養(yǎng)豬業(yè)的智慧飼養(yǎng)理念

黃選洋 譯自，Vol.37(2021)，№5/6：30～31

靳文廣 校 王晶晶 審

智慧飼養(yǎng)是將先進技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)來監(jiān)測、模擬和管理動物生產(chǎn)。其目的是隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)的集約化，提高養(yǎng)殖者與單個動物保持聯(lián)系的能力。通過使用智慧飼養(yǎng)技術(shù)，養(yǎng)殖者可以更好地監(jiān)測每個動物的需求，并相應(yīng)地調(diào)整他們的管理方法，從而防止出現(xiàn)健康、福利和管理問題，提高群體健康。大量的智慧飼養(yǎng)技術(shù)可用于養(yǎng)豬業(yè)，特別是傳感和監(jiān)測技術(shù)，如加速度計、壓力墊和測力板、麥克風(fēng)、攝像頭和射頻識別(radio frequency identification，RFID)。

1 傳感和監(jiān)測技術(shù)

加速度計是一種電子傳感器，通過測量運動參數(shù)可以連續(xù)記錄和描述活動數(shù)據(jù)的變化。該設(shè)備相對便宜，可以固定在動物身體的不同部位，如腿、頸部和耳朵。由于飼養(yǎng)條件和豬的探索行為，將這些儀器安裝在動物身上可能會遇到一些挑戰(zhàn)。加速度計可以通過識別母豬姿勢和行走行為的變化用于檢測早期跛行。

壓力墊可分析母豬的步態(tài)模式，提供可靠的跛行指標，如較慢的步行速度、較短的步幅和較長的站立時間。

測力板可以測量腿部的重量分布，并可以通過識別腿部承重的差異評估跛行程度，因為跛行的動物不愿意在受影響的肢體上承受重量。這類測量客觀，而且具有高度的可重復(fù)性。

麥克風(fēng)可用于客觀、無創(chuàng)測量各種飼養(yǎng)環(huán)境中的應(yīng)激識別和疾病監(jiān)測。麥克風(fēng)已被用于檢測應(yīng)激發(fā)聲(如尖叫)，并通過利用音頻監(jiān)控系統(tǒng)中的聲音數(shù)據(jù)識別豬的消耗性疾病。麥克風(fēng)還被用于描述肺部感染引起的咳嗽聲的聲學(xué)特征，來建立一種基于呼吸道疾病聲音特征分析的實時咳嗽分類算法，并客觀地測量與正常呼吸模式的偏差。

數(shù)字視頻跟蹤系統(tǒng)在監(jiān)測豬的生產(chǎn)性能、健康和福利方面價格低廉、可靠且準確。例如，攝像頭可以通過測量維度(如胸圍)、長度和高度等尺寸用于準確評估體重，并根據(jù)豬的休息行為模式測量熱舒適度，例如通過評估堆擠行為了解豬欄內(nèi)豬的空間分布。攝像頭還通過從豬的俯視圖熱圖像中自動提取耳部溫度，有助于評估熱舒適度，當使用紅外溫度計時，它們可以將耳部鼓室區(qū)確定為最佳溫度監(jiān)測區(qū)域，當使用溫度傳感器時，它們可以將耳朵和腰部區(qū)域確定為最佳溫度監(jiān)測區(qū)域。

此外，攝像頭還可以作為交互式軟件包中圖像分析程序的集成部分來決定豬舍是否需要加熱或降溫。跛行和健康的豬也可以通過視頻記錄以及跟蹤行走過程中頸部區(qū)域的高度和步長與步幅比值的變化進行區(qū)分。該方法可以準確識別74%隨后發(fā)展成跛行的豬。

三維機器視覺系統(tǒng)可自動檢測豬尾巴的姿勢，并對咬尾行為進行預(yù)警。數(shù)字圖像還有助于在咬耳期間準確識別咬和被咬的豬。攝像頭在豬場的另一項應(yīng)用是通過測量豬的移動速度和距離識別它們的攻擊行為，從而對打架和追逐行為進行分類。

RFID 系統(tǒng)已經(jīng)在豬場中被常規(guī)用于對豬進行個體識別和追蹤。RFID 系統(tǒng)的其他用途包括記錄每頭豬在群體環(huán)境中的采食模式和飲水行為，在不久的將來，它們可以對豬的健康和行為進行長期持續(xù)的監(jiān)測(圖1)。

圖1 配備射頻識別技術(shù)的飼喂站可跟蹤每頭豬的采食量和體重

2 用于養(yǎng)豬業(yè)的新興技術(shù)

可用于養(yǎng)豬業(yè)的新興技術(shù)包括增強現(xiàn)實(augmented reality，AR)、人工智能、3D打印和物聯(lián)網(wǎng)。表1 總結(jié)了新興技術(shù)在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用。

“增強現(xiàn)實”一詞與具有以下特征的技術(shù)有關(guān)：

?在現(xiàn)實環(huán)境中將物理對象和虛擬對象進行結(jié)合；

?實時互動；

?將物理對象和虛擬對象對齊。

AR 可以將計算機生成的不同虛擬元素疊加在現(xiàn)實世界上，提供人類感官無法提供的物理元素信息。

人工智能被描述為在機器中模擬人類智能，表現(xiàn)出與人類思維相關(guān)的特征，如學(xué)習(xí)和解決問題。它旨在理解和設(shè)計顯示智能屬性的系統(tǒng)，如學(xué)習(xí)能力、從數(shù)據(jù)中獲取知識的能力、合理化并采取行動以實現(xiàn)特定目標的能力。與人工智能算法相結(jié)合的大數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化為有用的信息，從而改善豬場的決策。

另一項新興技術(shù)是3D 打印。它被定義為通過連續(xù)鋪設(shè)薄材料層，從三維數(shù)字模型制作物理對象的過程。它能夠進行復(fù)制，特別是小部件，通過專用設(shè)備和傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品的替代品的分布式制造，可節(jié)省時間和資源，并降低成本。

最后，物聯(lián)網(wǎng)也是一種新興技術(shù)，能夠通過高速互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備來感知、收集和共享數(shù)據(jù)，從而處理和使用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)共同的目標。

總之，隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)的集約化，智慧飼養(yǎng)可提高養(yǎng)殖者與單個動物保持聯(lián)系的能力。使用智慧飼養(yǎng)可以在短時間內(nèi)收集大量數(shù)據(jù)，從而改善豬的健康、福利技術(shù)和監(jiān)測。

原題名：Smart farming ideas for the swine industry (英文)

原作者：S Azarpajouh、J A Calderón Díaz、J Lee、S Bueso Quan 和H Taheri