種母豬群養(yǎng)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究

祝勝林，吳同山，張守全

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.新豐板嶺原種豬場(chǎng)，廣東 韶關(guān) 521000；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510642）

傳染性非典型肺炎（SARS）、甲型H1N1型流感、禽流感、口蹄疫和高熱病等事件的影響，動(dòng)物福利的理念越來越受到人們的關(guān)注，養(yǎng)豬業(yè)中的種母豬的福利問題已經(jīng)從早期的關(guān)注進(jìn)入到了實(shí)施階段，英國(guó)1999年已經(jīng)全面禁止將妊娠母豬單個(gè)限定在限位欄內(nèi)；歐盟2003年規(guī)定母豬和青年母豬除了預(yù)產(chǎn)期的前7d和哺乳期間外應(yīng)群養(yǎng)，到2013年歐盟將全面禁止使用限位欄。另外，養(yǎng)豬進(jìn)入微利時(shí)代，養(yǎng)豬業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)增大和養(yǎng)豬技術(shù)更加專業(yè)化，養(yǎng)豬生產(chǎn)模式必須與之適應(yīng)，譬如：美國(guó)目前幾乎所有規(guī)模較大的豬場(chǎng)都采用了多點(diǎn)式或三點(diǎn)式的養(yǎng)豬生產(chǎn)模式，即母豬群?jiǎn)为?dú)飼養(yǎng)[1]。在集約化、工廠化養(yǎng)豬企業(yè)中實(shí)現(xiàn)種母豬群養(yǎng)將成為一種必然的選擇模式。

1 種母豬群養(yǎng)

1.1 種母豬群養(yǎng)帶來的優(yōu)勢(shì)

種母豬的飼養(yǎng)與生產(chǎn)管理是集約化養(yǎng)豬場(chǎng)或種豬場(chǎng)管理工作的重中之重，因?yàn)榉N母豬的生產(chǎn)力水平的高低直接決定了企業(yè)的贏利能力。種母豬群養(yǎng)模式可以為母豬提供群居、自由活動(dòng)的環(huán)境；母豬選擇生活空間、組建和諧的小群體；同時(shí)還豐富母豬間的行為、社交和心理的交流，避免刻板行為導(dǎo)致的神經(jīng)官能癥，減少狹小環(huán)境中的應(yīng)激反應(yīng)，提高種母豬的健康水平，從而提高自身的生產(chǎn)力和后代的健康水平[2]。

1.2 種母豬群養(yǎng)面臨的問題

雖然種母豬群養(yǎng)模式關(guān)注了母豬福利，提高了母豬的生產(chǎn)力，但在飼喂、配種等管理環(huán)節(jié)中也帶來不少必須解決的問題。在個(gè)體限位欄飼養(yǎng)模式下，母豬標(biāo)識(shí)方法大致分為耳標(biāo)法、刺墨法、烙角法或卡耳法等，通過肉眼就可以識(shí)別生豬個(gè)體，容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)情母豬，需要特殊關(guān)注的母豬能夠及時(shí)得到關(guān)注，容易實(shí)現(xiàn)個(gè)性化飼養(yǎng)。因此，種母豬群養(yǎng)模式面臨如下的問題[3]：識(shí)別問題、個(gè)飼問題、分離技術(shù)問題和發(fā)情鑒別問題等。

1.3 國(guó)內(nèi)種母豬群養(yǎng)模式的現(xiàn)狀

我國(guó)雖然屬于世界第一養(yǎng)豬大國(guó)，但養(yǎng)豬業(yè)水平與效率同養(yǎng)豬發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在不小的差距，隨著貿(mào)易全球化的進(jìn)程，我國(guó)的養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了一些新的變化：1）專業(yè)戶和集約化飼養(yǎng)取代散養(yǎng)。隨著養(yǎng)豬進(jìn)入微利時(shí)代，養(yǎng)豬業(yè)逐漸成為高風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的農(nóng)民散養(yǎng)難于應(yīng)對(duì)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，因而逐漸退出養(yǎng)豬業(yè)。2）養(yǎng)豬設(shè)施化。人工成本的提高、愿意從事養(yǎng)豬生產(chǎn)一線的人員減少和養(yǎng)豬模式的更新，傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易設(shè)備將逐漸被自動(dòng)化、智能化、精細(xì)化的設(shè)施所淘汰。3）育種專業(yè)化。隨著遺傳學(xué)理論的發(fā)展，豬育種技術(shù)也經(jīng)歷了表型選擇、育種值選擇和基因型選擇的過程，育種將更加專業(yè)化和技術(shù)化。

當(dāng)前，種母豬群養(yǎng)模式在我國(guó)還處于嘗試、探索的初級(jí)階段，即從國(guó)外成套引進(jìn)設(shè)備、消化吸收和本地化的階段。盡管種母豬群養(yǎng)模式在養(yǎng)豬發(fā)達(dá)國(guó)家的育種專業(yè)化公司取得了較好的效益，但我國(guó)目前的種豬場(chǎng)還難以僅依賴專業(yè)化的育種技術(shù)獲得生存，因而探索符合我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)實(shí)際的種母豬群養(yǎng)模式十分有必要。一方面加強(qiáng)種母豬群養(yǎng)設(shè)施的研究，使高昂的設(shè)施費(fèi)用降下來；另一方面提高信息化、智能化水平，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的養(yǎng)豬自動(dòng)化、可視化和管理遠(yuǎn)程化。

2 種母豬群養(yǎng)設(shè)施的研究

2.1 標(biāo)識(shí)與識(shí)別設(shè)施

對(duì)生豬個(gè)體標(biāo)識(shí)是種母豬群養(yǎng)的首要問題，因?yàn)槿吼B(yǎng)模式是一種開放式的環(huán)境，適合人工識(shí)讀的傳統(tǒng)的耳標(biāo)、耳缺、刺墨等標(biāo)識(shí)方法難以適用。無線射頻識(shí)別（radiofrequencyidentification，RFID）使用無線射頻技術(shù)在開放系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行對(duì)象識(shí)別，無需物理接觸，因而RFID標(biāo)簽（Tag）成了動(dòng)物標(biāo)識(shí)的首選且在畜牧業(yè)得到廣泛應(yīng)用；RFID閱讀器（reader）通過對(duì)電子耳標(biāo)識(shí)讀可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化、全自動(dòng)化識(shí)別[4]。目前需要解決的問題包括：電子耳標(biāo)的掉標(biāo)問題、識(shí)讀的速度、可靠性和準(zhǔn)確性問題。

2.2 飼喂自動(dòng)化設(shè)施

飼喂自動(dòng)化設(shè)施包括：1）飼喂結(jié)構(gòu)的進(jìn)出管理。通過對(duì)生豬個(gè)體的鑒別，讓符合條件的豬允許進(jìn)入和及時(shí)將飼喂完成的生豬驅(qū)趕出來，其中的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種對(duì)生豬友好的、自動(dòng)的門。2）飼料的傳送與稱量機(jī)構(gòu)。首先不論是干飼料還是濕飼料必須衛(wèi)生、準(zhǔn)確的傳送到飼喂執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其次準(zhǔn)確地下料和計(jì)量；最后料槽的清潔。3）飼喂執(zhí)行機(jī)構(gòu)。不同階段的母豬需要飼喂不同類別和不同數(shù)量的料，需要按生豬個(gè)體不同的階段、體況和方案實(shí)現(xiàn)個(gè)飼。

2.3 分離自動(dòng)化設(shè)施

通過對(duì)生豬電子耳標(biāo)的自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)來確定是否分離，分離執(zhí)行是在生豬回群的通道中通過自動(dòng)地控制分離門的閉合。因此，分離自動(dòng)化設(shè)備是一個(gè)與飼喂自動(dòng)化設(shè)備關(guān)聯(lián)的一個(gè)門。

2.4 行為監(jiān)控自動(dòng)化設(shè)施

行為監(jiān)控首先是通過視頻、稱量或計(jì)數(shù)等信息采集基本的數(shù)據(jù)，其次通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后根據(jù)數(shù)據(jù)分析獲得生豬的特定行為（發(fā)情或生病等）。

3 種母豬群養(yǎng)信息化關(guān)鍵技術(shù)的研究

3.1 信息的獲取與傳輸技術(shù)

隨著通信技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，信息的獲取技術(shù)也有較快速的發(fā)展。在種母豬群養(yǎng)環(huán)境中，能夠應(yīng)用各種信息獲取設(shè)備獲取需要的信息：1）豬只識(shí)別信息獲?。航o每個(gè)豬只掛上電子耳標(biāo)，通過無線電的電磁感應(yīng)技術(shù)獲取電子耳標(biāo)的唯一編碼進(jìn)行識(shí)別；2）圖片或視頻信息獲?。簲?shù)碼照相機(jī)、攝錄機(jī)能夠用于獲取圖片或視頻信息；3）環(huán)境信息的獲取：光照、溫度、濕度、氣味濃度等信息可以通過傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)的傳輸除了通過有線的方式外，現(xiàn)在更多的是采用藍(lán)牙、無線或移動(dòng)通信，隨著三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信將更加便利和便宜。

3.2 信息的存儲(chǔ)技術(shù)

由于養(yǎng)豬環(huán)境溫度、濕度、粉塵等對(duì)電子產(chǎn)品有較大的影響，為了實(shí)現(xiàn)信息的可靠存儲(chǔ)，分為本地存儲(chǔ)和后臺(tái)存儲(chǔ)。1）本地存儲(chǔ)。信息采集的設(shè)備具有本地存儲(chǔ)功能，這樣可以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)不通的情況；2）后臺(tái)存儲(chǔ)。包括檔案信息和現(xiàn)場(chǎng)采集的信息；采集的數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或Internet中，便以計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理或遠(yuǎn)程訪問；由于傳感器、讀寫器不斷采集數(shù)據(jù)，需要通過中間件過濾掉無效、錯(cuò)誤和重復(fù)的大量信息。因此存儲(chǔ)技術(shù)需要確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效和完整等。

3.3 信息的處理技術(shù)

種母豬群養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)，事件的發(fā)生離不開信息的處理：1）查詢處理。通過電子耳標(biāo)獲取豬只的唯一編碼查詢后臺(tái)數(shù)據(jù)庫以獲取基本信息。2）決策處理。根據(jù)已有的方案和現(xiàn)場(chǎng)采集的信息自動(dòng)確定需要采取的措施，譬如：飼喂控制、分離處理。3）統(tǒng)計(jì)處理。通過對(duì)存儲(chǔ)信息的統(tǒng)計(jì)，分析豬只的狀況和發(fā)展趨勢(shì)，為人為決策提供依據(jù)。

3.4 規(guī)則及其推理

由于各個(gè)階段的母豬混養(yǎng)在一起，人工的管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)，必須依賴設(shè)施自動(dòng)化處理，即養(yǎng)豬設(shè)施具有一定的人工智能。為了提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備只是簡(jiǎn)單地接受后臺(tái)計(jì)算機(jī)或服務(wù)器發(fā)送來的信息，控制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將執(zhí)行后的狀況反饋給后臺(tái)。因此，后臺(tái)是養(yǎng)豬設(shè)施的集中控制中心。規(guī)則及其推理是人工智能，或稱養(yǎng)豬專家系統(tǒng)的關(guān)鍵，規(guī)則研究包括研究問題知識(shí)化、知識(shí)概念化、形式規(guī)則化、規(guī)則的合法化和規(guī)則的更新；通過對(duì)養(yǎng)豬系統(tǒng)、對(duì)象或過程的行為進(jìn)行不斷監(jiān)測(cè)，再基于監(jiān)測(cè)的事實(shí)和規(guī)則進(jìn)行推理來決定某一事件是否發(fā)生、如何發(fā)生。

4 結(jié)束語

隨著動(dòng)物福利理念的深入，養(yǎng)豬微利和養(yǎng)豬業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的增大以及養(yǎng)豬業(yè)貿(mào)易全球化，養(yǎng)豬育種專業(yè)化、養(yǎng)豬生產(chǎn)模式必須與之適應(yīng)，三階段或多階段養(yǎng)殖，公司加農(nóng)戶模式，其中的種母豬群養(yǎng)將成為必須。雖然我國(guó)種母豬群養(yǎng)還處于初級(jí)階段，設(shè)施一般通過高昂費(fèi)用的引進(jìn)并且技術(shù)控制在養(yǎng)豬發(fā)達(dá)國(guó)家的手中。因此，十分有必要進(jìn)行我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的種母豬群養(yǎng)設(shè)施的研究與開發(fā)。文中所提技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和集成是今后的研究方向。

[1]代廣軍,閆之春.美國(guó)養(yǎng)豬生產(chǎn)及疫病防控技術(shù)的新進(jìn)展.豬業(yè)科學(xué)[J],2009(11):20-24.

[2]鄒世貴，等.動(dòng)物福利與健康養(yǎng)豬[J].江西畜牧獸醫(yī)雜志,2007(6):31-34.

[3]祝勝林,黃顯會(huì),張守全，等.種母豬群養(yǎng)管理的問題與對(duì)策研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(9):168-169.

[4]陸昌華,謝菊芳,王立方,等.工廠化豬肉安全生產(chǎn)溯源數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,22(1):51-54.