淺析智能化技術在生豬養殖中的應用

趙許平，李莉，趙秀淵，裴彤

（河南省畜牧業信息中心，河南 鄭州 450008）

智能化養豬作為現代畜牧業的標志之一，在畜牧業生產上起著至關重要的作用。智能化養豬把工業上智能制造的理念遷移到養豬業，圍繞養豬產業鏈構建更廣泛的網絡化平臺，在此平臺基礎上可以更廣泛地協同集成各類軟硬件和最新技術，從而基于養豬產業生產等多場景開發相應的產品和服務，帶動整個產業的轉型升級。隨著信息技術、自動化技術等高新科技的快速發展，極大地促進了生豬養殖模式的進步。利用一些智能識別管理技術，根據生產實際需要進行變量投入的精準管理生產模式，精準養殖模式便是其中的重要方面之一。通過智能技術對養殖個體、群體、環境等信息進行精準采集，為養殖者提供科學養殖的決策支持，實現生豬智能養殖的目標。

1 FIRE全自動種豬生產性能測定

FIRE（Feed Intake Recording Equipment）全自動種豬生產性能測定利用RFID電子耳牌的識別技術，從一個群體中識別出每一個個體，并對識別出的個體進行測定和記錄。FIRE 系統通過被動方式獲取測定數據，系統在獲得測定豬采食量和體質量數據時完全不干擾測定豬的正常生活方式，因此所獲得的測定數據非常接近于實際生產狀況下的豬生長模式。FIRE獲得的測定數據可以認為是實際生產狀況下的生產數據，FIRE 的測定數據也可直接用于生產實際，如種豬選擇或選育，或用于計算生產中豬生長發育曲線。由于FIRE 系統能取得連續的體質量記錄，因而為種豬選育提供了一個新的重要的選擇指標，即任何生長階段的日增重和飼料報酬。育種工作者可以通過FIRE 系統所獲得的測定數據，對不同測定豬的任何生長階段的日增重和飼料報酬數據進行比較，從中選擇理想的種豬。另外，利用智能稱重、智能測溫等技術，對生豬生長狀態進行實時監測，飼養者及時掌握生豬生長情況，及時采取相應的管理措施，提高養殖效益。

RFID（Radio Frequency IDentification）技術，即射頻識別，是利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸傳遞信息的一種技術。RFID主要由電子標簽、天線、閱讀器3部分組成。電子標簽是RFID的核心，并且每個電子標簽具有全球惟一的識別號。電子耳牌和天線的穩定性是個體精確管理的前提，如果電子耳牌不穩定，種豬的信息成為空白，系統無法對種豬進行飼喂。遵循農業部“一畜一標”的要求，為每只豬佩戴RFID 電子耳牌，并為其建立電子檔案。對進入測定站的豬只個體通過RFID電子耳牌實現快速識別，系統可以實時記錄和統計每頭豬的體質量，實現對豬只個體的自動監控和精準養殖。同時，對整場豬群的體質量進行分析和出欄預測，科學地指導豬場和屠宰場的生產計劃，減少資源浪費。自動化的種豬生產性能測定可以通過自動化個體飼喂管理，幫助種豬場提高測定的準確性和可靠性，更科學地指導育種生產管理和遺傳改良。

2 Web Service 技術

Web Services 是在開放互聯網基礎上逐步建立并發展起來的，使原來互相孤立的站點能夠實現資源共享、信息通信的一種接口技術，在網絡中因應用戶的身份權限和標準協議，為客戶端提供服務以及基于服務的接口。采用基于Web Services 來實現RFID 信息管理系統，可使企業服務器安全快速地獲取RFID 電子標簽信息以及各松散養殖環境的數據集成，及時分析和管理企業的養殖過程，實現對各個養殖環境實時養殖數據的快速獲取，將這些分散養殖環境的數據進行統一匯總、分析和管理，為企業高層和養殖人員提供統一的管理接口。為了應對大規模養殖企業在不同養殖領域的具體需求，實現規?；腞FID 智能養豬管理系統，就必須結合Web Services 網絡技術，通過互聯網實現養殖企業各分散養殖環境的信息交互和集成管理的應用需求，采用不同的子系統來實現豬群的智能養殖。

3 計算機視覺技術

計算機視覺技術是基于信號和圖像處理、概率統計、計算幾何、機器學習、神經網絡等技術，通過計算機處理視覺信息。計算機視覺技術顯著改變了人與世界的交互方式，可完成突破人類視覺局限的任務。計算機視覺技術可通過識別豬的體型、外貌、面部等特征細節，提取每頭豬的特征，實現精準識別和定位每頭豬。人工觀察豬的行為存在費時費力、干預豬生活環境、難以實時監控等缺點。計算機視覺技術可以估計豬只的飲水量，識別豬只飲水行為，較好區分飲水狀態和非飲水狀態，可以連續識別和跟蹤斷奶仔豬的活動。在豬運動信息方面，通過計算機視覺技術對豬的進食、飲水、躺臥、走動、排泄行為進行識別，研究結果表明，計算機視覺可有效獲取豬運動信息，能夠滿足長時間、大數據量的運動信息計算，與人工識別的結果吻合程度較高。采用計算機視覺技術監測豬只采食、飲水狀態、攻擊行為、過度爬跨、母豬分娩、豬群活動、環境舒適度等，可為精準投喂提供依據，并可提高豬的福利飼養。目前來看，計算機視覺技術在養豬上的應用大多數還處于探索階段，但在未來，隨著技術的不斷成熟和與產業的深度融合，計算機視覺技術必將為養豬業帶來一場變革。

4 精準飼喂管理技術

以精準、高效、個性化定制為主要特征，根據動物營養、生長狀態、生長環境、效益目標等多種因素，形成針對不同養殖對象的飼喂配方和飼喂方案。以自動分階段飼養為例，簡單介紹下精準飼喂管理的模式。把豬場分為兩個部分：采食區和飲水區，并且在采食區和飲水區之間安裝了具有體質量分類功能的個體秤。采食區的生長育肥豬可以自由進入飲水區，但飲水區的生長育肥豬必須通過個體秤才能進入采食區。個體秤可以根據豬的體質量將豬分為2～4欄，并根據測定秤獲得的數據，可以清楚知道每欄有多少頭豬，以及其真實的平均體質量，并給不同體質量的豬欄投放不同生長階段的飼料，從而實現精確的分階段飼養。自動分階段飼養會使豬在分階段飼養中飼料轉換更有效。飼料完全配合豬的生長速度，既不會因為飼料營養物質不足而影響豬的生長發育速度，也不會因為飼料中營養物質過剩而造成浪費，這大大節省了飼料成本和減少了對環境的污染。對不同體質量的豬喂以不同營養的飼料，這樣可以使體質量較輕的豬增加生長速度，對體質量較大的豬則追求更好的飼料報酬。通過調整飼料中的營養成分，更容易使生豬達到預計出欄重量，從而實現精確飼養的目的。自動分階段飼養系統還提供了豬的生長曲線，管理員可以獲得各欄的平均日增重數據，由此可以預計達到出欄體質量的天數和頭數，為經營銷售工作做好長期或短期的計劃。

5 豬舍環境監測技術

穩定舒適的生活環境是動物健康和福利以及獲得更安全、更優質的產品的前提，因此，調控舍內環境（氨氣水平、灰塵、濕度、溫度等），管理食物和水的攝入以及其他對生產力至關重要的任何事情是非常關鍵的。通常，使用傳感器測量豬舍內水的消耗量、溫濕度、氣壓、二氧化碳和氨氣水平等，測量的數據被發送到處理數據的中央計算機，結果以精美的圖表顯示并可根據用戶要求進行配置。用戶可以讀取圖表中應包含哪些參數以及數據應顯示的時間段，還可以基于實時傳感器數據設置警報并在發生事故時采取緊急措施。此外，監測豬舍氣壓對豬群安全也尤為重要。豬場的入口閘門可分成幾個正壓力下降的區域，以防止當工作人員、動物或飼料進出時，傳染源進入動物體內。如果氣壓設置是錯誤的，豬場可能面臨生物安全的風險。通過對豬舍環境氣候管理進行研究，可以為進一步改善肉品質量奠定基礎。

6 小結

智能養豬是大數據、人工智能、互聯網、物聯網等信息技術在養豬上的整合，在數據采集、數據分析和決策控制等方面賦予機器學習能力，并使各種數據信息互連，形成一個協調高效的自動化系統，部分替代人的思維進行智慧管理。隨著人工智能技術的突破和低成本云基礎設施的布設，智能化養豬已成為可能，并逐步應用于養豬生產。新技術的飛速發展日新月異，這需要我們養豬從業者順應潮流，在緊跟時代發展的同時也要助力新技術的成熟。智能化養豬相關技術的推進對我國養豬業健康化、標準化、福利化、精確化等都具有重要意義。