智能豬場環境控制與生物安全規范解析

王懷禹

（南充職業技術學院，四川 南充 637131）

環境條件是關系豬場生物安全的重要因素之一，直接關系到豬場生產水平、經濟效益以及豬場的發展生存，也影響豬群遺傳性能的發揮、飼料轉化效率和豬群的健康，因此豬場的環境控制在養豬業中具有十分重要的意義。隨著新一代信息技術與養殖業的深度融入，規模化豬場通過智能環境控制系統實現環境控制，即通過對豬舍內相關物聯網設備（除濕機、加熱機、開窗機、紅外燈、風機、水簾等）的智能控制，傳感器采集豬場養殖單元內的環境參數，傳輸至中央處理器，經過數據處理分析后實現對豬舍內環境（包括溫度、濕度、光照、有害氣體等）集中、遠程、聯動控制，從而為豬只提供適宜的環境條件，提高生產效能。在高標準智能化豬場建設中，迫切需要建立基于生物安全相關的一系列規范，保障豬場的生物安全，實現豬場健康可持續發展。

1 智能豬場環境控制軟硬件要求

1.1 智能豬場豬舍建筑要求

豬舍應設置在向陽、地勢高燥處，每棟豬舍間距不小于12 m，相鄰兩棟豬舍間應采取風機——風機相對或濕簾——濕簾相對的布局。豬舍內走道、墻壁、吊頂等應平整、光滑、耐腐蝕；風機百葉窗、舍內糞道應能可靠密封。舍內凈高度不小于2.3 m。每棟豬舍和每個單元的門應該向外開啟。

1.2 智能豬場環控設施設備要求

具備環境檢測傳感器、自動控制設備及客戶端（APP、PC、演示大屏），能通過網絡傳輸終端進行信息收集與管理控制，實現豬場環境的自動化管理。能夠通過傳感器等自動信息采集設備自動進行豬舍包括溫濕度、光照探測、有害氣體（氨氣、硫化氫、甲烷）及粉塵等的信息采集。根據豬舍飼養階段的不同以及夏季最大通風量和冬季最小通風量配置有相應數量的軸流風機、水簾、循環風機、濕簾冷風機、側墻通風窗和吊頂通風窗等，應當實現風機啟動、水簾控制等設備控制智能化。每棟豬舍設置一個獨立的電源裝置為各設備供電，多棟豬舍的智能控制器通過路由器接入同一個管理平臺。每棟豬舍配備自動清糞機，或采用尿泡糞工藝，定時清除舍內糞便。豬舍各類傳感器設備參數見表1。

表1 豬舍傳感器設備參數

1.3 智能豬場系統構成要求

智能豬場環境監測系統主要由采集層、傳輸層、控制層、應用層組成。采集層一般有空氣溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣傳感器、硫化氫傳感器，實時采集豬舍內的環境值。傳輸層主要有無線傳輸終端，將采集層的數據傳輸到上位機平臺。控制層主要包括溫度控制，濕度控制，通風控制，光照控制以及定時喂食，喂水，掏糞等；應用層為用戶監控平臺，遠程監控各舍內的環境情況。

環境控制系統由智能控制系統的控制策略進行調控開關，智能控制器綜合溫濕度和有害氣體的控制策略進行調控，可以采用本地終端或者遠程終端對豬舍內環境進行集中管理，實現現場控制、遠程手動控制、自動控制三種方式。能根據豬場面積、豬只密度等大數據智能判斷豬場環境是否適宜，并根據具體情況，采取相應措施。通過設置環境參數的標準值或值域范圍，當超出正常范圍時自動報警系統能自行進入預設模式，啟動智能化控制系統設定值能調整改變，系統依據設定參數可自動調控相應設備。同時，各調控設備具有手動控制功能，緊急狀態下可啟動手動控制。系統一旦監控到儀器發生故障、調控設備異常時，應發出報警訊號，并對異常事件進行記錄和復位。系統應與其他節點保持相互獨立，其他節點失效后，仍可獨立運作。

還應建立不同養殖階段、養殖目標、品種的指標體系和生長環境表達模型與報警機制，實現養殖環境快速獲取、環境異常自動預警，設備自動控制，保證適宜養殖環境，保障豬只的正常發育和生產。

2 智能豬場環境變量及監控要求

2.1 智能豬舍溫濕度監控

2.1.1 豬舍溫濕度要求

豬對環境溫度的高低非常敏感，調節體溫的能力差。當豬舍內高溫、高濕時，豬群會感到炎熱，從而采食量下降、生長緩慢、繁殖性能下降。不同生產階段的豬只溫度、相對濕度符合表2 中的要求。

表2 不同豬只溫濕度參數要求

2.1.2 溫濕度監控

豬舍內新風應從濕簾——百葉進風窗（夏，秋季）或側墻通風窗（冬、春季）端進入舍內，均勻流向風機端。豬舍內恒速風機、變頻風機、水簾、側墻通風窗、吊頂通風窗等設備通過各個傳感器探頭采集的環境參數經智能化環境控制系統分析處理后控制設備開合、啟停。豬舍內糞便由自動清糞機定時清理，每日不少于2 次；尿泡糞工藝的養殖單元在豬群轉出時出糞，或在集糞池達到設定容量上限時出糞。養殖單元在豬群轉出后沖洗消毒，并空置5 ～7 d。豬舍內哺乳仔豬、保育豬應設立保溫、加溫設施。

2.2 豬舍空氣衛生與通風控制

2.2.1 豬舍空氣衛生指標要求

豬舍空氣衛生是豬場生物安全的重要內容之一，維護豬舍空氣衛生對于保持豬只健康和提高生產效益具有重要意義。豬舍空氣中各項衛生指標不宜超過表3 中的數據。

表3 豬舍空氣衛生指標

2.2.2 豬舍通風量和風速

豬舍內的通風量和風速對豬的生長發育有重要影響。通風量通常指每kg 活豬每h 需要的空氣量，風速是指豬所在位置的夏季適宜值和冬季最大值，要求養殖單元的進風口應符合定向氣流組織原則，進風口不得與另一養殖單元的出風口接近導致污染物傳播。不同生產階段豬舍內各季節的通風量和風速符合表4 中的要求。

表4 豬舍通風量與風速參數

2.2.3 通風控制

1）寒冷天氣通風控制。寒冷天氣一般氣溫10℃以下，采用橫向通風模式提供必需的通風，通風控制需要符合下列規則。通過設置最小通風量控制通風。不同生產階段豬只所需的最小通風量參考表5。系統可通過控制通風小窗開啟比例控制最小通風量，通風小窗開啟比例為棟舍最小通風量占通風小窗全面開啟且風機風速最大時排風量的比例。系統也可通過控制風機開啟的比例控制最小通風量，風機開啟比例為棟舍最小通風量占所有風機排風量的比例。如豬舍內有變速風機，控制系統將控制變速風機提供所需比例的通風量，如豬舍內沒有變速風機時，系統將采用周期啟動風機的方式提供所需比例的通風量。

表5 橫向通風模式下不同生產階段豬只需要的通風量參數推薦值

2）常溫天氣通風控制。常溫天氣一般氣溫在10℃～20℃，需要提供適量的通風，維持舍內需要的溫度，一般采用橫向通風模式，通過設置目標溫度和最小通風量控制通風。實際溫度低于目標溫度時，采用最小通風量控制通風，設置參數見表5。實際溫度高于目標溫度時，通風量為實際溫度與目標溫度之差占實際溫度的比例、溫差調節積分部分和微分部分之和。

3）炎熱天氣通風量設置。炎熱天氣一般氣溫在20℃以上，需提供足夠的通風，排出多余的熱量，同時維持室內溫度接近環境溫度。需利用濕簾+風機組合，采用縱向通風模式，該模式下不同生產階段豬只需要的通風量變量值設置見表6。可通過使用水簾降低空氣溫度，或者提高風速使動物的體感溫度降低，不同溫濕度和風速下豬只的體感溫度參見表7。通風量計算時需考慮風冷效應和體感溫度，風冷效應為風冷因子和風速的乘積，體感溫度為室內溫度和風冷效應之差。風機風速為風機的排風量與豬舍的橫截面積的比值。

表6 縱向通風模式下不同生產階段豬只需要的通風量參數推薦值

表7 不同溫濕度和風速下的體感溫度

1 臺風機理論降低溫度為風速和風冷因子的乘積。豬舍進行縱向通風模式時，啟動縱向通風時的風速不能設置過低，需根據實際情況調整避免造成豬舍前后端溫差過大。縱向通風模式啟動溫度為目標溫度與啟動風速和風冷效應參數乘積之和，停止溫度為目標溫度與停止風速和風冷效應參數乘積之和。水簾啟動溫度為目標溫度、開始溫度與啟動風速和風冷效應參數乘積之和，停止溫度為目標溫度、開始溫度與停止風速和風冷效應參數乘積之和。

3 結語

隨著新一代信息技術的快速發展，豬舍環境監控會變得越來越智能、精準和高效，智能豬場環境監控與生物安全相關性標準、規范也會越來越健全和完善，對促進養豬業健康、可持續和高質量發展具有重要意義。