畜禽健康養殖中環境監測及預警系統研究

王海森

目前，我國畜產品生產仍存在較嚴重的質量及安全隱患，肉、蛋、奶等畜產品在不同程度上存在抗生素及藥物殘留超標等問題，已成為制約畜牧業持續健康發展的“瓶頸”，不僅導致養殖業的養殖效益下降，造成巨大的經濟損失，還威脅人們的身體健康，釀成嚴重后果。在這種情況下，推行畜禽健康養殖，保證動物養殖過程的健康、安全，生產無污染、無公害的畜產品已成為當務之急，而適宜的環境是發揮品種及飼料優勢的基礎性條件。因此，實時監測畜禽養殖環境，建立合理的預警機制對于促進畜禽健康生長具有積極意義。

1 畜禽健康養殖中信息化技術的應用現狀

隨著畜禽養殖業的進一步發展，目前國外有很多養殖企業已基本上實現了現代化生產管理，先進的生產技術已廣泛用于飼料配方、棚舍消毒和營養平衡等領域，規模效益較為突出。因此，我國養殖業要獲得可持續發展，實現畜禽養殖的信息化與智能化已成為大勢所趨。目前，國內已有多種養殖平臺在養殖實踐中發揮著重要作用，有的養殖平臺擁有多種功能，有的養殖場應用數字化技術（主要有無線射頻識別、智能控制等技術）實現了對豬舍實況的可視化監視、對豬只信息的數字化表達和對豬舍環境的智能化調控。但需要注意的是，目前廣泛采用的禽舍環境監控系統仍采用人工讀卡或有線傳輸等傳統方式進行數據采集，不僅易出現大量監測盲區，還存在精確度低、實時性差、維修難度高和可靠性差等問題，亟需改進。

2 養殖環境監測及預警系統研究

以生豬養殖為例，豬屬于應激性生物，豬舍溫、濕度不利于豬生長時均有可能引發各種疾病，此外光照強度、粉塵及有害氣體濃度等均會影響生豬生長，其中溫度、濕度和光照強度是最為主要的豬舍環境因子，以上述因素作為監測對象研究環境實時監測及預警系統具有一定代表性。

2.1 數據采集及相應處理

豬舍環境數據采集需考慮傳感器節點分布、采集節點實效、節點采集的原始數據與工程數據轉換和數據融合等問題。采用無線傳感器網絡采集環境數據可保證所采集數據的實時性和精確度，無線傳感器網絡節點可遍布養殖場內，形成自組織網絡。環境數據經無線傳感器節點采集后傳送至匯聚節點，之后再通過串口通訊方式與網關進行通訊，此時通訊組件（特指位于服務器的通訊組件）發出讀取數據請求，然后經由網關傳送環境數據至服務器，經相應處理后保存于數據庫。具體步驟如下：①工程數據轉換。由網關傳送至服務器的數據并不是工程數據，須使用轉換公式轉換為環境數據之后才具有實際意義。②數據預處理。③開展數據融合。

2.2 對豬舍內小環境開展實時監測

單個豬舍是客戶端的監測對象，因此需對節點環境值（位于監測豬舍之內）實施數據融合，可采用加權平均法獲得豬舍內小環境的環境值。

2.3 環境預警

為及時發現不適宜環境，進行合理的推理判斷并給出預警信息，需要進行環境預警。而要建立科學、合理的預警機制須考慮的問題較多，重點包括以下幾個方面：其一，必須對豬個體的類型及其生長階段進行區分，并明確其對環境的具體需求；其二，當豬個體處于不適宜環境中時必須考慮其生長過程中可能會出現的不良癥狀以及如何確定推理規則，并使環境因子值與語言變量值相對應。

環境預警包含的內容主要有豬只個體是否適應當前環境、在不適環境下生長豬只有可能疾病及其癥狀以及針對上述問題采用的解決措施等。豬只的適宜環境值通常存在個體差異，當環境不適時（主要指環境因子偏高、過高或過低時）均有可能發生豬病。因此，設計合理的正向模糊推理預警模塊（實現個體與環境信息緊密結合）十分必要。此外，要實現環境監測及預警系統，需由無線傳感器網絡、通訊組件、數據庫系統、環境監測及預警平臺等三大模塊組成系統，并連接無線傳感器網絡（WSN），通過實時監測功能模塊和數據管理功能模塊實現監測預警系統功能。

（編輯：狄慧）