甘露萍，張龍祥，何睿，代有兵，羅湘，冉強(qiáng)林

（1.成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.重慶農(nóng)信生豬交易有限公司，重慶 榮昌 402460）

1 智能物流運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)背景

中國(guó)的生豬存欄量居世界第一，約占全球的一半。中國(guó)現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)多采用集中養(yǎng)殖，因各省份間及省內(nèi)養(yǎng)豬量與需求量的不匹配，衍生出生豬運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。影響生豬運(yùn)輸問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)在于降低生豬運(yùn)輸過(guò)程中的應(yīng)激反應(yīng)。應(yīng)激綜合征多發(fā)于封閉飼養(yǎng)或長(zhǎng)途運(yùn)輸后的生豬，豬只發(fā)病后可導(dǎo)致猝死、高熱、水腫等病癥，宰殺后豬肉出現(xiàn)出水、柔軟等品質(zhì)問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，有不少國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)豬應(yīng)激綜合征進(jìn)行了研究，并組建農(nóng)業(yè)機(jī)械團(tuán)隊(duì)，一起開(kāi)發(fā)改善豬只福利、降低豬只應(yīng)激的運(yùn)輸車[1-5]。

圖1 柵欄式生豬運(yùn)輸車

目前，國(guó)內(nèi)的生豬運(yùn)輸車以柵欄運(yùn)輸車為主，如圖1所示。國(guó)內(nèi)運(yùn)輸車多為貨車簡(jiǎn)單改裝，隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)有的配套設(shè)施和功能已不能滿足生豬物流運(yùn)輸?shù)男枨骩4]。國(guó)內(nèi)各公司先后開(kāi)展了適應(yīng)不同功能的畜禽運(yùn)輸車的研發(fā)工作。2013年，程力專用汽車股份有限公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了東風(fēng)系列豬只運(yùn)輸車；上海鑫百勤專用車輛有限公司開(kāi)發(fā)的智能畜禽運(yùn)輸車，功能多，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)某些畜禽運(yùn)輸車的不足，但價(jià)格偏貴。國(guó)外的畜禽運(yùn)輸車因國(guó)情差異，不同的國(guó)家與地區(qū)有不同的選擇。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，畜禽運(yùn)輸車的技術(shù)較為完善，運(yùn)輸功能針對(duì)性較強(qiáng)。例如美國(guó)Featherlite和Exiss的畜牧拖車，英國(guó)Bateso和MAT的牲畜拖車，德國(guó)Bsckmann拖車公司的牲畜運(yùn)輸車，意大利Peezaioli公司的畜禽運(yùn)輸車[6]。

結(jié)合我國(guó)生豬實(shí)際運(yùn)輸情況，開(kāi)發(fā)減輕生豬應(yīng)激反應(yīng)且與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的智能環(huán)保運(yùn)輸車，勢(shì)在必行[7-8]。本文設(shè)計(jì)的生豬運(yùn)輸車針對(duì)當(dāng)下生豬在長(zhǎng)途販運(yùn)過(guò)程中易受冷熱、饑餓、缺水、疲勞、擁擠、外傷等應(yīng)激因素而改進(jìn)，最大限度地降低豬的應(yīng)激綜合征。通過(guò)合理的網(wǎng)格單元?jiǎng)澐峙c液壓升降平臺(tái)做到合理隔離與平穩(wěn)上下車，結(jié)合PLC控制滑動(dòng)門與折疊機(jī)構(gòu)，提升車內(nèi)空間的隔絕性與易清洗性。車內(nèi)安裝的攝像頭、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)與駕駛前臺(tái)顯示器等智能化設(shè)備，可近程或遠(yuǎn)程對(duì)車內(nèi)生豬的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行了解。

2 智能物流運(yùn)輸車的車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路為了減輕生豬在運(yùn)輸過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)，本車的設(shè)計(jì)思路如下：

2.1.1 豬只在裝卸過(guò)程中不需要人力驅(qū)趕爬坡，讓其自己走上升降平板，減少粗暴驅(qū)趕，從而大大降低應(yīng)激。

2.1.2 豬只在登上運(yùn)輸車后，直接從車廂旁邊將隔板安插進(jìn)廂體，快速方便地實(shí)現(xiàn)豬只在運(yùn)輸車中的隔離，避免踩踏。

2.1.3 豬只在運(yùn)輸過(guò)程中排放的尿液可通過(guò)踏板直接流入車中間隔板，經(jīng)由隔板進(jìn)入尿液環(huán)保箱，減少運(yùn)輸過(guò)程中尿液產(chǎn)生的異味。

2.1.4 生豬運(yùn)輸車的踏板應(yīng)方便清洗，清洗污水也可通過(guò)隔板進(jìn)入尿液收集箱便于環(huán)保處理。

2.1.5 駕駛員和運(yùn)輸管理員可通過(guò)視頻監(jiān)控隨時(shí)觀察豬只情況，以便調(diào)整車輛時(shí)速等。

2.1.6 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可通過(guò)網(wǎng)卡將位置信息反饋到手機(jī)APP上。

按照以上思路設(shè)計(jì)的新式車體結(jié)構(gòu)，便于減少生豬應(yīng)激反應(yīng)且易于清洗。通過(guò)智能通訊設(shè)備和信息系統(tǒng)，使豬只運(yùn)輸管理員及駕駛員隨時(shí)觀察到車廂中豬只的各種情況。在全面評(píng)估設(shè)計(jì)方案及原理的基礎(chǔ)上，為避免生豬之間發(fā)生擠壓、踩踏，運(yùn)輸車采用液壓傳動(dòng)與機(jī)械設(shè)計(jì)[9-10]，將運(yùn)輸車劃分成獨(dú)立的9個(gè)單元。生豬物流運(yùn)輸車由駕駛室和車廂兩部分組成，駕駛室平臺(tái)設(shè)有觀察豬只活動(dòng)情況的高清液晶顯示器，駕駛室還安裝了一款北斗導(dǎo)航系統(tǒng)接收端與網(wǎng)卡的集成模塊。

2.2 運(yùn)輸車廂體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及裝載原理

2.2.1 車廂體后半部分為PLC鏈?zhǔn)缴甸T，升降門由液壓裝置提供動(dòng)力，當(dāng)打開(kāi)或關(guān)閉車門時(shí)，升降門依靠轉(zhuǎn)軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車廂的閉合。當(dāng)豬只出入廂體上層時(shí)，通過(guò)PLC系統(tǒng)和液壓裝置提供動(dòng)力，控制升降門在導(dǎo)軌上下移動(dòng)。運(yùn)輸車下半部分裝有PLC控制系統(tǒng)及尿液環(huán)保箱。廂體內(nèi)部共有三層踏板，踏板通過(guò)軸固定在廂體外部?jī)?nèi)側(cè)壁上，可翻轉(zhuǎn)，通過(guò)孔將其固定在尿液回收板上。每層踏板被兩個(gè)隔板分為三個(gè)隔間，隔板通過(guò)拉桿和小車輪運(yùn)動(dòng)，用扣件固定。每層隔板設(shè)計(jì)過(guò)渡圓板，連接到尿液回收板上，排出的尿液通過(guò)過(guò)渡圓板進(jìn)入尿液回收板，然后經(jīng)過(guò)管道進(jìn)入尿液環(huán)保箱，最后經(jīng)過(guò)生物制劑降解通過(guò)管道排出。每層踏板頂部安裝有攝像頭，可實(shí)時(shí)監(jiān)控豬只活動(dòng)情況。

2.2.2 如圖2所示，車廂廂體設(shè)置有水平底板1，底板靠近車頭的一端固定安裝有垂直于底板的前擋板9，底板靠近車尾的一端固定安裝有平行于前擋板的門框3，前擋板與門框側(cè)邊的頂端通過(guò)橫梁4固定連接，橫梁與底板之間設(shè)置有至少一個(gè)平行于橫梁的連接板8，車廂內(nèi)固定安裝有垂直于底板1的尿液回收板18，它與前擋板和門框均固定連接，尿液回收板與連接板8之間設(shè)置有可開(kāi)合的分層裝置，分層裝置上配合有滑動(dòng)間隔裝置，橫梁的上端設(shè)置有可拆卸的加高擋板6，門框鉸鏈處有可開(kāi)合的車門[11-14]。

圖2 生豬運(yùn)輸車廂體結(jié)構(gòu)視圖

司機(jī)將車駕駛到生豬裝卸臺(tái)后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)擋門卡扣12打開(kāi)所有滑動(dòng)擋門5，所有滑動(dòng)門手動(dòng)開(kāi)啟，橫版短板19與橫版長(zhǎng)板22折疊，并依附于車內(nèi)壁，處于收起狀態(tài)。運(yùn)輸車尾門通過(guò)手動(dòng)控制器控制PLC控制中心，再控制開(kāi)合液壓桿推開(kāi)車門，然后控制升降液壓桿工作，放下升降平臺(tái)至所需高度，再人為打開(kāi)雙側(cè)引導(dǎo)門，并用兩側(cè)固定銷固定，先引導(dǎo)第一批豬進(jìn)入升降平臺(tái)，然后用PLC控制升降平臺(tái)上升，直至平臺(tái)面與第一層平齊。人工驅(qū)趕豬只到第一層預(yù)定區(qū)域，手動(dòng)關(guān)閉滑動(dòng)門，并轉(zhuǎn)動(dòng)卡扣鎖合，將其獨(dú)立隔離，放下正上方第一個(gè)橫板并通過(guò)隔板掛扣21與掛扣板13扣合，將橫板穩(wěn)固。重復(fù)以上步驟，填滿第一層其他區(qū)域，再放下相應(yīng)區(qū)域的橫板。后續(xù)裝填第二層時(shí)，將生豬引導(dǎo)進(jìn)入升降平臺(tái)后，通過(guò)PLC控制升降平臺(tái)升到平臺(tái)面與第二層平齊，然后人工驅(qū)趕豬只到第二層預(yù)定區(qū)域，關(guān)閉滑動(dòng)門并鎖合，將其獨(dú)立隔離，放下正上方橫板，并通過(guò)橫板掛扣與掛扣板扣合，將橫板穩(wěn)固。同樣辦法依次裝滿第三層。最后，收固定銷和引導(dǎo)門，通過(guò)PLC控制開(kāi)合液壓桿關(guān)閉車門，裝載完畢。運(yùn)輸過(guò)程中，通過(guò)各隔間攝像頭可以實(shí)時(shí)查看豬只狀態(tài)。

3 運(yùn)輸車環(huán)保系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理

生豬在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的排泄物，排泄物一旦堆積過(guò)多，容易滋生細(xì)菌，導(dǎo)致生豬染上疾病，同時(shí)也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。故本運(yùn)輸車設(shè)計(jì)了糞尿收集裝置，以便對(duì)車廂內(nèi)生豬的排泄物進(jìn)行及時(shí)有效的清理，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)施齊全，方便管理。如圖2所示，該車在橫版短板19和橫版長(zhǎng)板22展開(kāi)后有一定的傾斜角度，當(dāng)兩側(cè)排泄物流到中間時(shí)，通過(guò)尿液導(dǎo)流板20流入排泄通道，最終匯入污水回收處理箱，待運(yùn)輸完成后，集中處理。

圖3為生豬運(yùn)輸車的糞污清理收集裝置。在運(yùn)輸結(jié)束后，對(duì)車輛進(jìn)行內(nèi)部清洗時(shí)，傾斜的側(cè)板便于清洗且不易積水，能夠快速風(fēng)干，避免了水長(zhǎng)期滯留帶來(lái)的金屬銹蝕。尿液回收板內(nèi)部設(shè)置有排放生豬糞尿的專用通道，該通道與設(shè)置在尿液回收板表面上的尿液回收孔貫通，尿液回收孔位于掛扣板上方；該通道還與尿液回收板底部的污水出口貫通。這樣，生豬排出的糞尿可以得到及時(shí)收集，避免堆積或者甩出車外造成污染[11-14]。運(yùn)輸車糞污清理收集裝置中，車廂內(nèi)部設(shè)置有將車廂間隔為多個(gè)存儲(chǔ)室的間隔裝置，間隔裝置包括至少一組相互垂直的立板和水平間隔板，立板和間隔板內(nèi)部均設(shè)置有污水通道，污水通道與立板底部的污水出口貫通，污水出口又與車廂底部的污水回收處理箱連接。

圖3 運(yùn)輸車糞污清理收集裝置

4 運(yùn)輸車智能化設(shè)備設(shè)計(jì)及原理

在養(yǎng)殖戶、屠宰場(chǎng)、生豬場(chǎng)與運(yùn)輸車輛間建立物流網(wǎng)格，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞，將生豬物流信息、豬只狀態(tài)、數(shù)量等在客戶、豬場(chǎng)工作人員以及運(yùn)輸工作人員手機(jī)APP端和企業(yè)管理網(wǎng)站之間進(jìn)行信息共享，達(dá)到智能運(yùn)輸?shù)哪康摹槭官I賣雙方能根據(jù)物流平臺(tái)或APP直觀地查詢到運(yùn)輸車的實(shí)際位置及車內(nèi)運(yùn)輸情況，車內(nèi)安裝有駕駛前臺(tái)顯示器與車廂攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，使司機(jī)能對(duì)車內(nèi)生豬情況進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)情況及時(shí)采取措施。通過(guò)各隔間的高清攝像頭，司乘人員可以在駕駛室通過(guò)顯示器查看豬只實(shí)時(shí)狀態(tài)。顯示器屏幕分為九框格，可以獨(dú)立查看各個(gè)區(qū)域的情況，屏幕通過(guò)球面副連接底座，可實(shí)現(xiàn)各方位旋轉(zhuǎn)，便于工作人員以合適的角度查看；同時(shí)，視頻可實(shí)時(shí)同步網(wǎng)絡(luò)，提供遠(yuǎn)程服務(wù)。為進(jìn)一步定位，車上還加入了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，以便實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航，準(zhǔn)確把控車輛運(yùn)輸情況。圖4為生豬運(yùn)輸車智能化設(shè)備定位示意圖。

圖4 生豬運(yùn)輸車智能化設(shè)備定位示意圖

5 小結(jié)與展望

本款基于減輕生豬應(yīng)激的智能物流運(yùn)輸車，利用液壓升降動(dòng)力與劃分的獨(dú)立運(yùn)輸空間，最大化地減少了生豬在運(yùn)輸過(guò)程中的應(yīng)激反應(yīng)。設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)使運(yùn)輸空間易清洗消毒，更環(huán)保；設(shè)計(jì)智能化設(shè)備系統(tǒng)，使運(yùn)輸過(guò)程可視化、可控化。基于我國(guó)實(shí)際運(yùn)輸情況及成本考慮，本次未設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾系統(tǒng)。以合作公司已開(kāi)發(fā)成熟的基于射頻識(shí)別技術(shù)的生豬安全追溯系統(tǒng)及信息傳感等智能設(shè)備為基礎(chǔ)，下一步我們將把前期已改造組裝到運(yùn)輸車的北斗智能定位系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行信息交換與通訊，從而建立智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)督和管理的物聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。后續(xù)研究中會(huì)繼續(xù)進(jìn)行生豬運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用研究，并借助國(guó)家生豬市場(chǎng)的資源與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多重優(yōu)化設(shè)計(jì)以及生豬交易平臺(tái)的物流子平臺(tái)設(shè)計(jì)，對(duì)生豬在飼養(yǎng)、運(yùn)輸、屠宰、銷售中的各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，完善綠色環(huán)保供應(yīng)鏈，使人民群眾吃上更安全放心的豬肉。