母豬智能化精確飼喂系統的原理與應用

李日華 覃榮剛 韋麗嬌 黃月芹 李明

【關鍵詞】智能化;飼養系統;無線射頻

【中圖分類號】S828 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）05-0063-03

0 引言

我國是養豬大國，但母豬年產斷奶仔豬數（PSY）的水平逐年下降，整體效益低下，與歐美等發達國家存在很大的差距。從相關數據分析，其根本原因是母豬飼養與管理不到位。母豬是養殖場重要的生產來源，是養豬業的根本，在養殖場中的重要地位是其他生產因素無法替代的。因此，要想提高養殖場的生產效益及整體經濟水平，就要提高母豬的生產率。近年來，隨著人工智能技術及互聯網技術不斷進步，越來越多的智能技術、智能設備及先進的科技成果逐步運用到各大養殖場，母豬的生產效率有了一定程度的提高，飼養管理也更加科學、合理。母豬智能化精確飼喂系統在集約化、規?；B殖領域進一步推廣應用，它能夠確保飼養管理的科學性，飼料投喂的精確性，能夠及時自動鑒定、隔離發情母豬，及時有效分離問題母豬，整個過程實現自動化、智能化，有效降低人工勞動強度，提高生產效率[1]。

1 應用背景

20世紀80年代，母豬限位欄飼養在中大型養殖場和集約化的規模豬場得到廣泛應用，一些初具規模的家庭農場也有運用。國家環保政策也間接推動了這種飼養方式的發展，當這種飼養方式被廣大養殖者接受后，隨之而來的問題也出現了，國內外的專家都對限位欄飼養母豬提出了質疑，人們發現這種飼養方式使母豬缺乏鍛煉，體質變得越來越差，并對實質性臟器有一定的損害，由于衛生條件差，所以生殖系統易受到病菌感染，容易發生母豬流產及子宮內膜炎等疾病，同時由于限位，所以母豬行動受限，孤獨、神經質行為時常發生，這對母豬造成了一定的心理傷害，母豬身心健康難以保證，使得養豬場母豬淘汰率在35%以上，母豬使用年限大大縮短[2]。傳統限位欄養殖技術對母豬造成的危害已成為嚴重影響養豬業健康發展的主要因素，因此近現代西方發達國家逐漸摒棄這種養殖模式，尋求更為科學、高效的養殖方式。近年來，隨著人工智能及互聯網的迅猛發展，各類人工智能及自動化設備逐步出現在養豬場中，特別是大型規?；B殖場，采用了自動化、智能化喂養。據數據顯示，歐美國家已有超過60%的母豬實現自動化、智能化精確飼喂，喂養過程無任何人工干預，大量減少因人類接觸而產生的疾病與流感。由于群養，母豬活動范圍變大，運動量加大，心情變得愉悅，母豬的身心健康得到保證，體質增強，生產性能得到顯著提升，使用年限也大大增長。目前，國外有不少公司研發母豬智能化精確飼喂系統，如德國BigDutchman公司、荷蘭睿保樂公司、美國Osboren公司及奧地利Schauer公司等[3]，這些公司研發的養殖設備雖然技術較為成熟，但是設備昂貴，使用條件也較為苛刻，我國很多養殖企業難以擔負這些昂貴的費用，同時有不少運用難題。因此，本文基于國內目前母豬養殖過程中遇到的實際困難，設計出一款適合我國養殖國情、低成本的母豬智能化精確飼喂系統。該系統不僅成本低，還可以節省勞動力、提高養殖場生產效率，能夠維護母豬的身心健康，滿足母豬不同生理狀態的特性和復雜性飼喂方式的要求，具有廣闊的運用前景。

2 系統總體設計及原理

母豬智能化精確飼喂系統涉及RFID射頻識別技術、PLC程序控制技術、互聯網信息、數據庫管理等多種先進技術，除了融合先進科技外，該系統平臺還結合母豬生長特性研究出符合母豬生產、管理的豬場智能化管理平臺。該系統包括精準飼喂模塊、發情鑒定自動分離模塊、信息管理模塊三大智能模塊。無線射頻識別技術為每一頭母豬建立身份檔案，“一豬一標”，母豬進入無線射頻識別區域即可自動識別母豬身份，調出該母豬的檔案。紅外傳感器及稱重傳感器在母豬采食過程中完成母豬體溫測量和體重測量，并向系統上傳該母豬的體溫及體重，以此為依據判斷母豬健康狀況。使用全機械的入口門控制實現母豬的隔離飼喂，當待采食母豬靠近入口時，系統檢測到母豬身份信息，進門口打開，豬只進入后，進門口關閉，其他母豬靠近進門口時系統顯示已有豬只采食，進門口感應器不響應，因此不能進入飼喂站進行采食，而飼喂站中的母豬可以安心采食，不受其他豬只影響。系統根據母豬的體重及檔案信息自動計算出科學合理的飼喂量，采用直線輸送的絞龍式送料機構與PLC控制技術相結合，實現飼料的精準投放。同時，飼養員也可以通過操作觸摸屏，通過修改飼喂信息和飼喂參數進行精確飼喂。母豬智能化精準飼喂裝置如圖1所示。

2.1 飼喂系統

建立每頭母豬的檔案信息，方便系統統一管理。系統為每一頭母豬配置無線射頻電子耳標，“一豬一標”，通過系統的無線傳感器對每頭母豬進行身份識別，母豬進入檢測范圍內就被系統傳感器所識別[4]。每個單體飼喂站滿足豬只的采食數量可以根據系統進行設定，一般設定為50頭母豬。當母豬靠近飼喂站后，系統識別到有母豬需要采食，飼喂站門自動打開，采食母豬進入，母豬進入后飼喂站門自動上鎖，外面的豬只無法進入，不影響站內豬只采食。母豬進入飼喂站后，通過紅外體溫感應傳感器自動測量體溫，通過自動測重秤測量體重，然后將該母豬的體溫及體重數據通過網絡自動上傳到系統，系統根據檢測到的數據判斷該母豬身體狀況是否正常，同時通過無線射頻耳標快速調出該母豬的相關檔案信息，比如無線射頻ID號、背膘情況、是否屬于妊娠期等，系統以保證母豬理想體型為最優原則，以該ID號母豬相關信息為輸入條件自動計算出該母豬該次飼料投料量及飲水量，下料器根據系統內每頭母豬的不同喂料信息，通過PLC控制將系統計算好的飼料量及飲水量投放給相應的母豬，當母豬采食完成后，系統會通過秤重喂料槽中剩余的飼料，以剩余飼料量來修正該母豬的喂料公式，確保下次投料更加合理精確。為防止母豬采食完成后在站內躺臥，飼喂站內還設計了“防躺桿”，母豬采食完成后因“防躺桿”的存在無法躺臥而離開飼喂站，飼喂站出口門鎖打開，下一頭母豬進入飼喂站采食。當系統在采食時間內重復檢測到相同耳標，即已經采食完成的母豬再次靠近飼喂站時，系統提示識別錯誤，飼喂站進門不打開，防止母豬進入重復采食。飼料投喂系統采用“儲料塔+自動送料+自動喂料+信息管理系統”的自動供料、自動飼喂模式，從儲物料塔到飼喂料槽，采用密封式管道自動下料輸送飼料，實現飼料計算配制、飼料供給自動化、管理自動化。每頭豬每日飼料投喂量能自動傳輸到控制系統中心，數據采用報表或圖表的形式顯示，所有生產數據曲線、飼料投放量曲線都可顯示在控制系統中心或飼養人員手機上，方便企業飼養管理人員根據飼喂曲線隨時隨地判斷母豬飲食、生長是否正常，并及時進行處理。飼喂站工作流程如圖2所示。

2.2 發情鑒定、自動分離系統

母豬發情簽定的原理主要是根據母豬一日探望公豬的次數及探望持續時間來決定，探望次數采用傳感器測試完成，探望1次，傳感器響應1次，系統會自動累計探望的次數及計算每次探望的持續時間，當探望次數及累計探望時間到達一定上限時，系統自動判斷該母豬進入發情期。發情鑒定隔離是在母豬吃料的同時進行隔離，當母豬被判斷已進入發情期，該母豬采食完成后，自動分離器第二通道打開，自動引導該母豬進入小圈等待配種。在飼喂站內，系統可根據識別到的體溫、采食、發情等報告，自動判斷該母豬是否需要隔離，將發情母豬、妊娠母豬、臨產母豬、接種免疫母豬、病豬、無耳標等異常母豬自動分離出來。分離隔離在母豬采食完成后進行，并通過自動噴不同顏色給不同類型問題的母豬進行標記，方便飼養員采取相應措施。

2.3 信息管理系統

母豬智能化精確飼喂系統的實現離不開系統數據的共享、分析處理和整合，需要用互聯網技術及數據庫管理技術快速獲取各個養殖環境的實時養殖數據，通過互聯網技術及數據庫管理技術實現對母豬24 h不間斷實時監控、完成精確的數據采集和計算、完成自動精確投料、自動鑒定和隔離發情母豬、問題母豬。通過系統生成的生長圖表為管理者科學養殖提供精確的數據及決策支持。

3 應用優勢

3.1 保證母豬福利，提高生殖能力及防疫水平

使用該系統最大的受益者是母豬，系統使用的同時廢除了限位欄，給母豬提供了更大的自由活動空間，母豬可以根據自己的喜好結伴相處，可以自行進行交流溝通、相處與游戲，母豬的運動量增大，心情變得愉悅，健康水平得到了很大的提高，動物福利得到了充分保障，具有強健體魄的母豬為生產健康的仔豬奠定了良好的基礎，降低了仔豬的死亡率，提高仔豬量，同時延長了母豬使用年限，真正實現了自動化、福利化養殖母豬[5]。

3.2 實現母豬生產過程自動化控制，提高生產效率

整個母豬飼養、生產過程實現了自動化、智能化。智能化精確飼喂系統采用“儲料塔+自動識別+自動下料+信息管理系統”的自動供料的模式，實現供料、投料自動化;發情鑒定隔離過程不需要人工鑒別、隔離，系統同時還配套了自動報警系統，出現問題自動報警，方便飼養人員及時發現和處理問題。通過各環節產生的數據傳輸、共享，自動繪制出母豬生長變化曲線圖表及數據，實現了對每頭母豬生長質量的自動監控，為管理者提供形象而精確的決策依據。該系統實現了養殖自動化，極大提高了企業飼養人員的管理效率，2人即可管理1個規模為750頭母豬的養殖場，飼養管理人員工作量普遍較小，每天工作時間平均不超過1 h，在整個飼養過程中養殖人員與豬只接觸的時間大大減少，養殖過程中人為干擾因素的影響降到最低，大幅度提高了母豬繁殖效率和養殖場的整體經濟效率[6]。

4 結語

本文針對大規模集約化飼養過程中限位欄對母豬養殖的弊端進行分析，得出限位欄養殖母豬將逐步被智能化養殖設備取代的結論。在此背景下，本文提出采用智能化精確飼喂系統對群養母豬進行自動飼養和全程自動化管理，闡述系統組成及原理，分析其應用優勢。智能化精確飼養系統的運用將大大提高我國母豬養殖的質量及生產效益，增強我國養豬業的競爭力。

參 考 文 獻

[1]聶雁鴻.智能化全自動乳豬料槽——智能豬媽媽在豬場的應用[J].豬業觀察，2014（10）：63-66.

[2]李紅媛.淺析養豬機械設備發展現狀與前景[J].農機化研究，2018（11）：52.

[3]畢月霞.母豬智能化精確飼喂系統的應用[J].畜牧獸醫科學，2020（1）：28-29.

[4]胡圣杰.基于RFID的母豬自動飼喂控制系統的研究[D].武漢：華中農業大學，2008.

[5]EGEA M，LINARES M B，GARRIDO M D，et al.Feeding Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassandme-

atquality[J].MeatSci，2016（1）：78-84.

[6]張榮波，李煥烈.我國養豬機械設備發展概況及前景 [J].養豬，2011（1）：49-53.