現代樓房養豬智能化環境控制及疾病預防技術概述

初歡歡，林婷婷，張洪亮，秦志華，楊瑞梅，單 虎

（青島農業大學動物醫學院，山東 青島 266109）

1 前言

自非洲豬瘟在我國確診以來，呈現廣而快的傳播趨勢，在我國各個地區全面發生，這給我國生豬養殖行業帶來了巨大損失和打擊，養殖戶們開始關豬場的生物安全，對于豬場的環境控制和疾病預防就顯得尤為重要[1]。

在2019年12月19日，自然資源部、農業農村部發布《關于設施農業用地管理有關問題的通知》，通知內容表示養殖設施允許建設多層建筑，自此，高樓養豬合法化，樓房養殖的概念被提出，越來越多的人意識到樓房養殖將成為養豬產業的大方向。在“樓房養殖的時代”下，建設和維護穩定的生物安全體系是高度集約化的豬舍模式健康發展的必要前提[2]，文章對樓房養殖的概況和樓房內智能化環控、疾病預防技術展開介紹。

2 樓房養殖現狀及痛點

2.1 樓房養殖發展史

傳統模式養豬一般采用平房養殖，但平房養殖存在一些問題。首先，空氣不能對流，平房的養殖空間一般都較小且門窗小，舍內空氣不能形成對流，豬糞便發酵產生的氣體（包括硫化氫、氨氣、二氧化碳等）不容易排出，會導致豬的免疫力下降，誘發各種疾病。其次，平房用水泥澆筑屋頂，舍內的氣溫較難控制到豬適宜的生長溫度，冬天舍內氣溫低、晝夜溫差大，夏天強烈陽光照射后向屋內散發大量熱量導致舍內溫度極高，這些都會影響生豬的健康生長。

樓房養殖是在傳統養殖模式上研究出的新模式，能有效解決我國土地資源緊缺與豬肉需求量增長之間的矛盾。但最初簡單的平層疊加模式，由于環境控制問題不能很好地解決，豬場生物安全體系存在很大風險，為進一步吸取經驗，完善各方面問題，系統成熟的樓房養殖模式成為當今的研究和建設熱點。

2.2 樓房養殖優勢

2.2.1 管理方式智能高效

基于物聯網、云計算技術，由環境監測終端、通訊終端、工控模塊和監控軟件組成，通過感知層對養殖環境實行全面監測，利用傳輸層來傳送信息，使用控制層對養殖環境實現智能調控，包括溫度、濕度、有害氣體等眾多環境因素。對養殖動物進行智能化監控，實時關注動物行為，如有特殊情況能第一時間發現；同時采用智能飼喂系統，對養殖動物進行精準飼喂，有效控制飲水量和采食量，在食欲不振精神狀態不良時，也可以從豬只飲水量和采食量發現異常。

2.2.2 有效處理廢氣和糞污

豬舍的廢氣和糞污是影響豬生長健康的重要因素，廢氣主要來源于豬的糞尿、食物殘渣、呼出的氣體和分泌物；糞污是病原體傳播的重要載體，并且能夠產生有害氣體污染舍內環境，如果不妥善處理這些會影響豬的生長環境，使其抵抗力下降甚至患病，因此樓房養豬的廢氣和糞污處理十分有必要。

廢氣處理較為有效的就是設置過濾系統，在豬舍的排氣系統中加入過濾系統，設置噴淋裝置，在噴淋裝置內添加消毒劑或微生物，大部分有害氣體和粉塵能夠溶于水中，以此解決廢氣排放的問題，保證舍內氣體流通且成分安全[3]。

對于糞污的處理應根據不同樓層進行不同的規劃，在清糞時要及時單獨清出，不能與污水混合排出，使用漏糞板（漏縫）地板能夠減少人工清糞的麻煩；生產區排出的糞污需要進行統一處理，通常采用厭氧生物處理模式、氧化塘處理模式等，根據養殖場的占地面積、土地消納能力選取合適的處理方式，按照無害化的原則進行處理，糞便處理過程中強化了消毒、隔離的措施，以防場內疾病產生交叉傳播，糞污的存放池、發酵池等其他貯存設備做好防漏處理，防止產生污染周邊土壤和地下水的情況。無論采取哪種糞污處理方式，都能較好保證糞污排放達標。

2.2.3 防疫效果更好

樓房養殖的占地要比以往養殖模式的占地小，對于養殖戶來說，外圍需要防控的范圍也相應地減少，更有理由使豬場做好外圍環境防控。樓房內有統一的出入口，嚴格進行封閉式管理，樓房各層獨立相互不交叉，凈道、污道相互分離，能夠有效地阻隔病菌的傳染。在此基礎上，進行統一的防疫，如采用噴頭式消毒，保證舍內環境合格，并給動物進行統一免疫，多方面同時進行防疫。

2.2.4 養殖標準化程度高

樓房養殖的規模要大于傳統養殖模式，飼養量和飼養密度也大，更具有規模效益優勢，減少了轉群的麻煩，非常適合智能化養殖，可以通過智能化設備進行舍內的統一調控，使養殖方法和環境變得更加標準化；系統科學化的管理，能嚴格控制疾病的預防，對食品安全加以保障，能夠保證生豬質量的統一性，也有效地減少人工成本的投入，采取標準化的養殖技術，不僅易于場內管理，豬的生產效率也得到了提高。

2.2.5 節約用地

我國土地資源緊張，人口和工業相對集中，這對養殖場的選址建立有極大的限制，樓房養豬可以占用更少的土地飼喂更多的豬，相對于傳統模式能夠節約90%～95%的土地，所以樓房養豬在找地困難的問題上有了很大的改善。

2.3 樓房養殖痛點

現階段樓房養殖的發展仍有很多不足，首先，雖然樓房養殖的環境相較于平房養殖模式已經優化很多，基本能夠實現冬暖夏涼，但因為樓房養殖需要分層，不同區的生產模式和養殖模式不同，豬的種類和階段也不同，因此對場區的管控就更需要用心，同時也需要加大對人員的管控力度，嚴格進行生活分區，禁止串區的現象發生。

其次，樓房豬舍的多層結構意味著豬要以垂直方向進行轉運，這對于層間生產線的防疫是一個巨大考驗，必須做到從低生物安全級別區域到高生物安全級別區域全面消毒，建立嚴格的洗消線并采取相應的措施切斷病毒傳播途徑[4]。

養殖場內的軟件設施不夠完善，大部分公司仍然依靠人工管理養殖場，過度依賴專業人才，這就導致在養殖過程中，由于飼養量大、飼養密度高，員工無法第一時間發現豬只異常，且信息交互無法及時互相通知，設備信息的異常警報不能及時發現。

3 智能化樓房養殖系統

針對上述樓房養殖的痛點，我們建立從場區規劃到養殖技術的全方位智能化樓房養殖系統，基于物聯網、云計算技術，由環境監測終端、通訊終端、工控模塊和監控軟件組成，能夠初步實現智能化管理養殖場。

3.1 智能化生物安全管控系統

場區整體規劃和布局應滿足生物安全管控的最高標準。豬場外環境與場區內設立絕對分隔，消毒隔離區、生活區、生產區、生產輔助區等各功能區布局合理清晰，各功能區、各樓層間相對獨立，保證人流、車流、物流、豬流、污物及病死豬流的獨立性、單向行和閉環性。

各功能區間設置智能化管控和門禁系統，安裝視頻監控和物聯網智能控制系統，設置不同目標物的安全等級和管理流程，實現自動識別異常現象并報警或自動決策。

3.2 高效安全的智能化飼養管理模式

以智能化設備和技術代替人員進行飼養管理，將每層豬舍視為1個獨立生產區，采用小單元批次化的飼養模式，做到每批次“全進全出”，每層獨立設置人員、物資、洗消設備等。

采用智能化飼喂系統，精確管控豬飲水采食情況，同時采用熱粉料+無風冷卻技術等滅活技術，保證飼料進場前已滅活病毒。

采用智能化環境控制系統，根據每層的養殖需求和建設特點設置不同的環境參數。采用百萬級空氣過濾系統，完全杜絕外界有害物質的進入；以樓層為單位構建主控+分控的單元化相互獨立且免受干擾的通風系統，保證場區內每層豬舍的最優通風。

3.3 豬病風險預警和養殖綜合評價系統的構建

將養殖各環節通過布設物聯網智能硬件產品，利用大數據、云計算、人工智能等技術進行分析，進行全流程智能化管控和實時決策。包括以下方面。

（1）環境監測

采用智能環控系統調節控制場區環境，包括溫度、濕度、CO2、H2S等；

（2）運動軌跡

采用AI相機采集識別豬只的運動軌跡；

（3）行為體態

采用聲音識別、圖像視頻采集、電子耳標等方式，智能識別生豬個體聲音異常、躺臥等行為、皮膚外貌、體溫等個體信息；

（4）免疫保健

電子錄入豬的免疫保健情況；

（5）生長數據

利用電子耳標等產品錄入豬的日增重、PSY、胎次、體重等個體信息及存欄量、死亡率等整體數據；

（6）消耗等成本數據

通過智能飼喂系統、水電量的智能監測，監測豬水、料消耗情況及水電等成本控制；

（7）財務數據

銷售數據、財務數據的智能接入；

（8）人員信息

學歷、年齡、考勤、考核信息的智能錄入；

（9）設備數據

設備運行信息、維保信息的智能監測。

以上指標均不同程度影響豬只健康和豬場的生產管理水平，通過人工智能和物聯網技術實現風險指標的智能化管理，建立豬病風險預警和養殖綜合評價系統，在各指標出現異常時能夠立即警報和決策分析，實現養殖風險的早預警、早處理。

3.4 豬病智能化診斷系統的構建

針對樓房養殖密度高、養殖人員發現異常情況不及時的情況，建立生豬疫病監測診斷系統，通過建立豬病專家診斷數據庫，將智能化監測的各風險指標進行綜合分析，預測發生某種疾病的概率，并提出治療措施和診斷意見，做到豬病早發現、早決策、早治療。

4 樓房養殖的疾病預防技術

4.1 樓內豬只轉運與生物安全

為保障豬舍內生物安全，在設計和生產中應減少跨層中轉，在豬只流轉工藝設計中盡量做到逐層單向轉運，層間的豬只轉運需要對健康豬、淘汰豬和病死豬進行嚴格區分，不得產生交叉。健康豬的轉運可以以坡道為主，中轉平臺為輔的方式；而淘汰豬和異常豬則需采用專用電梯進行轉運；病死豬尸體要封閉后采用專用電梯或采用死豬管道的方式進行轉運，要特別注意氣溶膠的傳播。

4.2 空氣過濾系統

空氣是豬繁殖與呼吸綜合征、支原體、豬流行性腹瀉等傳染性疾病的重要傳播途徑之一。病原微生物通過吸附到空氣中的懸浮物質進行傳播，這些微型顆粒能夠在空氣中漂浮幾天甚至1個月，而病原體正是附著于這些微粒上（氣溶膠）隨氣流進行散播。因此將空氣過濾系統合理應用于樓房豬舍的新風入口處，能夠有效降低需要依附塵粒傳播的病毒。空氣過濾設備雖然是較為成熟的產品，但應用于豬舍空氣處理時，需要注意結合豬舍的通風模式 、建筑結構、生產模式以及氣候特點做出合理設計，尤其對于樓房養殖的多層建筑來說更需要考慮空氣過濾與豬舍的系統性設計[5]。

4.3 智能洗消烘干

洗消烘干作為當前防病最行之有效的方法，豬場烘干房由于人工控制卻經常出現烘干溫度不達標、烘干時長不合格的問題，智能洗消烘干解決方案可以對車輛類型、車牌進行精準識別，保證每次烘干溫度與時長，并與門禁聯動，將數據實時上報平臺，任何不合格的烘干將立即通知給相關領導，每天的日報推送可以讓領導查閱每一條烘干記錄與詳細烘干數據，杜絕了烘干不合格問題，為防非洲豬瘟提供行動保障。

4.4 豬舍智能化環境控制設備集成應用

整合溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣傳感器等設備，根據接口協議讀取相關的傳感器數據，驅動相關設備調節豬場環境狀況。維持適合生豬健康生長的最佳狀態，根據數據分析結果，進行環境干預，減輕異常環境帶來的損失。

4.5 通風系統設計與生物安全

樓房豬舍內部的熱環境及空氣質量對豬和養殖者的健康都至關重要。合理的通風能夠為舍內豬群提供并保持舒適的環境。它不僅可以引入新風系統為豬只提供新鮮空氣。還可以去除舍內有毒有害氣體、塵埃與病原微生物、以及多余的熱量和濕氣。在樓房豬舍的整體通風設計中，必須注意不同樓層豬舍內部環境的通風規律，并針對不同樓層特點在豬舍通風系統設計以及運行方式上做進一步的調整和優化。目前大部分樓房豬舍采用每層獨立的進出風系統。部分樓房則嘗試采用集中通風的模式，兩種模式的主要區別在于出風是層間獨立的體系還是整體集成的控制。

5 結果與展望

在當今非洲豬瘟防控常態化的形式下，“如何高度整合產業資源，減少傳染病傳播風險”成為養殖業首要解決的問題。現代智能化樓房養殖模式的出現，在生物安全防控和高效智能管理方面顯示出了較大的優勢和潛力，為生豬集約化養殖的發展指明方向，智能化樓房養豬技術及產品的深入開發無疑成為今后行業重要需求和研究熱點。