智能化養(yǎng)豬：技術(shù)驅(qū)動下的現(xiàn)代養(yǎng)殖革新

李 琳 ，吉崇星 ，溫海燕 ，林佳旭 ，馬 晶 ，董紹明 ，單 虎

（1.青島農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，山東 青島 266109；2.新希望六和股份有限公司，山東 青島 266061；3.菏澤學院，山東 菏澤 274007）

1 引言

生豬養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，截止到2022 年，全國生豬存欄量大約為4.8 億頭左右，生豬出欄量大約為6.2 億頭左右，全國豬肉消費量大約為54.5 萬t 左右，這對于我國的經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、農(nóng)村扶貧和食品安全等方面都有著非常重要的影響。

目前，中國生豬產(chǎn)業(yè)已進入到由傳統(tǒng)生豬產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要階段。養(yǎng)殖方式朝著密集、封閉的方向發(fā)展，再加上更加先進的技術(shù)和思想，新型建筑材料，先進的生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)質(zhì)的種豬，使得養(yǎng)豬業(yè)在生產(chǎn)效率和養(yǎng)殖環(huán)境上都有了明顯的改善，利潤也在持續(xù)增長。但從目前情況來看，機械化養(yǎng)殖已經(jīng)很難適應規(guī)模化養(yǎng)殖的需要。為了與新時代下的我國生態(tài)社會發(fā)展戰(zhàn)略相匹配，滿足城鄉(xiāng)居民對美好生活的需求，優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、安全、高效將是生豬產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向。在非洲豬瘟和新冠疫情影響下，我國生豬產(chǎn)業(yè)在未來很長一段時間內(nèi)將面臨資源、環(huán)境、疫病防控、核心技術(shù)等四大瓶頸，信息化、數(shù)字化、智能化等現(xiàn)代科技的應用與融合度不高，智慧化養(yǎng)殖將是生豬產(chǎn)業(yè)主動適應新時期產(chǎn)業(yè)升級需求的優(yōu)先選擇。

2 智能化養(yǎng)豬的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是一種使用物理、化學或生物學原理來檢測和測量環(huán)境中各種參數(shù)的技術(shù)。傳感器是將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為可觀測、可量化的信號的裝置。該技術(shù)利用各種原理將環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測量的信號，傳感器在我國現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)中主要在環(huán)境檢測、行為識別、健康監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。

傳感器通常由兩部分組成：傳感器元件和信號處理電路。傳感器元件負責將環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、氣體、壓力、pH、光照等）轉(zhuǎn)化為電信號，而信號處理電路負責放大、濾波和轉(zhuǎn)換信號，使其適用于特定的應用。

智能化的豬舍自動環(huán)控系統(tǒng)指利用傳感器，自動地監(jiān)測豬場內(nèi)部的二氧化碳濃度、氧氣濃度、空氣溫度及濕度、光照強度、大氣壓力、硫化氫濃度、氨氣濃度等數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，利用控制器自動調(diào)控豬場內(nèi)的風機、濕簾、補光、供暖等設(shè)備，從而達到控制豬舍內(nèi)的氣體組成、濕度、溫度等環(huán)境因素的目的。采用智能化的豬舍自動控制系統(tǒng)，具有空氣質(zhì)量良好、有害氣體含量低、可吸入粉塵少等優(yōu)勢，能夠達到降低氨氣等有害氣體對豬只呼吸道的刺激以及避免了因環(huán)境過熱導致豬只產(chǎn)生熱應激等效果。不僅可以提高豬只的健康水平，還可以提高生產(chǎn)人員的身體素質(zhì)，降低相關(guān)職業(yè)病的患病幾率。在恒溫恒濕的穩(wěn)定條件下，豬群不易發(fā)生混亂，有利于仔豬的取食、排泄、睡眠等行為的準確定位。

豬只個體指標識別系統(tǒng)是基于傳感器技術(shù)的動物行為信息采集系統(tǒng)，主要是通過全景攝像頭、AI 芯片、智慧云屏等硬件以及紅外線測溫、視覺識別、語音識別等智能技術(shù)，對養(yǎng)殖場不同場景進行場景判定、智能去噪、行為識別、圖像視頻語義識別、視頻自動截取。識別提取有價值信息錄入至數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)的對比分析，對豬只的活動軌跡和豬圈豬舍的位置關(guān)系進行對比，從而分析得出不同地域的最佳欄位面積、喂養(yǎng)數(shù)量、大小搭配關(guān)系、同欄喂養(yǎng)關(guān)系、母豬發(fā)情預判、進食過程異常判定、疾病疫情判定等數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)還可以通過電腦、手機等信息設(shè)備的終端，將實時監(jiān)測信息以及報警信息傳遞給豬場管理者，讓現(xiàn)場的工作人員在第一時間了解到豬只的異常預警信息，并及時做出相應的處理，實現(xiàn)豬場的智能、遠程化管理，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)豬企業(yè)中的應用得到更廣闊的發(fā)展。利用自動化設(shè)備控制確保豬場能夠提供最適合的飼養(yǎng)環(huán)境，從而達到對豬場的精細化管理，為獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的商品豬創(chuàng)造良好的條件，降低飼養(yǎng)成本，提高經(jīng)濟效益。

2.2 自動化設(shè)備

自動化設(shè)備是指具備自主工作能力的機械、電子或電氣設(shè)備，它們可自動執(zhí)行任務(wù)、處理信息或完成生產(chǎn)過程中的各種操作。自動化設(shè)備的設(shè)計和功能旨在減少人為干預，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并降低人力資源成本。

自動化設(shè)備通常包括先進的傳感器技術(shù)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行器，以實現(xiàn)各種自動化任務(wù)和過程。這些設(shè)備可以根據(jù)預設(shè)的程序、邏輯或條件執(zhí)行各種操作，如控制流程、操縱機械臂、運輸物料、監(jiān)測環(huán)境參數(shù)等。

智能精準飼喂系統(tǒng)是一種適用于限位欄的母豬飼喂管理系統(tǒng)，由供料機構(gòu)、供水機構(gòu)、水料監(jiān)測傳感系統(tǒng)、拱食傳感器、精準飼喂控制系統(tǒng)、食槽組成。該系統(tǒng)無需改變限位欄的豬舍結(jié)構(gòu)，適用于妊娠母豬、保育仔豬、產(chǎn)房母豬和育肥豬，對繁殖母豬各個階段都可進行精細化的飼養(yǎng)管理。首先，該裝置配備的拱食檢測傳感器可以自主檢測母豬的采食意愿，根據(jù)不同母豬的個體差異，會自動進行投喂。這種不間斷的供應機制減少了人工干預的頻率，實現(xiàn)母豬的“想吃就吃”。根據(jù)母豬意愿投喂可避免浪費，最大限度地節(jié)省飼料成本。其次，在下料方式上，該裝置可以做到水料同下，在減少豬場室內(nèi)粉塵的同時確保哺乳母豬的進水量及仔豬的奶水供應。最后，飼喂器通過傳感器、監(jiān)測設(shè)備等采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器或本地服務(wù)器，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)以直觀易懂的形式呈現(xiàn)給用戶，使用戶直觀地了解數(shù)據(jù)的趨勢、變化和異常情況等。用戶可以通過掃描二維碼或觸碰近場通信（NFC），直接進入相應的控制界面，隨時通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制飼喂器的運行狀態(tài)。這些特點不僅提高了飼喂器操作的便捷性和實用性，也充分展現(xiàn)了其在智能化方面的優(yōu)越性能。

現(xiàn)代豬場中的自動清糞裝置是一種用于清理豬舍內(nèi)糞便和廢物的設(shè)備。采用自動化技術(shù)和機械裝置，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工清理方法，提高清理效率，降低勞動強度，并改善了豬舍環(huán)境和衛(wèi)生條件。自動清糞裝置通常由清糞設(shè)備、輸送系統(tǒng)、儲存和處理設(shè)施、控制系統(tǒng)組成。

清糞設(shè)備是主要的清糞裝置，通常是一種機械裝置，可以在豬舍內(nèi)自動收集和轉(zhuǎn)移糞便。常見的清糞設(shè)備包括刮板式清糞機、鏈條式清糞機等。能夠通過沿著地面或槽道移動，將糞便推到集中的收集槽或管道中。輸送系統(tǒng)是將清理的糞便輸送到集中處理區(qū)的系統(tǒng)，使用傳送帶、螺旋輸送機、管道等方式，將糞便有效地從豬舍轉(zhuǎn)移到儲存或處理設(shè)施。儲存和處理設(shè)施是清糞裝置將糞便輸送進行后續(xù)處理的系統(tǒng)，包括固液分離系統(tǒng)、沼氣發(fā)酵池、堆肥堆等，以便將糞便轉(zhuǎn)化為可利用的資源，如肥料和能源。控制系統(tǒng)是用于監(jiān)控和控制清糞設(shè)備的運行，通過傳感器、計時器、自動化控制器等來實現(xiàn)，以便根據(jù)需要自動啟動、停止和調(diào)節(jié)清糞裝置的運行。

自動化清糞設(shè)備可以自動進行清理，減少人工參與度，降低勞動強度，提高清理效率，為豬舍經(jīng)營者節(jié)省時間和人力資源。另外，定期清理豬舍內(nèi)的糞便可以減少氨氣等有害氣體的積聚，改善空氣質(zhì)量，減少疾病傳播的風險，改善豬只的生長環(huán)境和健康狀況。最后，自動清糞裝置可以幫助豬舍經(jīng)營者更好地管理和監(jiān)控糞便處理過程，包括糞便的收集、儲存和處理，從而更好地掌握豬舍運營的情況。

2.3 數(shù)據(jù)記錄分析和決策支持

數(shù)據(jù)記錄分析和決策支持是一種基于數(shù)據(jù)處理的過程和技術(shù)，旨在提取、整理、分析和解釋數(shù)據(jù)，為組織或個人的決策制定提供有力的支持和指導。通過數(shù)據(jù)跟蹤記錄、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等方式對收集到的數(shù)據(jù)進行加工和分析，以揭示數(shù)據(jù)中的模式、趨勢、關(guān)聯(lián)性，進而利用有效的數(shù)據(jù)分析和信息提供給決策者，幫助他們做出明智的決策的過程。決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）是一個基于計算機和信息技術(shù)的系統(tǒng)，旨在提供決策所需的數(shù)據(jù)、模型、工具和報告，為決策過程提供支持。

在生豬養(yǎng)殖智能服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)采集和處理層面，數(shù)據(jù)采集處理中心起到了關(guān)鍵作用。生豬養(yǎng)殖管理軟件平臺摒棄了紙質(zhì)數(shù)據(jù)錄入方式，提供兩種數(shù)據(jù)采集途徑。一種是通過移動端錄入數(shù)據(jù)，另一種是利用圖像識別技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動提取豬只和環(huán)境數(shù)據(jù)并錄入。利用自動化和智能化技術(shù)，能夠從多個來源收集生豬養(yǎng)殖相關(guān)的數(shù)據(jù)，如豬只存欄數(shù)據(jù)、飼養(yǎng)實時數(shù)據(jù)和病癥特征數(shù)據(jù)，并具備糾錯和錄入功能。此外，平臺還通過搜索平臺和互聯(lián)網(wǎng)來更新和完善專家?guī)臁⒅R庫和行業(yè)動態(tài)等信息。在數(shù)據(jù)處理以及決策方面，數(shù)據(jù)采集處理中心針對不同的生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)模式進行數(shù)據(jù)建模分析，可以處理大量個體數(shù)據(jù)和群體特征，并進行更高層次的數(shù)據(jù)加工和模型構(gòu)建。基于這些處理結(jié)果，平臺向用戶推薦最佳的環(huán)控標準、飼喂方案和疫病保健措施，為生豬養(yǎng)殖場景提供支持和管控服務(wù)。隨著數(shù)據(jù)不斷積累和分析，平臺還可以提供個性化的數(shù)據(jù)提取、可視化查詢和定制數(shù)據(jù)推送等服務(wù)。

3 智能化養(yǎng)豬對養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的影響

智能化養(yǎng)豬對養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展具有廣泛的影響。首先，智能化養(yǎng)豬可以顯著提升生產(chǎn)效益。通過智能化設(shè)備和技術(shù)的應用，養(yǎng)殖者能夠有效減少資源浪費，提高養(yǎng)殖密度，從而實現(xiàn)更高的利潤空間。傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以幫助監(jiān)測養(yǎng)豬環(huán)境中的溫度、濕度、氨氣濃度等因素，并及時調(diào)整豬舍內(nèi)部的環(huán)境條件，創(chuàng)造出更適宜豬只生長的環(huán)境。智能化喂養(yǎng)系統(tǒng)能夠根據(jù)豬只的需求，提供精確的飼料和水源，減少過量喂養(yǎng)和浪費，提高飼養(yǎng)的效益。此外，智能化設(shè)備的運用還能夠提高生豬的生長速度、縮短養(yǎng)殖周期，從而加快出欄周期，提高養(yǎng)殖的效率和產(chǎn)量。其次，智能化養(yǎng)豬促進了養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。智能化技術(shù)在提高生產(chǎn)效率的同時，也減少了環(huán)境污染的風險。通過實時監(jiān)測和精確控制豬舍的環(huán)境參數(shù)，如通風、溫度和濕度等，可以有效減少氨氣等有害氣體的排放，降低對周圍環(huán)境的污染。另外，智能化養(yǎng)豬還可提高動物福利，通過豬只行為和健康數(shù)據(jù)的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行干預，確保養(yǎng)豬過程中的動物福利和生命質(zhì)量。智能化養(yǎng)豬技術(shù)引導養(yǎng)殖者更好地滿足消費者對食品質(zhì)量、安全和可追溯性的要求，提高消費者的滿意度。

然而，智能化養(yǎng)豬在應用過程中也面臨一些挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)隱私保護問題。養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，涉及到豬只的健康信息、養(yǎng)殖管理等敏感內(nèi)容，需要采取安全措施確保數(shù)據(jù)的保護和隱私的安全。其次是成本控制問題。引入智能化設(shè)備和技術(shù)需要一定的投入，包括設(shè)備采購、系統(tǒng)建設(shè)和維護等方面的費用，養(yǎng)殖者需要權(quán)衡投資回報與成本之間的關(guān)系。此外，技術(shù)推廣也是一個值得關(guān)注的問題。智能化養(yǎng)豬技術(shù)的應用離不開養(yǎng)殖者的積極采納和學習，需要有相關(guān)政策的支持和專業(yè)團隊的指導，加強智能化養(yǎng)豬技術(shù)的推廣，提高養(yǎng)殖者的技術(shù)水平和接受程度。智能化養(yǎng)豬將會在養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更為重要的作用。隨著技術(shù)的進一步創(chuàng)新和發(fā)展，智能化設(shè)備和技術(shù)將變得更加智能化、自動化和精細化。

4 結(jié)論

智能化養(yǎng)豬技術(shù)在現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中具有重要性和廣闊的前景。通過智能化設(shè)備和技術(shù)的應用，養(yǎng)殖者能夠提高生產(chǎn)效益、降低生產(chǎn)成本，并改善養(yǎng)豬質(zhì)量和動物福利。應用智能化養(yǎng)豬技術(shù)還有助于減少資源浪費、環(huán)境污染，推動養(yǎng)殖業(yè)向可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

為了引導養(yǎng)殖業(yè)向智能化和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型，需要采取以下建議措施。首先，政府和相關(guān)機構(gòu)應加強對智能化養(yǎng)豬技術(shù)的研發(fā)支持，推動技術(shù)創(chuàng)新和推廣應用。提供資金、政策和技術(shù)支持，鼓勵養(yǎng)殖者采用智能化設(shè)備和技術(shù)，提高養(yǎng)殖業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展水平。其次，加強培訓和教育，提高養(yǎng)殖者的技術(shù)水平和管理能力。通過培訓課程、研討會和知識分享平臺，使養(yǎng)殖者了解智能化養(yǎng)豬的原理、操作和管理技巧，幫助他們更好地應用智能化設(shè)備和技術(shù)，實現(xiàn)最佳養(yǎng)殖效果。此外，建立數(shù)據(jù)共享平臺和標準化的養(yǎng)殖管理體系，促進智能化養(yǎng)豬技術(shù)的推廣和應用。通過共享養(yǎng)殖數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，養(yǎng)殖者可以相互借鑒和學習，提高養(yǎng)殖效率和管理水平。同時，制定統(tǒng)一的行業(yè)標準和規(guī)范，推動智能化養(yǎng)豬技術(shù)的標準化和規(guī)模化應用，確保養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和質(zhì)量安全。

綜上所述，智能化養(yǎng)豬技術(shù)將在養(yǎng)殖業(yè)中起到重要的推動作用，促進養(yǎng)殖業(yè)向智能化和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。政府、養(yǎng)殖者和相關(guān)機構(gòu)應共同努力，加強技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新、提高技術(shù)培訓與推廣、建立數(shù)據(jù)共享與標準化管理等方面的工作，推動智能化養(yǎng)豬技術(shù)在養(yǎng)殖業(yè)中的廣泛應用，并實現(xiàn)對養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化革新。這將促進養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高資源利用效率，保障食品質(zhì)量與安全，為社會和經(jīng)濟發(fā)展做出積極貢獻。