一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备论文和设计-孙红敏

全文摘要

一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备。本实用新型涉及一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备。牵引绳（14）穿过横向刮粪板（12‑1），所述的横向刮粪板（12‑1）内嵌入检测设备（11），所述的横向刮粪板（12‑1）垂直连接竖向刮粪板（12‑2），所述的竖向刮粪板（12‑2）的两个外端设置凸块（23），所述的凸块（23）上连接与横向刮粪板（12‑1）呈锐角的斜向刮粪板（12‑3），所述的斜向刮粪板（12‑3）的外端设置圆形刮板（12‑4），所述的圆形刮板（12‑4）与粪道侧壁（13）紧贴接触。本实用新型用于猪舍刮板式清粪。

主设计要求

1.一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，其特征是：牵引绳（14）穿过横向刮粪板（12-1），所述的横向刮粪板（12-1）内嵌入检测设备（11），所述的横向刮粪板（12-1）垂直连接竖向刮粪板（12-2），所述的竖向刮粪板（12-2）的两个外端设置凸块（23），所述的凸块（23）上连接与横向刮粪板（12-1）呈锐角的斜向刮粪板（12-3），所述的斜向刮粪板（12-3）的外端设置圆形刮板（12-4），所述的圆形刮板（12-4）与粪道侧壁（13）紧贴接触。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，其特征是：所述的检测设备（11）包括采集模块、数据处理模块、供电模块Ⅰ与无线通信发送模块，所述的采集模块将信号传输至数据处理模块，所述的数据处理模块将信号传输至无线通信发送模块，所述的供电模块Ⅰ为采集模块、数据处理模块与无线通信发送模块供电，

无线发送模块将信号无线传输给无线通信接收模块，所述的无线通信接收模块将信号传输至状态分析模块，所述的状态分析模块将信号传输至报警模块，所述的无线通信接收模块、状态分析模块与报警模块接受供电模块Ⅱ的供电，

所述的无线通信接收模块、状态分析模块、报警模块与供电模块Ⅱ为状态分析与报警设备（16）。

3.根据权利要求2所述的一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，其特征是：所述的数据处理模块包括芯片U3，所述的芯片U3的1号端串联电阻R9后连接工作电压3V3，所述的芯片U3的3号端连接晶振Y1的一端与电容C7的一端，所述的芯片U3的4号端连接晶振Y1的另一端与电容C8的一端，所述的电容C7的另一端连接电容C8的另一端后接地，

所述的芯片U3的3号端连接电阻R11的一端、晶振X1的一端与电容C9的一端，所述的芯片U3的4号端连接电阻R11的另一端、晶振X1的另一端与电容C10的一端，所述的电容C9的另一端连接电容C10的另一端后接地，

所述的芯片U3的9号端串联电阻R13后连接工作电压3V3，所述的芯片U3的20号端串联电阻R14后接地，所述的芯片U3的23号端接地，

所述的芯片U3的35号端接地，所述的芯片U3的23号端连接工作电压3V3，所述的芯片U3的44号端串联电阻R10后接地；

所述的芯片U3的42号端连接姿态检测传感芯片U4的3号端，所述的芯片U3的43号端连接姿态检测传感芯片U4的4号端，

所述的芯片U3的11号端连接无线通信发送模块U5的3号端，所述的芯片U3的12号端连接无线通信发送模块U5的4号端，所述的芯片U3的15号端连接无线通信发送模块U5的5号端，所述的芯片U3的17号端连接无线通信发送模块U5的6号端，所述的芯片U3的16号端连接无线通信发送模块U5的7号端，所述的芯片U3的13号端连接无线通信发送模块U5的8号端，

所述的工作电压3V3连接电容C16的一端、电容C11的一端、电容C12的一端、电容C13的一端与电容C14的一端，所述的电容C16的另一端连接电容C11另的一端、电容C12的另一端、电容C13的另一端与电容C14的另一端后接地。

4.根据权利要求2所述的一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，其特征是：所述的状态分析模块包括芯片U6所述的芯片U6的1号端串联电阻R1后连接工作电压3V3，所述的芯片U6的3号端连接晶振Y2的一端与电容C17的一端，所述的芯片U6的4号端连接晶振Y2的另一端与电容C18的一端，所述的电容C17的另一端连接电容C18的另一端后接地，

所述的芯片U6的3号端连接电阻R3的一端、晶振X2的一端与电容C19的一端，所述的芯片U6的4号端连接电阻R3的另一端、晶振X2的另一端与电容C20的一端，所述的电容C19的另一端连接电容C20的另一端后接地，

所述的芯片U6的9号端串联电阻R4后连接工作电压3V3，所述的芯片U6的20号端串联电阻R5后接地，所述的芯片U6的23号端接地，

所述的芯片U6的35号端接地，所述的芯片U6的23号端连接工作电压3V3，所述的芯片U6的44号端串联电阻R2后接地；

所述的芯片U6的11号端连接无线通信接收模块U5的3号端，所述的芯片U6的12号端连接无线通信接收模块U5的4号端，所述的芯片U6的15号端连接无线通信接收模块U5的5号端，所述的芯片U6的17号端连接无线通信接收模块U5的6号端，所述的芯片U6的16号端连接无线通信接收模块U5的7号端，所述的芯片U6的13号端连接无线通信接收模块U5的8号端，

所述的芯片U6的29号端连接电阻R7的一端，所述的电阻R7的另一端连接电阻R6的一端与三极管Q1的基极b，所述的电阻R6的另一端连接三极管Q1的集电极c后接地，所述的三极管Q1的发射极e连接二极管D1的正极与蜂鸣器B1的一端，所述的二极管D1的负极连接蜂鸣器B1的另一端与工作电压VCC3.3；

所述的工作电压3V3连接电容C26的一端、电容C21的一端、电容C22的一端、电容C23的一端与电容C24的一端，所述的电容C26的另一端连接电容C21另的一端、电容C22的另一端、电容C23的另一端与电容C24的另一端后接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备。

背景技术

目前，已知的刮粪设备以刮板式为主，刮粪板由刮粪板主体，牵引装置，防撞滑轮组成，通过工作人员观察粪便积累程度，判断是否需要清理，如需清理，则人工控制刮粪系统工作一次，清粪开始，由电机牵引绳索，绳索拉动刮粪板主体，使刮粪板沿着粪道运行，直至将粪污推出粪道，从而实现一次粪污清理。但在刮除粪污过程中会出现清理不彻底（在清理过程中刮粪板与地面存在倾角，导致清理不彻底）的情况，即使工作人员在现场的情况下也只能观察到粪道边缘的情况，而无法观测粪道内部粪污刮净与否，这是潜在的导致刮粪板故障并影响刮粪板使用寿命的因素，第一，如果在粪污清理不彻底的情况下，刮粪板在返回起始位置的过程中可能将粪污带回粪道最里端，造成粪污堆积，严重会导致设备损坏。第二，粪污清理设备不能将粪污彻底清理实际是处于故障状态，如不及时调整维修，将导致粪污长期得不到有效清理，长期下去可能造成刮粪板损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，可以在工人无法观测到的情况下检测潜在故障因素或者故障,在刮粪设备运行过程中实时监控设备是否处于正常的工作状态，并在故障发生时及时将信息反馈给工作人员，达到及时发现及时处理的状态。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种带有故障检测功能的猪舍刮板式清粪设备，牵引绳14穿过横向刮粪板12-1，所述的横向刮粪板12-1内嵌入检测设备11，所述的横向刮粪板12-1垂直连接竖向刮粪板12-2，所述的竖向刮粪板12-2的两个外端设置凸块23，所述的凸块23上连接与横向刮粪板12-1呈锐角的斜向刮粪板12-3，所述的斜向刮粪板12-3的外端设置圆形刮板12-4，所述的圆形刮板12-4与粪道侧壁13紧贴接触，所述的安全区15位于粪道侧壁13外的一块不受猪活动影响的墙壁上。

进一步的，所述的检测设备11包括采集模块、数据处理模块、供电模块Ⅰ与无线通信发送模块，所述的采集模块将信号传输至数据处理模块，所述的数据处理模块将信号传输至无线通信发送模块，所述的供电模块Ⅰ为采集模块、数据处理模块与无线通信发送模块供电，

所述的无线通信接收模块、状态分析模块、报警模块与供电模块Ⅱ为状态分析与报警设备16。

有益效果：

1.本实用新型可在工作人员观察不到的地方发现故障并预警，排除了潜在故障的可能。

2.本实用新型提高了污粪清理设备的可靠性以及使用寿命。

3.本实用新型的电子器件及移动电源可随时更换，安装方便，操作简单。

4.本实用新型所使用的电子元器件均已成熟，设备造价低，使用寿命长。

附图说明：

附图1是本实用新型的逻辑信号流程图。

附图2是本实用新型的结构示意图。

附图3是本实用新型（a）数据处理模块的电路图，（b）采集模块的电路图，（c）无线通信发送模块的电路图，（d）电容组C11-C16的电路图。

附图4是本实用新型（a）状态分析模块的电路图，（b）无线通信接收模块的电路图，（c）警报模块的电路图，（d）电容组C21-C26的电路图。

具体实施方式：

所述的安全区15位于粪道侧壁13外的一块不受猪活动影响的墙壁上，所述的状态分析与警报设备16与检测设备11是配合工作，状态分析与警报设备16位于安全区内，检测设备11位于刮粪板上。

所述的无线通信接收模块、状态分析模块、报警模块与供电模块Ⅱ为状态分析与报警设备16。

进一步的，所述的数据处理模块包括芯片U3，所述的芯片U3的1号端串联电阻R9后连接工作电压3V3，所述的芯片U3的3号端连接晶振Y1的一端与电容C7的一端，所述的芯片U3的4号端连接晶振Y1的另一端与电容C8的一端，所述的电容C7的另一端连接电容C8的另一端后接地，

所述的芯片U3的9号端串联电阻R13后连接工作电压3V3，所述的芯片U3的20号端串联电阻R14后接地，所述的芯片U3的23号端接地，

所述的芯片U3的35号端接地，所述的芯片U3的23号端连接工作电压3V3，所述的芯片U3的44号端串联电阻R14后接地；

所述的芯片U3的42号端连接姿态检测传感芯片U4的3号端，所述的芯片U3的43号端连接姿态检测传感芯片U4的4号端，

进一步的，所述的状态分析模块包括芯片U6所述的芯片U6的1号端串联电阻R1后连接工作电压3V3，所述的芯片U6的3号端连接晶振Y2的一端与电容C17的一端，所述的芯片U6的4号端连接晶振Y2的另一端与电容C18的一端，所述的电容C17的另一端连接电容C18的另一端后接地，

所述的芯片U6的9号端串联电阻R4后连接工作电压3V3，所述的芯片U6的20号端串联电阻R5后接地，所述的芯片U6的23号端接地，

所述的芯片U6的35号端接地，所述的芯片U6的23号端连接工作电压3V3，所述的芯片U6的44号端串联电阻R2后接地；

将检测设备11安装在刮粪板12上。

将状态分析与报警设备16安装在安全区15内。

首先，清粪开始，由牵引绳14拉动刮粪板12沿着粪道侧壁13前行，检测设备11和状态分析及警报设备16开始工作;

然后，如图1所示：采集模块3在刮粪板主体12行进过程中持续采集其姿态信息并将信息发生至数据处理模块4。

数据处理模块4将采集模块3发来的信息进行数据处理得到当前状态下刮粪板主体10与地面之间的夹角，并将该夹角数据发送至无线通信发送模块5，经由无线通信发送模块5将该数据以无线传输的方式发送至状态分析及警报设备2中的无线通信接收模块6。

无线通信接收模块6接收由无线通信发送模块5发来的信息，并将该信息发送至状态分析模块7，判断该角度是否在刮粪板主体12正常工作时与地面产生角度的范围内，如果传送来的角度超出正常范围，则向警报模块8发出响起警报指令，警报模块8收到指令发出警报，由工作人员及时进行调整维修。

所述刮粪板主体用于污粪清理；

检测设备安装在刮粪板主体上用于检测刮粪板运行状态；

状态分析及警报设备安装在安全区，用于分析刮粪板运行状态是否正常。

刮粪板主体为市场上任意一款刮板式污粪清理设备。

检测设备包括采集模块、无线通信发送模块、数据处理模块，供电模块，其中：

采集模块与数据处理模块连接，用于将采集模块获得的姿态信息发送至数据处理模块；

数据处理模块用于处理从采集模块传的信息以获得刮粪板当前状态与地面夹角；

无线通信发送模块与数据处理模块连接，用于将处理好的数据发送至状态分析与警报设备；

供电模块与数据处理模块连接，用于给采集模块、数据处理模块、无线通信发送模块供电；

状态分析及警报设备包括：无线通信接收模块、状态分析模块、警报模块、供电模块，其中：

无线通信接收模块与状态分析模块连接，用于接收由检测设备发来的数据并将数据发送至状态分析模块；

状态分析模块与警报模块相连，用于将分析无线通信接收模块传来的信息并判断刮粪板当前状态是否为故障状态，如果为故障状态则向警报模块发出响起警报指令；

警报模块用于发出警报，当接收到来自状态分析模块发来的响起警报指令则响起警报；

供电模块与状态分析模块连接，用于给无线通信接收模块、状态分析模块、警报模块供电。

采集模块，通过加速度传感器采集刮粪板运行时的姿态信息并将信息发送至数据处理模块。

数据处理模块用于将采集模块传送来的信息进行数据处理进而得到当前运行状态下刮粪板出现的偏角，然后将偏角数据发送至无线通信发送模块。

无线通信发送模块用于将数据处理模块发来的信息传送无线传输至状态分析与警报设备。

无线通信接收模块用于将无线通信发送模块发来的信息。

状态分析模块用于将无线通信接收模块发来的信息进行分析，判断当前状态下的刮粪板是否为故障状态，如果为故障状态则向警报发出响起警报指令。

警报模块用于发起警报，当状态分析模块发来响起警报指令则发出警报。

供电模块为两个电池组，分别为检测设备中各模块和状态分析与警报设备中各模块供电。

值得一提的是刮粪板主体12可以是多种类型，不限定为图2类型，且图3和图4中所标记的模块分别对应图1中各模块，各模块中传感器型号不限定为图3和图4中型号，本实施例中选用型号如图3和图4所示，具体实施方式描述以图1为主，具体传感器部分不再赘述。

工作流程：清粪开始，由牵引绳14拉动刮粪板12沿着粪道侧壁13前行，检测设备11和状态分析及警报设备16开始工作。采集模块在刮粪板主体12行进过程中持续采集其姿态信息并将信息发生至数据处理模块。

数据处理模块将采集模块发来的信息进行数据处理得到当前状态下刮粪板主体10与地面之间的夹角，并将该夹角数据发送至无线通信发送模块5，经由无线通信发送模块将该数据以无线传输的方式发送至状态分析及警报设备中的无线通信接收模块。

无线通信接收模块接收由无线通信发送模块发来的信息，并将该信息发送至状态分析模块，判断该角度是否在刮粪板主体12正常工作时与地面产生角度的范围内，如果传送来的角度超出正常范围，则向警报模块8发出响起警报指令，警报模块收到指令发出警报，由工作人员及时进行调整维修。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

设计图

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