Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОВ НА СВИНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Научная статья
Базыкин В.И.
Трифанов А.В.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.75.9.009
Выпуск: № 9 (75), 2018
Опубликована:
2018/09/17
PDF

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.75.9.009

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОВ НА СВИНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Научная статья

Базыкин В.И.1, *, Трифанов А.В.2

1 ORCID: 0000-0001-6417-6433;

2 ORCID: 0000-0002-3503-6148,

1, 2 Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (valentin-bazykin[at]mail.ru)

Аннотация

В статье представлена схема функционирования системы транспортировки, приготовления и раздачи кормов на свиноводческих предприятиях. На основании схемы функционирования, разработан алгоритм управления системой приготовления и раздачи кормов, который позволит оптимизировать процесс кормления свиней и производить его в полуавтоматическом режиме. Под оптимизацией режимов работы подразумевается дистанционное определение толщины шпика свиней с последующей автоматической корректировкой объема выдаваемого корма и его рецептуры в соответствии с полученными данными.

Ключевые слова: сельское хозяйство, животноводство, свиноводство, система функционирования, алгоритм управления, приготовление и раздача корма, толщина шпика.

 

MANAGEMENT ALGORITHM OF FEED PREPARATION AND DISTRIBUTION SYSTEM AT PIG-BREEDING ENTERPRISES

Research article

Bazykin V.I.1, *, Tryfanov A.V.2

1 ORCID: 0000-0001-6417-6433;

2 ORCID: 0000-0002-3503-6148,

1, 2 Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production, the branch of the Federal State Budget Scientific Institution, Federal Scientific Agricultural Engineering Center VIM, St. Petersburg, Russia

* Corresponding author (valentin-bazykin[at]mail.ru)

Abstract

The functioning scheme of the feed transportation, preparation and distribution system at pig-breeding enterprises is presented in the article. Based on the functioning scheme, the algorithm for managing of feed cooking and distribution system has been developed, which allows to optimize the process of pig feeding and produce it in a semi-automatic mode. Optimization of operating modes means the remote determination of the thickness of the lard of the pigs with the subsequent automatic adjustment of the volume of the feed and its formulation in accordance with the received data.

Keywords: agriculture, livestock, pig breeding, functioning system, control algorithm, feed preparation and distribution, the thickness of fat.

 

Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов подготовки и раздачи кормов свиньям предполагает поточное выполнение ряда технологических операций взаимосвязанных системой машин [1, С. 24]. При поточной организации производственного процесса продукт, в результате работы предыдущей машины, является исходным материалом для последующей [2, С. 197]. В этом случае операции выполняются на рабочих местах в промежуток времени, равный или кратный ритму потока. Нарушение потока в одном из звеньев линии может привести к значительным задержкам в последующих звеньях и как следствие к увеличению затрат во всем производственном процессе [3, С. 48]. Схема функционирования системы транспортировки, приготовления и раздачи кормов на свиноводческих предприятиях представлена на рис.1.

01-10-2018 16-27-09

Рис. 1 – Схема функционирования системы транспортировки, приготовления и раздачи кормов на свиноводческих предприятиях

На представленной схеме указано какие технологические операции выполняются для каждого вида корма (жир, зерновые, белково-витаминные добавки, грубые корма, корнеплоды, зеленые корма) в процессе приготовления и раздачи животным готовой кормосмеси. Из основных технологических операций, применяемых к компонентам кормосмеси, можно выделить следующие: хранение и накопление компонентов; транспортировка к кормоцеху; подготовительные операции (фильтрование, очистка, сепарирование, экструдирование, лущение, измельчение, дозирование); смешивание всех ингридиентов; приготовление кормосмеси; транспортировка и раздача кормосмеси животным.

Особо важное значение следует уделять технологическим требованиям в поточных технологических линиях. В частности, это относится к линии измельчения и дозированной подачи зеленых кормов (без предварительного накопления) на смешивание. Продолжительность измельчения и дозированной подачи не должна превышать продолжительности операции смешивания, то есть они взаимосвязаны. Для линии очистки, измельчения, дозированной выдачи, смешивания и раздачи длительность всего технологического цикла ограничена по допустимой длительности хранения самого скоропортящегося ингредиента.

Для того, чтобы технологический процесс приготовления, транспортировки и раздачи кормов на свинофермах функционировал должным образом необходима эффективная система управления.

Существующие системы управления процессом приготовления и раздачи кормов разнообразны и достаточно автоматизированы, однако они не оценивают биологическую эффективность поедания корма свиньями. В них не учитываются потери корма, которые возможны в случае выхода из строя элементов системы раздачи кормов и в результате игры свиней с кормом. В таком случае автоматизированная система сделает вывод, что свиньи слишком быстро съели порцию корма и при следующем кормлении норма выдачи будет ошибочно увеличена. Это приведет к повышенному расходу корма и соответственно к увеличению себестоимости продукции.

В разрабатываемом алгоритме управления системой приготовления и раздачи кормов, авторами предлагается учесть этот аспект, путем использования технического средства для дистанционного измерения толщины шпика, которое позволит оперативно оценивать эффективность кормления. Параллельно с работой автоматизированной системы приготовления и раздачи кормов будет производиться измерение толщины шпика. Данные будут сопоставляться, и технолог будет принимать решение исходя из влияния двух факторов.

Разработанный алгоритм управления системой приготовления и раздачи кормов свиньям подразумевает выполнение ряда последовательных операций (рис.2) [4, С. 17].

Перед запуском работы системы, в автоматическом режиме проводится проверка линий связи, работоспособности датчиков и исполнительных механизмов. При положительном результате проверки систематически осуществляется контроль количества корма в кормушках с помощью датчиков уровня. В противном случае оператор получает сигнал, свидетельствующий о неисправности или некорректной работе проверяемых объектов и необходимости наладки системы.

При уровне корма в кормушках выше минимального (на котором расположены датчики уровня) система управления с определенной периодичностью продолжает опрашивать датчики уровня на предмет опорожнения кормушки.

Для этого над дном кормушки размещается пруток из нержавеющей стали с датчиком. Данный датчик проверяет наличие проводящего соединения между прутком и кормушкой. При отсутствии такого соединения датчик посылает компьютеру сигнал о том, что кормушка пуста.

При получении сигнала с датчиков об опорожнении кормушек до необходимого уровня оптимизируются режимы работы системы. Если время опорожнения кормушек от корма отклоняется от графика кормления животных, то необходимо вносить корректировки. При быстром опустошении кормушки следующая порция корма автоматически увеличивается. При медленном опорожнении кормушки, следующая порция корма автоматически сокращается.

01-10-2018 16-28-31

Рис. 2 – Алгоритм управления системой приготовления и раздачи кормов

Повышенный аппетит животных может указывать на их засаленность, что отрицательно скажется на расходе кормов и качестве мяса. В свою очередь, пониженный аппетит животных может свидетельствовать о необходимости оперативного ветеринарного вмешательства.

Таким образом под оптимизацией режимов работы системы подразумевается дистанционное измерение толщины шпика свиней с помощью разрабатываемого устройства, с последующей автоматической корректировкой объема выдаваемого корма и его рецептуры в соответствии с полученными данными. Описание конструкции устройства не приводится с целью защиты интеллектуальной собственности.

Затем с учетом полученных данных и внесенных корректировок, если они необходимы, осуществляется дозирование компонентов корма в соответствии с измененной рецептурой и их смешивание. По окончании смешивания осуществляется поочередная адресная транспортировка и раздача корма в кормушки изолированных секций для содержания всех половозрастных групп свиней. Подача корма осуществляется посредством кормового насоса и при помощи сжатого воздуха. В каждой кормушке установлены датчики уровня, которые сигнализируют о минимальном и максимальном уровнях корма. При срабатывании датчика верхнего уровня, подача корма в кормушку прекращается, и раздача осуществляется в следующие кормушки в соответствии с показаниями датчиков.

Промывка кормопровода осуществляется по окончании кормления. Вся установка, включая кормовые клапаны, опуски, кормовые линии, а также бак-смеситель, бак с технической водой, могут быть промыты чистой водой. При этом трубопровод остается заполненным чистой водой в перерывах между кормлениями. С началом кормления данная вода подается в бак-смеситель и используется для замеса кормовой рецептуры.

После завершения промывки, если не поступает сигнал с датчиков свидетельствующий о низком уровне корма в i-ой кормушке, насос выключается. В противном случае осуществляется приготовление и раздача очередной порции корма [5, С. 141].

Применение технических средств для дистанционного измерения толщины шпика возможно также при кормлении свиней сухими комбикормами. Это особенно перспективно в синтезе с применением бесстрессовых технологий воспроизводства, выращивания и откорма свиней [6, С. 142], [7, С. 83], [8, С. 104].

Оператор должен будет лишь дистанционно передать технологу предприятия информацию, полученную с помощью датчиков уровня и показания измерения толщины шпика. В свою очередь, технолог, на основании полученных данных должен внести корректировку в рецептуру корма и скорректировать норму выдачи для полноценной реализации генетического потенциала всех половозрастных групп свиней. Дистанционное определение толщины шпика свиней может быть реализовано как на малых свинофермах, так и на свинокомплексах [9, С. 197], [10, С. 207].

Выводы

  1. Разработанный алгоритм позволит оптимизировать процесс кормления свиней и производить его в полуавтоматическом режиме.
  2. Устройство для дистанционного измерения толщины шпика позволит оценивать биологическую эффективность поедания корма и необходимость оперативного ветеринарного вмешательства.
  3. Применение предложенного алгоритма управления системой приготовления и раздачи кормов максимально снизит или исключит вероятность ошибки технолога при изменении рецептуры корма и нормы выдачи, за счет чего будут исключены возможные потери корма и снижена себестоимость производства продукции.
Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

  1. Трифанов А.В. Принципы функционирования предприятия по производству свинины / Трифанов А.В., Калюга В.В., Базыкин В.И. // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. ‑№ 4. ‑ С. 22-27.
  2. Базыкин В.И. Автоматизированное проектирование свиноводческих предприятий / Базыкин В.И., Трифанов А.В. // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. - 2015. ‑№ 4 (20). ‑ С. 195-199.
  3. Федоренко В.Ф. Технологические процессы и оборудование, применяемые при интенсивном разведении свиней / Федоренко В.Ф., Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. и др. // Научный аналитический обзор / Москва - 2016.
  4. Базыкин В.И. Алгоритм построения инновационной технологии производства свинины / Базыкин В.И., Трифанов А.В. // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2015. ‑ № 3. ‑ С. 16-20.
  5. Плаксин И.Е. Совершенствование технологий производства свинины / Плаксин И.Е., Трифанов А.В., Базыкин В.И. // Инновации в сельском хозяйстве. - 2014. ‑№ 5 (10). ‑ С. 138-142.
  6. Базыкин В.И. Малые свиноводческие фермы с бесстрессовым способом содержания свиней / Базыкин В.И., Трифанов А.В. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2016. ‑ № 89. ‑ С. 137-146.
  7. Калюга В.В. Модернизированная технология воспроизводства, выращивания и откорма свиней с элементами бесстрессового содержания для средних по мощности свиноферм / Калюга В.В., Базыкин В.И., Тихонов Е.А. // Resources and Technology. - 2015. ‑ Т. 12. ‑ № 2. ‑ С. 77-88.
  8. Калюга В.В. Результаты исследования пятифазной бесстрессовой технологии воспроизводства, выращивания и откорма свиней / Калюга В.В., Базыкин В.И. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2014. ‑ № 85. ‑ С. 100-108.
  9. Калюга В.В. Сравнение двухфазного и трехфазного бесстрессовых способов содержания свиней на стадии концептуального проектирования малых свиноферм / Калюга В.В., Базыкин В.И., Трифанов А.В. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018. ‑ № 2 (95). ‑ С. 188-198.
  10. Калюга В.В. Сравнение четырехфазного и пятифазного бесстрессовых способов содержания свиней на стадии концептуального проектирования малых свиноферм / Калюга В.В., Базыкин В.И., Трифанов А.В. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018. ‑ № 2 (95). ‑ С. 198-208.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Trifanov A.V. Principy funkcionirovaniya predpriyatiya po proizvodstvu svininy [Principles of the functioning of the pork production enterprise] / Trifanov A.V., Kalyuga V.V., Bazykin V.I. // Izvestiya Velikolukskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii [Proceedings of the Velikie Luki State Agricultural Academy]. - 2017. - № 4. - P. 22-27. [in Russian]
  2. Bazykin V.I. Avtomatizirovannoe proektirovanie svinovodcheskih predpriyatij [Automated design of pig-breeding enterprises] / Bazykin V.I., Trifanov A.V. // Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva [Bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Mechanization of Animal Husbandry]. - No. 4 (20). - P. 195-199. [in Russian]
  3. Fedorenko V.F. Tekhnologicheskie processy i oborudovanie, primenyaemye pri intensivnom razvedenii svinej [Technological processes and equipment used for intensive breeding of pigs] / Fedorenko V.F., Mishurov N.P., Kuzmina T.N. and others // Nauchnyj analiticheskij obzor [Scientific Analytical Review] / Moscow, - 2016. [in Russian]
  4. Bazykin V.I. Algoritm postroeniya innovacionnoj tekhnologii proizvodstva svininy [Algorithm for constructing innovative technology for pork production] / Bazykin V.I., Trifanov A.V. // Izvestiya Velikolukskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii [Proceedings of the Velikie Luki State Agricultural Academy]. - 2015. - № 3. - P. 16-20. [in Russian]
  5. Plaksin I.E. Sovershenstvovanie tekhnologij proizvodstva svininy [Perfection of pork production technologies] / Plaksin I.E., Trifanov A.V., Bazykin V.I. // Innovacii v sel'skom hozyajstve [Innovations in agriculture]. - 2014. - No. 5 (10). - P. 138-142. [in Russian]
  6. Bazykin V.I. Malye svinovodcheskie fermy s besstressovym sposobom soderzhaniya svinej [Small pig-breeding farms with a stress-free method of keeping pigs] / Bazykin V.I., Trifanov A.V. // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products]. - 2016. - No. 89. - P. 137-146. [in Russian]
  7. Kalyuga V.V. Modernizirovannaya tekhnologiya vosproizvodstva, vyrashchivaniya i otkorma svinej s ehlementami besstressovogo soderzhaniya dlya srednih po moshchnosti svinoferm [Modernized technology for the reproduction, rearing and fattening of pigs with elements of stress-free content for medium-sized pig farms] / Kalyuga V.V., Bazykin V.I., Tikhonov E.A. // Resources and Technology. - 2015. - T. 12. № 2. - P. 77-88. [in Russian]
  8. Kalyuga V.V. Rezul'taty issledovaniya pyatifaznoj besstressovoj tekhnologii vosproizvodstva, vyrashchivaniya i otkorma svinej [Results of research of five-phase, stress-free technology of reproduction, rearing and fattening of pigs] / Kalyuga V.V., Bazykin V.I. // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products]. - 2014. - No. 85. - P. 100-108. [in Russian]
  9. Kalyuga V.V. Sravnenie dvuhfaznogo i trekhfaznogo besstressovyh sposobov soderzhaniya svinej na stadii konceptual'nogo proektirovaniya malyh svinoferm [Comparison of two-phase and three-phase stress-free ways of keeping pigs at the stage of conceptual design of small pig farms] / Kalyuga V.V., Bazykin V.I., Trifanov A.V. // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products]. - 2018. - № 2 (95). - P. 188-198. [in Russian]
  10. Kalyuga V.V. Sravnenie chetyrekhfaznogo i pyatifaznogo besstressovyh sposobov soderzhaniya svinej na stadii konceptual'nogo proektirovaniya malyh svinoferm [Comparison of four-phase and five-phase stress-free ways of keeping pigs at the stage of conceptual design of small pig farms] / Kalyuga V.V., Bazykin V.I., Trifanov A.V. // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products]. - 2018. - № 2 (95). - P. 198-208. [in Russian]