shí)讀處理、上傳等人機(jī)交流功能的手持式智能移動(dòng)處理器，也可由智能手機(jī)加裝專用APP。清掃系統(tǒng)為1 套采用負(fù)壓吸塵技術(shù)的清掃設(shè)備。

控制系統(tǒng)包括運(yùn)行、喂料、巡檢、清掃以及加料、充電和故障報(bào)警等部分。其中：運(yùn)行控制部分包括一鍵啟停、自主喚醒，勻速運(yùn)行、精準(zhǔn)導(dǎo)航，自主補(bǔ)料、自主充電等功能。自主喚醒、一鍵啟停功能是根據(jù)生產(chǎn)流程設(shè)置每天運(yùn)行次數(shù)和運(yùn)行時(shí)間，系統(tǒng)到點(diǎn)自動(dòng)喚醒、自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備，按照預(yù)設(shè)流程完成各項(xiàng)操作，設(shè)備啟停只需操作一鍵即根據(jù)預(yù)設(shè)程序自主完成系統(tǒng)運(yùn)行、飼喂、巡檢、清掃等功能；精準(zhǔn)導(dǎo)航、勻速運(yùn)行功能是采用地面磁性導(dǎo)航、按照預(yù)設(shè)線路以每分鐘5 m 速度勻速運(yùn)行，并完成兩側(cè)3 層鴿籠間隔500 mm 料槽的精準(zhǔn)點(diǎn)位飼喂；自主補(bǔ)料、自主充電功能是在完成1 次運(yùn)行后，機(jī)器人可自主前往補(bǔ)給站完成補(bǔ)料和充電。喂料控制部分主要通過智能掃描和二維碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)來完成；系統(tǒng)在機(jī)器人前端、相對(duì)每層鴿籠頂部的水平高度位置分別安裝1 套朝向鴿籠的二維碼識(shí)讀器；然后在每層每個(gè)單體鴿籠的右上方設(shè)置1 個(gè)針對(duì)這一鴿籠的二維碼標(biāo)識(shí)；當(dāng)機(jī)器人識(shí)讀器掃描籠位二維碼后即將二維碼信息傳輸給飼喂系統(tǒng)精準(zhǔn)投喂。巡檢控制部分主要通過安裝在每個(gè)出料口上方與鴿籠頂網(wǎng)同等高度、并朝向外下方的1 套紅外線掃描儀來完成。故障報(bào)警部分包括設(shè)置在底盤四周的防撞監(jiān)控頭、剎車系統(tǒng)和頂部設(shè)置的警示燈及故障報(bào)警設(shè)施。

2）輔助結(jié)構(gòu)。由導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)器人服務(wù)站2 部分組成。其中導(dǎo)航系統(tǒng)采用磁導(dǎo)航技術(shù)，在鴿舍內(nèi)每列籠架走道的中間敷設(shè)導(dǎo)航磁條，并在機(jī)器人底盤前端安裝磁導(dǎo)航儀。機(jī)器人服務(wù)站由補(bǔ)料設(shè)備、充電設(shè)備和檢修設(shè)備組成；補(bǔ)料設(shè)備由料倉(cāng)、提升攪龍、稱量器（流量計(jì)）和上料器等組成，其料倉(cāng)為鍍鋅鐵皮或玻璃鋼材質(zhì)，安裝在鴿舍凈道端外墻，容量3～5 m3，其上端為加料口，下端為出料口；稱量器或流量計(jì)安裝在料倉(cāng)出料口；出料攪龍為管式軟攪龍，外管Φ10～15 cm，內(nèi)置彈簧攪龍，長(zhǎng)度視料倉(cāng)與補(bǔ)料站距離而定；上料器為一彈簧攪龍，料倉(cāng)頂部打開后由攪龍同步進(jìn)行加料。充電設(shè)備為機(jī)器人母港，底部設(shè)機(jī)器人自動(dòng)充電樁，當(dāng)完成一輪操作或電池電量不足時(shí)，機(jī)器人將自動(dòng)進(jìn)入母港充電。

3）特點(diǎn)。該智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人具有以下特點(diǎn)：

載重量大、結(jié)構(gòu)牢固：采用AGV 電動(dòng)底盤、三層料倉(cāng)，固定式快速出料口，一次裝料承重達(dá)180 kg。

磁導(dǎo)航、運(yùn)行快速：采用磁條導(dǎo)航，完成對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行控制，運(yùn)行勻速，每分鐘運(yùn)行速度不低于5 m。

投喂快速、出料精準(zhǔn)：設(shè)備自帶識(shí)讀器，掃描二維碼信息，自動(dòng)精準(zhǔn)取料后，在連續(xù)運(yùn)行中精準(zhǔn)投喂至每個(gè)籠位料槽。

紅外掃描、快速巡檢：采用紅外攝像頭，在完成點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂的同時(shí)，快速完成對(duì)相應(yīng)點(diǎn)位的紅外掃描，將每個(gè)籠位內(nèi)鴿子數(shù)量與健康（體溫）狀況等信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳送至中央數(shù)據(jù)庫(kù)，由數(shù)字化專家管理系統(tǒng)對(duì)異常情況進(jìn)行分析后，通過移動(dòng)終端向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員發(fā)出處理指令。

負(fù)壓清掃、環(huán)境清潔：利用設(shè)備底部空間，配置相應(yīng)的負(fù)壓吸塵清掃設(shè)備，在正常運(yùn)行過程中，同步完成相應(yīng)區(qū)域的清潔工作。

PLC 技術(shù)、智能控制：編寫專用控制軟件，完成自主喚醒、自動(dòng)充電、自動(dòng)上料、自動(dòng)啟停、異常報(bào)警等智能操作。

1.3 專家管理系統(tǒng)研發(fā)

根據(jù)種鴿生產(chǎn)特點(diǎn)，開發(fā)1 套專用于智能機(jī)器人和移動(dòng)終端的種鴿生產(chǎn)專家管理系統(tǒng)，該專家管理系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。

1）基本功能。根據(jù)種鴿飼養(yǎng)特點(diǎn)和智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人以下模式，預(yù)定擬開發(fā)的專家系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能：

能實(shí)時(shí)掌握每個(gè)籠位的存欄情況，包括每個(gè)種鴿籠位不同日齡的乳鴿數(shù)量，并據(jù)此發(fā)布每個(gè)籠位、每餐的飼料投喂量，由智能機(jī)器人在識(shí)讀每個(gè)籠位的二維碼信息后精準(zhǔn)投喂。

可實(shí)時(shí)接受智能機(jī)器人上傳的健康巡檢信息，對(duì)紅外特征較弱的籠位信息經(jīng)系統(tǒng)分析并作出處理結(jié)果后下達(dá)操作任務(wù)至移動(dòng)終端，由技術(shù)人員根據(jù)移動(dòng)終端指令現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)處理結(jié)果，并上傳中央數(shù)據(jù)庫(kù)。

可根據(jù)種鴿生理特性和生產(chǎn)特點(diǎn)，由專家系統(tǒng)制訂每個(gè)籠位、每對(duì)種鴿的生產(chǎn)計(jì)劃，并通過中央數(shù)據(jù)庫(kù)下達(dá)至移動(dòng)終端，由技術(shù)工人確認(rèn)實(shí)際進(jìn)程。

2）硬件構(gòu)成。包括中央數(shù)據(jù)處理設(shè)備和移動(dòng)終端處理系統(tǒng)兩部分。其中中央數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)集成設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、移動(dòng)通訊設(shè)備和其他配套設(shè)備。移動(dòng)終端處理設(shè)備由二維碼識(shí)讀器、紅外線掃描儀和智能移動(dòng)終端處理器三部分組成；其中二維碼識(shí)讀器安裝在機(jī)器人前端兩側(cè)，對(duì)應(yīng)兩側(cè)鴿籠各3 套；紅外線掃描儀安裝在機(jī)器人后端兩側(cè)出料口上方，對(duì)應(yīng)兩側(cè)鴿籠各3 套，每套可俯掃對(duì)應(yīng)單個(gè)籠體內(nèi)存欄鴿的體溫狀況，并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到中央數(shù)據(jù)庫(kù)；移動(dòng)終端處理器見巡檢系統(tǒng)。

3）軟件開發(fā)。根據(jù)種鴿生理特性和生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂巡檢機(jī)器人的工作特性和肉鴿生產(chǎn)流程，系統(tǒng)開發(fā)了1 套種鴿生產(chǎn)管理專用軟件。軟件編寫的概念見圖1。軟件編寫的內(nèi)容見表1。

表1 專家系統(tǒng)（軟件）編寫內(nèi)容匯總

圖1 專家系統(tǒng)（軟件）編寫概念

1.4 系統(tǒng)集成運(yùn)行

1）啟動(dòng)。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置的自動(dòng)喚醒功能或手動(dòng)功能啟動(dòng)。

2）運(yùn)行。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)置控制軟件飼喂模式為日喂2 次或日喂3 次。其中：日喂2 次運(yùn)行模式為：設(shè)置上午8:00 和下午3:00 系統(tǒng)自主喚醒1次，在自檢系統(tǒng)狀態(tài)良好后，分別按預(yù)設(shè)路線自主完成1 次飼喂、巡檢和清掃工作。日喂3 次運(yùn)行模式為：設(shè)置上午05:00（鴿舍開始補(bǔ)光后）、中午12:00、晚上07:00（鴿舍補(bǔ)光結(jié)束前2 h）自主喚醒1 次，在完成系統(tǒng)自檢后按預(yù)設(shè)路線運(yùn)行，自主完成1 次飼喂、巡檢和清掃工作。另外，在每完成1 次運(yùn)行后，機(jī)器人自主至服務(wù)站完成充電，同步進(jìn)行鴿料補(bǔ)充以及必要的技術(shù)檢修和吸塵桶更換等操作。

3）飼喂。系統(tǒng)基本飼喂流程為：在系統(tǒng)啟動(dòng)后，機(jī)器人以5 m/min 的速度由服務(wù)站沿預(yù)設(shè)路線自主行進(jìn)至第一個(gè)單體鴿籠；在保持勻速運(yùn)行的情況下，設(shè)置于機(jī)器人前端左右兩側(cè)上、中、下各層的二維碼識(shí)讀器，在分別識(shí)讀對(duì)應(yīng)鴿籠二維碼標(biāo)識(shí)后，將二維碼標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)的、由中央數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)布的籠位存欄和飼料投喂量等信息傳輸至對(duì)應(yīng)稱量器；精確稱量后由出料攪龍將所需鴿料輸送至出料口，并投喂至對(duì)應(yīng)鴿籠的料槽，完成1 次投喂；如此循環(huán)往復(fù)，該飼喂機(jī)器人每分鐘可完成60 個(gè)籠位的飼喂。

系統(tǒng)采用日喂2 次或日喂3 次兩種不同運(yùn)行模式，每種運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)的識(shí)讀器掃描籠位二維碼顯示的、由專家管理系統(tǒng)（軟件）根據(jù)不同籠位、不同生理階段形成的鴿子存欄和飼料投喂量信息見表2。

表2 系統(tǒng)采用不同運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)顯示的二維碼信息匯總

4）日常管理。系統(tǒng)以每6 000 對(duì)生產(chǎn)種鴿為1個(gè)工作單元，由1 套智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人負(fù)責(zé)飼喂、巡檢和走道清掃工作，并配備1 名技術(shù)工人，通過移動(dòng)智能終端設(shè)備執(zhí)行日常管理和巡檢工作。

整套系統(tǒng)可有效控制N 套智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人對(duì)相應(yīng)工作單元的飼喂、巡檢和走道清掃工作；系統(tǒng)專用專家管理系統(tǒng)（控制軟件）根據(jù)每個(gè)工作單元、每位單體鴿籠的存欄種鴿生產(chǎn)情況，通過中央數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)相應(yīng)移動(dòng)智能終端設(shè)備下達(dá)對(duì)應(yīng)操作指令；技術(shù)工人根據(jù)系統(tǒng)下達(dá)指令，利用手持移動(dòng)智能終端識(shí)讀相應(yīng)單籠二維碼，執(zhí)行相應(yīng)操作后在終端設(shè)備確認(rèn)指令完成及操作結(jié)果[5-7]。

種鴿各生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)專家系統(tǒng)操作指令見表3。

表3 種鴿各生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)專家系統(tǒng)操作指令匯總

5）巡檢。系統(tǒng)巡檢包括健康巡檢和生產(chǎn)巡檢2種模式。健康巡檢是專家系統(tǒng)通過中央數(shù)據(jù)庫(kù)向移動(dòng)終端下達(dá)對(duì)健康巡檢紅外影像異常籠位的巡查指令；然后由技術(shù)工人根據(jù)指令完成巡查后向中央數(shù)據(jù)庫(kù)確認(rèn)巡查結(jié)果；專家系統(tǒng)在收到并分析巡查結(jié)果后，再次向?qū)?yīng)移動(dòng)終端下達(dá)下一步操作指令，并調(diào)整該籠位種鴿生產(chǎn)狀態(tài)的操作過程。專家系統(tǒng)對(duì)健康巡檢不同結(jié)果的反應(yīng)指令見表4。

表4 專家系統(tǒng)對(duì)健康巡檢不同結(jié)果的反應(yīng)指令匯總

生產(chǎn)巡查是指系統(tǒng)針對(duì)生產(chǎn)巡查中發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)評(píng)估后終端下達(dá)對(duì)異?；\位的下一步操作指令，對(duì)應(yīng)操作指令同健康巡查。技術(shù)工人按照指令完成相應(yīng)操作并通過移動(dòng)終端確認(rèn)操作結(jié)果后，專家系統(tǒng)發(fā)布調(diào)整該籠位種鴿的生產(chǎn)狀態(tài)。

6）清潔操作。智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人在完成飼喂、巡檢等操作的同時(shí)，利用設(shè)備配置的負(fù)壓吸塵系統(tǒng)完成對(duì)地面環(huán)境的清潔。機(jī)器人按程序自主喚醒后，在啟動(dòng)飼喂系統(tǒng)的同時(shí)，自主同步啟動(dòng)清潔系統(tǒng)，并在系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，同步利用設(shè)置在機(jī)器人底盤前端的吸塵口，負(fù)壓吸附地面的粉塵及撒落鴿糞、飼料等；若負(fù)壓集塵倉(cāng)滿載，機(jī)器人自動(dòng)發(fā)布滿載警報(bào)上傳到中央數(shù)據(jù)庫(kù)；專家系統(tǒng)評(píng)估后及時(shí)向移動(dòng)智能終端下達(dá)指令，提示技術(shù)工人前往處置。

2 示范應(yīng)用

按照創(chuàng)新研發(fā)的智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人與專家管理系統(tǒng)的運(yùn)行要求，筆者篩選上海某鴿場(chǎng)控制相關(guān)研究成果的應(yīng)用示范。

2.1 示范鴿舍與鴿籠改造

1）示范鴿舍改造。按照系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行要求對(duì)開展系統(tǒng)示范運(yùn)行相應(yīng)鴿舍的基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)控設(shè)施等進(jìn)行相應(yīng)改造，要求所有參與智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人及專家管理系統(tǒng)應(yīng)用示范的鴿舍應(yīng)為全封閉結(jié)構(gòu)，層高大于2.8 m；整體通道規(guī)范、地面平整、水泥地面平坦無坑洼、傾斜度小于1°，并安裝智能環(huán)控設(shè)備。

每棟鴿舍安裝2 列籠架，居中縱向放置，走道寬度130 cm、兩端留空3 m；每列鴿籠要求籠位高度一致，每個(gè)單層的橫向、縱向排列整齊呈直線、料槽擺放位置整齊劃一，采用乳頭式飲水器和承糞帶干清糞設(shè)備，并對(duì)每位鴿籠編制籠號(hào)和二維碼標(biāo)識(shí)。

2）示范鴿籠改造。每列示范鴿籠由多個(gè)單組籠架串列組成，每個(gè)單組籠架為3 層結(jié)構(gòu)，包括立架、橫架、鴿籠、蛋巢、料槽及飲水和清糞系統(tǒng)。

立架由2 根長(zhǎng)1 850 mm（立柱）、3 根長(zhǎng)1 000 mm（橫桿）、規(guī)格為20 mm×30 mm 的熱鍍鋅方管焊接而成，呈“H”型，中間設(shè)3 層橫桿，其中：底層橫桿離地650 mm，中、上兩層橫桿分別距下一層橫桿600 mm；每層橫桿的左右兩側(cè)分別設(shè)置4 個(gè)鴿籠掛鉤，并在每層橫桿下方100 mm 處設(shè)置一橫架的連接口；每個(gè)單組籠架的橫架共3 層6 根，采用20 mm×30 mm 熱鍍鋅方管材質(zhì)，長(zhǎng)1 980 mm；每根橫架兩端設(shè)置可與立架上預(yù)留的連接口相連接的插入式或卡隼式連接口，內(nèi)側(cè)應(yīng)均勻設(shè)置8 個(gè)鴿籠掛鉤。

每個(gè)單組籠架由6 組鴿籠層疊組成，分3 層設(shè)置，每層由2 條連體鴿籠水平吊掛在立架橫桿和橫架內(nèi)側(cè)的掛鉤上連接而成；每條連體鴿籠由4位單體鴿籠并列組成；每位單體鴿籠長(zhǎng)495 mm、寬500 mm、高450 mm。每位單體鴿籠由Φ25 mm熱鍍鋅鐵絲焊接而成，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；每條連體鴿籠（4 位單體鴿籠）的底網(wǎng)、頂網(wǎng)和前、后網(wǎng)為聯(lián)體結(jié)構(gòu)，左右2 片側(cè)網(wǎng)為單體結(jié)構(gòu)，并由金屬鎖扣組合連接；每個(gè)單組籠架同一層的2 條連體鴿籠可共用一片后網(wǎng)。

每位單體鴿籠的底網(wǎng)網(wǎng)孔為60 mm×25 mm，側(cè)網(wǎng)和前、后網(wǎng)網(wǎng)孔為80 mm×40 mm，頂網(wǎng)網(wǎng)孔為80 mm×60 mm；單體鴿籠前網(wǎng)另設(shè)200 mm×200 mm 內(nèi)翻籠門，左側(cè)掛一塑料料槽，橫向間距500 mm；塑料料槽為梯形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)120 mm、上口寬80 mm、底槽寬60 mm，槽底距底網(wǎng)100 mm；每位單體鴿籠右側(cè)上方設(shè)1 標(biāo)識(shí)插口；每位單體鴿籠內(nèi)設(shè)置1 個(gè)250 mm×250 mm×80 mm 塑料蛋巢；每2 個(gè)單體鴿籠共用1 個(gè)飲水器。

2.2 示范應(yīng)用方案

1）總體方案。以示范鴿場(chǎng)經(jīng)過升級(jí)改造的4 棟鴿舍（存欄產(chǎn)鴿1 500 對(duì)/棟）為示范鴿舍，由1 套智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人以日喂3 次的模式負(fù)責(zé)全部4 棟示范鴿舍每天3 次的定時(shí)精準(zhǔn)飼喂，同步完成每位鴿籠內(nèi)種（乳）鴿健康狀況的巡檢和通道清掃等工作；同時(shí)為4 棟示范鴿舍配備1 名技術(shù)工人，通過移動(dòng)終端、按照中央數(shù)據(jù)庫(kù)（專家系統(tǒng)）發(fā)布的指令，對(duì)產(chǎn)蛋、入孵、照蛋、出雛、哺育、出欄、調(diào)并、死亡、淘汰等操作請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)，并將操作結(jié)果及時(shí)通過移動(dòng)終端上傳至中央數(shù)據(jù)庫(kù)，由專家系統(tǒng)分析后對(duì)移動(dòng)終端發(fā)布下一步工作提示。

在對(duì)智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人和專家管理系統(tǒng)等研發(fā)成果進(jìn)行集成示范的同時(shí)，筆者在實(shí)施基地另選4 棟規(guī)模相同的生產(chǎn)鴿舍作為對(duì)照組，采用傳統(tǒng)模式由4 名技術(shù)工人同步進(jìn)行飼養(yǎng)。

2）運(yùn)行模式。完成調(diào)試后的種鴿智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人與專家管理系統(tǒng)的運(yùn)行流程為：種鴿日喂3 餐，早上05:00 時(shí)、中午12:00 時(shí)、19:00 時(shí)各投喂1 餐，每輪投喂約6 000 個(gè)籠位，耗時(shí)約2 h。投喂時(shí)，智能機(jī)器人自動(dòng)識(shí)讀每個(gè)籠位二維碼，并按專家系統(tǒng)發(fā)布的投喂量精準(zhǔn)投喂；同時(shí)智能機(jī)器人配置的紅外掃描儀將每個(gè)籠位存欄鴿的熱成像數(shù)據(jù)上傳至中央數(shù)據(jù)庫(kù)，由專家系統(tǒng)對(duì)異常情況分析后向移動(dòng)終端（技術(shù)工人）發(fā)布核查任務(wù)，根據(jù)確認(rèn)結(jié)果調(diào)整相關(guān)信息。另外，智能機(jī)器人還同步利用負(fù)壓吸塵清掃設(shè)備完成走道等環(huán)境的清掃工作。

專家管理系統(tǒng)根據(jù)種鴿生理特性和每對(duì)種鴿的生產(chǎn)階段，在預(yù)估單位籠位生產(chǎn)種鴿的產(chǎn)蛋日前2 d 向移動(dòng)終端發(fā)布查蛋任務(wù)，并連續(xù)發(fā)布至產(chǎn)蛋確認(rèn)，然后調(diào)整生產(chǎn)種鴿為孵化階段；在種蛋孵化至第5 天，專家系統(tǒng)向移動(dòng)終端下達(dá)該單位籠位照蛋任務(wù)，并連續(xù)發(fā)布至照蛋確認(rèn)或調(diào)并完成；在連續(xù)孵化至16 d（臨出雛前2 d），專家系統(tǒng)向移動(dòng)終端發(fā)布該單位籠位查雛任務(wù)，獲確認(rèn)或雛鴿調(diào)并完成后調(diào)整該單位籠位生產(chǎn)種鴿轉(zhuǎn)入哺育階段，期間該單位籠位生產(chǎn)種鴿始終保持基礎(chǔ)投料量。

轉(zhuǎn)入乳鴿哺育階段后，專家系統(tǒng)在保持種鴿基礎(chǔ)投料量的同時(shí)，按照種鴿哺育的乳鴿數(shù)量（一般在完成調(diào)并后為2 羽），在乳鴿3～5 日齡時(shí)按每羽乳鴿5 g/餐的標(biāo)準(zhǔn)增加籠位投料量；6～8 日齡和9～12 日齡時(shí)再分別按每羽乳鴿15 g/餐和20 g/餐的標(biāo)準(zhǔn)增加籠位投料量；乳鴿13 日齡出巢后再按每羽25 g/餐的標(biāo)準(zhǔn)增加籠位投料量，同時(shí)發(fā)布種鴿查蛋任務(wù)；16 日齡自由采食后維持每羽25 g/餐的標(biāo)準(zhǔn)增加籠位投料量；20 日齡時(shí)降低乳鴿投料標(biāo)準(zhǔn)為每羽20 g/餐進(jìn)行投喂，并維持至出欄；23 日齡后，專家系統(tǒng)發(fā)布乳鴿出欄任務(wù)。

對(duì)生產(chǎn)期間連續(xù)2 月未產(chǎn)蛋種鴿，專家系統(tǒng)將發(fā)布淘汰任務(wù)，經(jīng)移動(dòng)終端確認(rèn)淘汰后發(fā)布補(bǔ)欄任務(wù)；對(duì)確認(rèn)種鴿死亡（包括死亡1 只）的籠位，專家系統(tǒng)將發(fā)布更新任務(wù)；對(duì)單蛋、單胚、單雛的籠位，專家系統(tǒng)將發(fā)布相同或相近日齡的調(diào)并任務(wù)；如此往復(fù)循環(huán)，形成一個(gè)完整的智能機(jī)器人和數(shù)字化生產(chǎn)管理的現(xiàn)代肉鴿生產(chǎn)模式。

3 示范效果初步分析

目前，該套種鴿智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人和專家管理系統(tǒng)已在示范鴿場(chǎng)進(jìn)行示范并運(yùn)行良好，顯現(xiàn)了較高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1）該系統(tǒng)智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人作為一種多功能的智能操作平臺(tái)，通過配置專門開發(fā)的專家管理軟件，實(shí)現(xiàn)了肉鴿生產(chǎn)的精準(zhǔn)飼喂、自動(dòng)巡檢、異常報(bào)警、信息上傳和智能互動(dòng)等信息化生產(chǎn)管理等功能。

2）該智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)牢固、載重量大、運(yùn)行快速、投料精準(zhǔn)等功能，其運(yùn)行系統(tǒng)采用AGV 電動(dòng)底盤，一次裝載可滿足6 000 個(gè)以上籠位的一次投料；超大容量電池、PLC 控制磁導(dǎo)航可確保該智能機(jī)器人負(fù)重運(yùn)行6 h，每分鐘可負(fù)重勻速前行10 m，并同步完成對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的投料，每小時(shí)可完成4 000 余個(gè)點(diǎn)位的精準(zhǔn)投喂。

3）專業(yè)開發(fā)的種鴿生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)（軟件），通過中央數(shù)據(jù)庫(kù)與智能移動(dòng)終端的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)肉鴿生產(chǎn)及種鴿飼喂、產(chǎn)蛋、入孵、出雛和哺育出欄的全程數(shù)字化精細(xì)管理。

4）系統(tǒng)通過種鴿智能點(diǎn)位精準(zhǔn)飼喂機(jī)器人和專家管理軟件的綜合集成，可顯著提升肉鴿生產(chǎn)的智能化、信息化水平，并顯著提高勞動(dòng)效率、減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度和減少飼料浪費(fèi)。經(jīng)對(duì)示范鴿場(chǎng)前3 個(gè)月示范數(shù)據(jù)的初步分析，該套系統(tǒng)以6 000對(duì)生產(chǎn)種鴿為1 個(gè)系統(tǒng)操作單元，生產(chǎn)工人替換率可達(dá)60%以上；每羽商品乳鴿（含種鴿）平均耗料降低11%。