樓房養豬智能化設備應用

金 鑫

（青島科創信達科技有限公司，山東 青島 266100）

1 關于樓房養豬

1.1 樓房養豬的發展

養殖業一直是我國農業的支柱產業，集約化、智能化是現代養殖業發展的方向，而隨著規模化養殖業的發展，對于土地的需求也越來越多，養殖業的發展也是從傳統的平房養殖轉移到立體樓房養殖，而在樓房養殖的發展過程中也是經歷了平層疊加的探索以及集中通風樓房的創新，目前樓房養殖還處于不斷探索不斷創新的發展過程中。養豬的模式發展過程如圖1所示。

圖1 養豬模式的發展

1.2 樓房養豬的優勢

樓房養豬之所以會受到越來越多人的關注，主要是其有太多的優勢值得從業者去探索，主要體現在如下幾個方面。

（1）更智能：集約化的建設，各種智能化設備應用更加便捷，包括智能環控、精準飼喂及AI監控等智能化、信息化的設備助力樓房養豬健康發展；

（2）更環保：養殖環境集中處理，廢氣，糞便無論是監測還是處理都更加方便；

（3）更高效：減少了對于土地的依賴，占地面積小，單位面積產出大，隔離防疫更科學；

（4）更標準：集約化管理，跨界企業包括房地產，高科技企業的介入加速標準化建設；

（5）更節能：樓房建筑在保溫密封方面做得非常好，而且集中通風模式風機可以協同工作，更加高效節能。

1.3 樓房養殖的痛點

雖然樓房養豬有諸多優點，也有很多痛點亟需解決。

（1）設備：各個樓層之間相互隔離，但是各個樓層設備運行狀態，參數設置，報警信息相互影響；

（2）通風：多單元、多品種養殖模式，養殖參數不同又相互影響、互相制約，如何精密通風是一個很難的問題；

（3）經驗不足：樓房養豬作為一種新興的養殖模式，缺乏專業人才，又缺乏養殖經驗，只能摸索；

（4）噪聲：集中通風，風機匯集到一個點，如何消除噪聲已經是個很大問題。

還有很多其他問題需要從業者不斷去解決，養殖模式由平層變成立體，設備如何維護保養困擾著豬場經營者，雖然隔離防疫更加科學，但是如此集中的養殖規模，構建完善的生物安全體系卻是非常困難，還有養殖成本控制，建筑結構維保等等諸多問題。

2 智能化裝備在樓房養豬中的應用

傳統養殖，主要依靠飼養員的肉眼觀察與經驗來判斷，很難做到對所有個體信息的實時、精準監控。樓房養豬有諸多痛點，可以借助智能化的方式解決。通過智能化設備和大數據分析，實現遠程實時監控每頭豬的情況，通過大數據分析建立數字化養殖數據庫，實現數字化養殖，更加高效。

利用物聯網、人工智能、無模型自適應算法等技術解決了樓房養殖中的諸多痛點，同時為養殖企業輸出高品質產品。主要體現在如圖2的智能化設備的應用。

圖2 智能樓房養殖系統

圖3為智能樓房系統架構，把系統分為如下幾個層級：每個單元，樓頂主控，云平臺。

圖3 智能樓房系統架構

（1）每個單元配備如下智能化設備：①智能裝備：智能環控、智能飼喂、AI監控、智能料線、刮糞等智能化設備；②傳感器：溫度、濕度、CO2、風速、靜壓等傳感器感知環境信息；③消耗數據：水、電和飼料等的消耗數據統計。這些智能化設備構成了每個單元的基礎設施，可以有效優化人工效率，降本增效，并提高安全等級。

（2）樓頂主控：智能環控主機管理交互每一臺從機，根據各個從機的狀態運用無模型自適應算法控制樓頂風機群。

（3）云平臺：所有智能化的設備信息統一上報到云平臺，云平臺會有相應的數據展示，數據分析等，另外還有手機端App可以隨時隨地掌控養殖場的數據。

2.1 智能環控

環控通風是智慧養殖的核心，也是決定養殖成敗的關鍵因素，對于樓房養豬來講，環控尤為關鍵，對于樓房養豬來說多品種、多單元、多參數的養殖模式，特別是集中通風的樓房，由于風井結構的特殊模式，多個單元互相影響，決定了做好樓房養殖的通風非常關鍵，也是必須要做好的工作。

通過對于樓房通風的風量、風速的模擬來看，各項數據差異明顯（見圖4、圖5）。

圖4 風量差異

圖5 風速靜壓差異

針對如上問題，利用無模型自適應算法，采用主控和分控組合模式構建整體樓房智能通風控制。分控為樓層各單元信息采集控制器，主要采集各單元溫度、濕度、風速等舍內信息，同時控制單元進出風窗的張開度大小、濕簾啟動、舍內擾流風機等設備維持小單元舍內環境，為豬只提供適宜的生存環境（見圖6）。

圖6 環控核心算法

2.2 智能飼喂

如何降低養殖成本、降低疫情風險、提高飼料利用率、提高母豬生產效率是生豬養殖業亟需解決的問題。智能飼喂通過小科智能飼喂引擎（圖7），閾值精準飼喂引擎，實現精準的飼喂管理與數據采集，針對不同的個體差異制定個性化的飼喂管理曲線，實現最大化的生產效率。精準飼喂主要體現在如下幾個部分。

圖7 小科飼喂引擎

2.2.1 建立個體日齡飼喂模型

系統可以建立整個養殖周期的飼喂模型，根據日齡變化生成飼喂曲線，通過預設每個最小飼養單元的存欄量從而計算出每個單元的總飼喂量；系統可以預設餐次曲線和飼喂比例，通過精細化的飼養管理實現精準飼喂達到最優飼喂效果；系統關聯死淘數據，自行計算飼喂總量并進行調整。

2.2.2 個體生長健康狀況管理系統

系統可根據個體健康情況、個體增重情況、疫病情況以及現場環境狀態從而針對最小單元進行飼喂量的微調，可以有效地控制個體在最佳的生長曲線，使每頭豬只都能達到最優的生產性能。

2.2.3 多因子自優化飼喂系統

針對個體飼喂精準的飼喂數據計量，可以有效地監管動物的健康狀態，并且系統可以關聯飲水量的數據，自動計算水料比，建立飼喂量分布曲線；系統可以根據飼喂量分布曲線，環境信息數據，環境數據等多個影響因子的數據，通過算法自動優化飼喂曲線模型，真正做到精準飼喂。

2.3 生物安全

生物安全對于樓房養豬來說極為關鍵，尤其針對于非洲豬瘟這種烈性傳染病，及時發現存在的危險因素并且實時有效的隔離是防范的要點。智能AI生物安全監測系統，通過安裝智能裝備以及場內攝像頭，針對入場的車輛、人員、物品、以及場區內的人車物以及流程管理進行實時監控，及時檢測外圍出現的人、車、動物等關鍵信息，通過小科愛牧O2S大數據平臺展示并及時報警，排除潛在因素，提高生物安全等級（圖8）。

圖8 生物安全體系

2.4 大數據平臺

數據上云一站式解決方案如圖9所示。

圖9 數據上云一站式解決方案

2.4.1 智能化與信息化有效結合助力企業數字化轉型

養殖企業數字化轉型已經是必然的趨勢，智能化解決現場管理難題的同時將數據同步上傳到云端，結合必要的人工錄入數據，企業可將所有的數據進行云端處理，實現無紙化辦公，數據的積累會幫助企業進行日常報表以及管理的優化升級，以及決策支撐，降低企業運營風險，實現品牌賦能。

2.4.2 智能化預警系統

預警系統作為養殖過程風險控制的重要一環，可以讓風險提前被感知并得到有效處理，平臺基于多種養殖模型，采用多級別，階梯式告警，劃分告警級別，細分告警內容，保證養殖人員在第一時間了解到養殖的問題所在，并能根據告警信息準確的定位問題，縮短問題解決時間，從而保證生物的健康狀況，極大地減少養殖風險，保證生物資產的安全。

2.4.3 數字化養殖經驗，實現近似無人化養殖

平臺為用戶存儲養殖策略，以保證在不同的養殖策略能得到有效地調整，引導養殖經驗從言傳身教向數據化轉變，結合特征提取等算法，對養殖經驗數字化，采用因子分析尋找養殖策略與環境信息，天氣狀況、氣候差異、地域條件之間的關聯性，不斷地進行技術迭代和鏈路補全。從而在生豬生產的全生命周期，為用戶提供精準有效的管理策略調整。優化生產流程，從傳統的人管設備，轉變為管理者提出目標，目標決定策略，策略管理設備，再通過多因子的干預，逐步實現無人化養殖。

3 樓房養殖智能化的發展

樓房養豬作為一種新興的養殖模式正在不斷發展，智能樓房養殖系統可以將物聯網智能化感知、信息傳輸和智能控制技術與傳統養殖工藝結合起來，利用先進的智能硬件，傳感器技術，數字信息傳輸技術，物聯網大數據智能分析技術，圍繞樓房養殖生產和管理環節設計而成的智能自動化養殖系統。利用物聯網、人工智能、云計算等先進的技術結合傳統的養殖，不斷針對當前遇到的各種問題優化迭代升級，樓房養豬將會是未來發展的一個重要的方向。