规模化猪场采用双列圈栏饲养形式，饲养密度大，日常喂料是一项重复和繁重的工作，需要机械化和自动化饲养设备提高养殖效益[1-2]。自动化喂料系统能够减少人员工作量，实现饲喂过程中统一喂料和精准加料，是规模化养猪场的重要配套设施[3-5]。自动化喂料系统在猪场降本增效环节也发挥重要作用。饲料成本是猪场最主要的生产资料投入，约占总生产成本的80%[6-8]。通过自动化喂料系统将饲料输送至饲喂设备，避免了饲料转运过程产生的受潮、发霉现象，保证了入口饲料的新鲜度，减少了饲料浪费，降低了饲料成本。同时，饲料运输车直接卸料在饲料塔中，减少了工作人员的投入，也节约了人力成本[9-11]。自动化喂料系统包括自动输送和自动喂料两部分，由控制系统、驱动系统、送料系统和饲喂系统组成[12]。核心部件是送料系统，能够将饲料塔储存的饲料沿规划路径输送至舍内饲喂设备。常用的送料系统主要为塞盘送料系统、绞龙送料系统、液态料输送系统和气动输送系统[13-16]。其中，塞盘送料系统又称圆盘管道刮板输送机，作为传统运输机械广泛应用于电力、化工、医药、农业、煤炭等领域，输送粮食、农药、工业盐、煤粉、饲料等散体物料，可实现水平、垂直和空间方位上输送[17-18]。塞盘送料系统利用散粒物料具有内摩擦力以及在封闭管内对侧壁产生侧压力的特性实现物料连续输送[19]，既可以独立输送，也可以多条线路组合输送或联合其他送料系统组成复杂输送系统，能够满足多线路、多种类物料输送线路的需要[20]。在猪场使用塞盘送料系统自动输送饲料，适用于自由采食行为和限量饲喂模式，能够顺应规模化养殖发展的需要。本文以塞盘送料系统为出发点，重点介绍规模化猪场中单元猪舍送料、集中料塔中转送料、多层楼房猪舍送料3种常规料线设计方案，探讨分析饲料输送和终端饲喂环节在物联网技术影响下的发展现状和制约因素，提出了针对性的对策建议，以期为未来猪场料线建设和饲喂设备配套提供参考。1系统组成与工作原理塞盘送料系统主要由饲料塔、振动料斗、驱动器、塞盘、输送管道、转角轮、定量桶/下料管、干湿料槽和控制电箱组成。塞盘送料系统见图1。驱动器是送料系统的核心动力，塞盘和转角轮是系统的主要部件，其性能直接影响饲料输送的速度和饲喂效率[21]。塞盘分为钢扣和钢丝绳两种连接方式，其中钢扣连接的链盘不易发生长度变形，性能更加稳定。转角轮使送料系统可以灵活转弯、转向以适应猪舍的建设要求。而性能优良的转角轮更能够在输送过程中减少转角处的饲料残留，防止发生霉变，保证系统整体稳定性[22]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F001图1塞盘送料系统塞盘送料系统是闭合循环结构，工作时，驱动器驱动塞盘在输送管内循环运转，饲料经振动料斗进入输送管道，在塞盘的循环带动下输送至各猪舍的落料装置。落料装置分为下料管和定量桶两种形式，下料管适用于对饲料要求不高的保育舍和育肥舍；定量桶可以定量下料，适用于精细饲养的配怀舍和分娩舍。沿送料方向的料管末端或最后一条落料装置上设有料位传感器，当料位传感器探测到料管末端或落料装置内装满料时，送料系统自动停止工作，完成一个送料循环过程。重新进入下一循环时，送料系统将空料运转一段时间，以清理上次工作过程中管道内残留饲料，残留饲料通过回料口落回到饲料塔内，防止落入驱动器中，影响正常工作[23]。饲料由饲料塔送出，最后回到饲料塔，形成闭合输送回路。塞盘送料系统适用于长距离输送，尤其是饲料配方单一、猪群数量较多的妊娠舍和分娩舍或同一单元内两列以上布局的保育舍和育肥舍供料[24]。2应用情况2.1单元猪舍送料猪场的规模化和现代化带来了猪舍结构的“工业化”，大跨度、小单元成为现代化猪场建设的主流饲养模式。小单元是指将一栋猪舍隔开为若干个独立的单间的生产方式，按照生猪生长规律，将猪舍划分为配怀舍、分娩舍、保育舍、育肥舍、公猪舍和后备舍不同单元猪舍[25]。为限制猪活动范围，提高养殖效率，猪舍内普遍采用围栏限位饲养方式。针对不同生长阶段的猪，单元舍内采用的围栏和饲喂方法各不相同。配怀舍通常采用定位栏限制妊娠母猪行为，防止母猪在栏内随意蹿动和相互争夺打斗，利于养殖人员开展查情配种和人工授精工作[26]。妊娠母猪在不同的阶段所需的饲料量不同，配怀舍送料需要对每个定位栏配置单独的定量桶，对每头母猪的饲喂进行精准控制。分娩舍一般使用分娩栏，分娩栏又称产床，由母猪限位栏、仔猪保护栏、仔猪保温箱、漏缝地板、母猪食槽组成，其中间区域为母猪活动区，两侧为仔猪活动区。分娩舍可以提供良好的生活环境和舒适的活动空间，利于分娩母猪产后恢复和初生仔猪健康成长[27-28]。营养学家提出哺乳母猪“少食多餐”的饲喂方法，可最大限度地提高哺乳期间采食量，保证母猪泌乳量和繁殖性能。因此，分娩舍通常配置智能饲喂器，设置饲喂曲线和水料混合参数实现哺乳母猪精细化饲喂[29-30]。保育舍和育肥舍分别用于饲养断奶后的仔猪和成长阶段的大猪，使用保育栏和育肥栏饲养。两种栏位结构相似，尺寸不同[31-32]。保育期采用自由采食的饲喂方法，激发断奶仔猪最大的生产潜力[33]。育肥期采用按顿不限量饲喂的方法，每日饲喂2~3次，保证猪生长进度和提高饲料报酬[34]。因此，保育舍和育肥舍通常只需配置干湿料槽，食槽内有料，猪便可采食。单元猪舍内输送料线的布置方式主要根据猪舍类型、面积、猪数量、饲喂方式确定[32]，分娩舍输送料线见图2。由图2可知，2个饲养单元配置1套塞盘送料系统，1个料塔，每个单元设4列，每列设12栏。舍内每个栏位通过垂直型下料管将料送入哺乳母猪智能饲喂器，饲喂96头分娩母猪。当一单元布局多列或多个单元共用料塔送料时，可采用组合式料线输送方式，避免单一料线布置时转角过多，降低整条料线的输送效率。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F002图2分娩舍料线组合式塞盘料线见图3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F003图3组合式塞盘料线主、副两个塞盘料线通过转接落料口实现联合输送。红色箭头代表主料线运行方向，蓝色箭头代表副料线运行方向，料塔中的饲料先由主料线送至转接落料口，再通过二级料线输送至每个栏位食槽或饲喂器。2.2集中料塔中转送料非洲猪瘟是目前危害世界养猪业的主要疫病之一，对流行地区的养猪场造成了重大的打击[35]。调查结果表明，运输车辆和承运人是非洲猪瘟病毒传播的最主要方式之一，饲料运输车辆管控是非洲猪瘟防控的重要环节[36-37]。集中料塔中转送料可以避免外来车辆和人员进入猪场，引发疫病感染风险，是加强饲料输送环节生物安全管理的重要措施，也是保障生猪健康、猪肉产品安全的必要手段[38]。集中料塔中转送料布置方案见图4。具体包括场内外集中料塔、塞盘送料系统、下料口、猪舍分料塔。通过场外料线和场内料线的联合设计，达到了饲料车完全不进场就能全场送料的目的，隔绝了非洲猪瘟病毒的传播渠道，为猪场的运营提供强有力的生物安全保障。此种送料方式利于集中控制、统一送料，但料线设计相对复杂，建设成本较高，目前仅适合在大型养猪场推广应用。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F004图4集中料塔中转送料2.3多层楼房猪舍送料楼房养猪作为一种新的养猪模式，即将“平层化”的猪舍布局转变为“立体式”的楼房结构，采用多层建筑进行工厂化养殖[39-40]。根据现代化的猪场饲养布局模式，楼房式猪舍共分为“母猪+保育+育肥”同栋分层、“母猪+保育+育肥”同栋同层、“母猪-保育-育肥”单栋独立、“母猪+保育-育肥”单栋组合等4种生产工艺模式[41]。“母猪+保育+育肥”同栋分层生产工艺是将母猪-保育-育肥设置在同一栋楼，按照母猪-保育-育肥自高层至底层顺序排布，母猪又可自上而下布局配怀层、分娩层，形成单栋楼自上而下自繁自养的生产线，“母猪+保育+育肥”同栋分层生产工艺模式见图5。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F005图5“母猪+保育+育肥”同栋分层生产工艺模式“母猪+保育+育肥”同栋同层生产工艺是将楼房猪舍的每层均布局“母猪+保育+育肥”的完整生产线，层间相对独立，采用小单元批次化饲养的养殖模式，做到每批次“全进全出”。“母猪-保育-育肥”单栋独立、“母猪+保育-育肥”单栋组合生产工艺则是将1栋楼房式猪舍视为猪场1个独立生产区，对应平层猪舍，每栋楼房单独布局各繁殖功能舍或将保育-育肥组合为一栋楼房，即母猪楼房、保育楼房、育肥楼房、保育-育肥楼房。多层楼房猪舍比平层猪舍具有饲养猪种类繁多、饲料储备量大的特点，供料系统受输送距离和爬升角度的限制，集中料塔不能距离猪舍较远。从集中料塔至楼栋旁分料塔的饲料输送方式与平层一致，料塔和料线数量增多，输送量增大。而从楼栋旁分料塔至楼房各层猪舍的饲料输送采用塞盘料线提升送料，4层楼房猪舍塞盘料线布置见图6。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F006图64层楼房猪舍塞盘料线由图6可知，塞盘料线设置成倾斜状，集中料塔内的饲料通过塞盘料线提升至每层猪舍，每层猪舍再采用组合式二级料线输送至栏位食槽。育肥层大栏料线一层共6个单元育肥舍，舍内设12栏/列，27头/栏。育肥层料线见图7。整层为组合式料线输送方式，每2个单元配置1个料塔，1套主塞盘料线和1套二级料线系统，每栏位再通过垂直型下料管将料送入食槽，可以同时饲喂1 200头存栏肥猪。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F007图7育肥层料线3未来发展趋势近年来，物联网技术的广泛运用逐渐使传统养殖业朝着数字化、平台化、信息化方向发展，对饲料称重、投放和数据统计的远程智能管理与控制是物联网时代精准养殖的重要环节[42-45]。目前，规模化猪场也开始将物联网技术和设备引入生产管理中，在饲料输送和终端饲喂方面，主要是配套饲料塔称重系统、自动送料设备、智能喂料设备和物联网信息管理平台。自动送料设备和智能喂料装备已在规模猪场使用较长时间，仅需要对原有设备结构和系统升级改造便可满足物联网平台数据采集和远程通信的要求。易烈运等[46]设计了1种称重式饲喂给料装置，增加气缸、电磁阀、传感器等可控制元素，利用PLC（可编程序控制器）技术和组态系统技术构建一套可视化智能调控系统，实现对饲喂料线自动化控制和远程管理。潘秦等[47]设计了1种适用于群养母猪的智能饲喂物联网系统，系统通过终端采集设备实时获取耳标号和舍内环境信息，由GPRS模块上传至云服务器，上位机实时查询身份信息、采食信息和环境信息等相关数据，并由专家系统推理出适宜的最佳饲喂量，将决策结果反馈给控制模块，由饲喂器进行精准投喂。物联网技术的引用弥补了原有设备饲喂量不够精细、饲喂时间不够精确、自动控制不够彻底的问题，对推动养猪业精准化养殖具有积极意义。物联网信息管理平台是使用物联网技术对整个猪场生物安全、猪识别、精准饲喂、环境控制、疾病防控等方面进行管理、控制，以实现猪场高效率运营[48-50]。其中，精准饲喂管理平台包括自动送料设备和智能喂料设备的管理，主要是监测全场饲料使用过程和猪只的饮水、采食、体重等信息，以实现饲喂精细化管理和设备精准化调控。精准饲喂管理平台见图8。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.11.029.F008图8精准饲喂管理平台由图8可知，精准饲喂管理平台由集中料塔、舍外料塔、饲料塔称重系统、塞盘送料系统、喂料设备、智能控制器、云服务器和移动终端设备组成，能够控制称重系统对集中料塔内的饲料进行统一称重，并针对不同生长阶段猪只的饲喂要求控制送料系统和喂料设备精准化投喂料。通过使用精准饲喂管理平台，不仅可以实时掌握饲料塔内余料情况和全场饲料消耗数据，还可以增加自动预警、早期诊断和维护功能；当全场饲料可供量不足时提前发出预警，并根据饲料塔容量自动生成补料订单。目前，规模化猪场对设备的集中管理还在初级阶段，特别饲喂方面，使用的送料设备和喂料设备基本为单点操作，尚未形成完整的系统进行监管，主要原因是国内生猪养殖模式发展不一，缺乏统一的养猪行业标准，造成猪场建筑设计、养猪设备使用等良莠不齐，不利于集中管理和维护[51]。农业物联网应用环境尚不完善，现有的农业监测及自动控制技术普及率较低，配套的传感网建设缺乏统一的指导规范，多采用自定义传输协议，随意性较大。物联网数据传输可靠性差，数据收集不稳定，影响用户的使用积极性[52]。因此，推动养猪设备厂商与生猪养殖龙头企业联合，形成统一的技术标准体系，加快农业物联网关键技术和产品的开发，统一标准化的数据协议和接口规范，构建高效、便捷的猪场智能化管理平台仍是今后研究工作的重点。4结论规模化、集约化、标准化养殖是畜牧业的未来发展趋势，养殖设备也将趋于自动化、智能化、数字化。减少饲料消耗、降低输送成本是增加养殖经济效益的重要措施，在规模化猪场中配备自动化喂料系统尤其重要。随着物联网技术渗透到畜牧业养殖领域，物联网技术的发展将对猪场饲喂模式和饲料输送过程产生重要影响，自动送料技术与现代物联网技术结合，将推动养猪业智能化、信息化、精准化发展。