智能化設備在規(guī)模化豬場中的應用

陳 濤 曾勇慶 陳 偉

（山東農業(yè)大學動物科技學院，山東泰安 271018）

豬肉在我國肉類消費結構中占比最大，同時也是重要的戰(zhàn)略儲備物資。目前我國養(yǎng)豬業(yè)正處于新冠肺炎疫情和非洲豬瘟疫情的大環(huán)境下，消費者對食品安全意識的提高使豬肉的來源備受關注?？萍歼M步推動了養(yǎng)豬業(yè)向現代化、集約化、自動化的模式轉型升級，目前大多數集約化豬場都是以限位欄飼養(yǎng)為主，采取機械化和半自動化的生產方式。智能化養(yǎng)豬設備的應用，使企業(yè)減少了用工成本，降低了勞動強度，解決了集約化、規(guī)?；i場對豬群缺乏充分觀察和精細護理的問題。通過利用現代科學技術構建智能化環(huán)控、精細飼喂、生產管理、生物安全防控系統，實現了精準養(yǎng)豬，推動了鄉(xiāng)村振興和農業(yè)現代化的建設[1]。

1 種公豬管理

豬的繁殖性能受飼喂、查情、誘情、配種技術等因素的影響，提高受胎率不僅需要母豬狀態(tài)良好，更重要的是需要優(yōu)良品質的精液。配種分娩率是提高養(yǎng)豬企業(yè)生產效益的關鍵因素，也是追求精細化、流程化管理的關注焦點。常言道“母豬好，好一窩；公豬好，滿山坡”，由此可見公豬品質對豬場的產能影響遠遠大于母豬。

1.1 精液質量檢測設備

精液品質不僅是衡量公豬種用價值的重要指標，也是實現目標情期受胎率的重要因素之一。以往精液檢測需要在實驗室進行，需要購置大量實驗設備，大大增加了企業(yè)的設備成本。在集約化生產中，很多技術人員由于缺少專業(yè)的培訓，對精液檢測的操作流程不熟悉、不規(guī)范，大大降低了精液檢測的準確性和高效性，不能及時有效地反饋公豬的信息。精子具有異物凝聚性，對檢測環(huán)境要求嚴格，在操作中減少外源性污染和人為因素的影響變得更加重要。

2016年，一種新型的精液檢測設備——億觀精估棒，在雨潤集團養(yǎng)豬事業(yè)部各子公司投入使用。億觀精估棒的檢測方法是利用生物微流芯片技術，該技術的出現將精液檢測的設備成本從十幾萬元降至1萬余元。億觀精估棒包含IPad mini、光學鏡頭模塊、采樣套組（晶片上蓋和晶片底座）、定溫加熱器、光源采樣棒等組件，采取紐扣電池供電方式。配合檢測設備的應用程序可實現豬精液的快速檢測。此外，該應用程序操作簡單，實現快速測定精液密度、評估精子活力、稀釋份數、估算畸形率等工作。該設備支持記錄公豬耳號并通過歷史記錄生成精液品質曲線，方便生產管理；具有操作便捷、縮短精液檢測時間、成本低、便攜、云數據、智能化等特點，有利于企業(yè)減少用工成本，也有利于建立生產資料數據庫，更有利于豬場物聯體系的建設。Dini 等[2]用億觀精估棒對野外種馬的精液濃度和活力進行檢測，并指出該設備為從業(yè)人員提供了一套可靠、實用、客觀的種馬精液數據。

1.2 遙控公豬車

集約化生產導致母豬過度集中，在擴繁場中體現得尤為明顯。公豬的誘情工作在生產中具有重要作用，但是尋找并培養(yǎng)一頭查情公豬并不容易。工作中的公豬偶爾也會消極怠工，并且夾在 2 個趕豬板之間的公豬總是左顧右盼，減少了與母豬接觸的有效距離和時間，影響查情工作的有序進行；同時，長時間和長距離的走動，會促使公豬產生厭倦和過度勞累，且減少誘情公豬的使用年限；此外，頻繁驅趕公豬既不利于延長公豬的使用年限，也不利于飼養(yǎng)員的人身安全，更不利于動物福利的提高。

遙控公豬車的前部有動態(tài)金屬擋板并可調節(jié)角度，中部由接收器、電源、充電插口、欄桿等部件組成，后部為可根據豬只大小調節(jié)的欄門，底部由驅動輪、電機、導向輪等部件組成。通過遙控器上的按鍵實現遠距離操控公豬車，完成前進、后退、加速以及暫停等動作。目前，在天邦漢世偉各公司新建的萬頭基礎母豬繁殖基地，大量遙控公豬車的使用不僅解決了諸多難題，還提高了公豬的人均飼養(yǎng)量和誘情效率。此外，遙控公豬車同樣可在后備母豬舍使用，一方面節(jié)約后備母豬誘情工作的人力資源，另一方面可以避免公豬爬跨后備母豬而造成肢蹄病的危害，提高后備母豬利用率。

2 群飼管理

豬是一種具有社會行為的動物，在群養(yǎng)狀態(tài)下會產生等級沖突，處于次位等級豬的飼料利用率會大打折扣，爭搶產生的外傷更容易引發(fā)細菌性疾病，在規(guī)?；?、集約化的趨勢下給群養(yǎng)群飼的管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2.1 母豬群養(yǎng)管理智能化

采食量直接影響母豬的體況，營養(yǎng)攝取不達標容易導致母豬激素分泌紊亂，進而影響母豬的正常發(fā)情和排卵。群養(yǎng)狀態(tài)下的母豬更接近自然環(huán)境，母豬的相互交流、爬跨會促進發(fā)情，縮短斷奶到配種的間隔，緩解母豬生存壓力，肢蹄病較少，進而促使年產胎次提高，擴大生產效益[3]。少喂多餐的飼喂模式可以刺激母豬產生采食行為，避免因加料過多而使其產生厭食行為，可以有效地避免飼料浪費，提高飼料利用效率。1974年，荷蘭的Nedap公司在全球率先將無線射頻技術（RFID）與牧場管理融合，研發(fā)出使用靈活的Velos系統，開啟了母豬群養(yǎng)群飼智能化的新篇章。Velos系統可分為母豬群養(yǎng)系統、母豬獨養(yǎng)系統、種豬性能測定系統和育肥豬分欄管理系統。系統的多樣性意味著設備的多樣性，按用途可分為單體飼喂站、分離飼喂站、自動分離器、發(fā)情監(jiān)測站、種豬性能測定站和單欄母豬飼喂器。Velos系統具有拆卸簡單、使用年限長、便于維修和更換配件等優(yōu)點，配合群飼模式，從側面減少了企業(yè)固定資產的開支。梁龍華等[4,5]通過觀察妊娠母豬在限位欄和Velos靜態(tài)群養(yǎng)系統的行為學特性的差異性，分析并指出妊娠母豬產生刻板行為的頻率在Velos靜態(tài)群養(yǎng)系統中得到了有效降低，符合豬的生物學特性。

2.2 生長豬群養(yǎng)管理智能化

電子耳標（RFID）是每頭豬的通行證，包含了豬的配種日期、分娩日期、胎次、日齡、免疫程序、生長曲線、上市時間等信息。異常豬只一旦經過無線射頻感受器，系統會自動報警，配合噴墨器標記目標豬只，便于進行防疫、護理、配種等生產工作的開展，有利于提高遠程監(jiān)控的管理水平。任意終端（計算機、手機）在網頁登錄賬號便可以對豬群和設備進行遠程管理和監(jiān)控，不僅方便快捷，還有利于保障數據的安全性。飼喂站可以用秒作為單位自定義開關門、進入、等待和離站解鎖的時間，使管理更具人性化、精細化。電子掃描棒（V-scan）作為對電子耳標進行信息采集的設備，實現了移動設備、動物、固件物聯化的有機結合，有利于精細化管理的進步，大數據的融合不僅提高了數據反饋的時效性，還可以加快品種選優(yōu)選育的進程。

智能化飼喂器可以根據豬的生產階段制定不同的飼養(yǎng)曲線，有利于減少因人工喂養(yǎng)或過渡換料對保育豬和育肥豬造成的應激[6]。智能化飼喂器還可以促進商品豬在保育階段的生長發(fā)育，提高平均增重和飼料利用率，降低料肉比和飼料浪費[7]。感受器識別豬只的電子耳標（RFID）后通過欄門的開合，將豬只隔離，實現單獨飼喂、精準給料，避免群養(yǎng)狀態(tài)下豬只等級位次沖突對采食行為產生的影響，也減少了爭斗引發(fā)的細菌性疾病。在育肥舍，通過電子稱重器與自動分離器結合，實現按體重智能分群，提高整體均勻度，通過大數據分析可實現上市時間的預估，緩解銷售豬只合群時的應激，避免影響屠宰肉質。智能化飼喂器的觸碰感應給料功能，為育肥階段的商品豬提供了全天候不間斷供料，提高采食總量并減少浪費，是提高經濟效益的必要條件[8]。

3 豬群健康管理

最大化的生產性能需要豬群長期維持健康狀態(tài)，規(guī)?；?、集約化的發(fā)展使管理者在生產中更加注重對疾病的預防。群體健康需要做到對易感動物的精準治療和風險評估，提高豬群的抗病力和耐受力有利于減少細菌性疾病的發(fā)生，加強豬群的健康管理有利于實現生產性能的最大化。

3.1 體溫檢測設備

在生產中，檢測豬的體溫是每天必不可少的工作，通過飼養(yǎng)員巡欄時對豬體溫的測量發(fā)現問題豬只，規(guī)模越大越費工費時。水銀溫度計曾經是必不可少的體溫檢測設備，具有體積小、方便攜帶、成本低等特點。但水銀溫度計的使用卻非常繁瑣、浪費時間、需要簡單培訓并且不利于生物安全防控，尤其通過直腸檢測體溫很容易傳播病毒和細菌性疾病。便攜式紅外測溫槍具有體積小、操作簡便、測溫迅速等特點，縮短了繁瑣的檢測工序和等待時間，還能實現對豬只的零接觸，降低了測溫過程中對豬只產生的應激，提高了動物福利待遇。吳丹等[9]指出通過紅外熱成像儀檢測豬只體溫可提高發(fā)熱豬只的確診率，應用于集約化、規(guī)?；i場中會更精確。通過與即插即用的手機熱成像相機和相關應用程序的配合，可標記特定豬只，實現迅速、高效的體溫檢測。秦永孝等[10]通過紅外測溫技術和無線射頻技術實現了對群養(yǎng)母豬體溫的智能監(jiān)控，指出大數據的搜集和分析有利于生產管理的良性決策。

3.2 豬群免疫設備

免疫工作直接影響豬群的抗體水平和免疫力。免疫器械的進步，提高了群體免疫的效率。在散養(yǎng)戶豬場的免疫工作中使用最多的是帶有刻度調節(jié)的金屬注射器，集約化豬場使用最多的是連續(xù)注射器，雖然連續(xù)注射器提高了一部分產能，節(jié)省了工時，但這些注射器具有以下缺點：金屬針頭回收利用程序繁瑣費時；金屬針頭易折斷、打“飛針”影響免疫效果；造成更多生物安全隱患；產生動物和員工被刺傷的風險。

海博萊（HIPRA）公司研發(fā)的智能化無針注射器，通過結合無線射頻（RFID）技術實現免疫自動化、智能化和程序化，使防疫人員不需要太多的專業(yè)知識也能輕松使用。應用程序的研發(fā)使智能化無針注射器在云端和移動端實現了防疫接種的可追溯性以及免疫效果的可視化，有利于提高操作人員的責任意識。此外，智能化無針注射器減輕了針頭對豬只的應激、避免了金屬針頭的浪費等問題。陳鑫等[11]認為無針注射器比傳統注射器在疫苗注射時更能減少豬只應激因子的分泌，從改良防疫技術的方面不僅改善了動物福利和免疫檢測，還能提高豬群的健康度。

4 環(huán)境控制與管理軟件

決定豬場盈利水平的影響因素很多，如飼料品質、管理水平、豬舍環(huán)境、遺傳因子等因素的相互作用。當前，在新冠肺炎疫情和非洲豬瘟疫情的大環(huán)境影響下，對豬場經理人的考驗是如何快速做出正確的決策，環(huán)境控制與數據相結合更有利于豬場的穩(wěn)定生產和決策分析。

4.1 環(huán)境控制

分娩舍對環(huán)境要求嚴格且復雜，管理不善易導致哺乳仔豬流行性腹瀉的頻發(fā)，哺乳母豬與仔豬的最適溫度相差懸殊，且哺乳仔豬具有生長速度快、抵抗力差等特點，對溫濕度頗為敏感，環(huán)境的控制在產房中顯得尤為重要。智能化環(huán)境控制系統可以設置不同的溫度曲線和通風模式，能夠滿足不同豬舍對環(huán)境的要求；還可以通過控制光照時間，促進母豬的正常發(fā)情，避免“長明燈”影響母豬的睡眠時間，同時可以節(jié)約電能。

無論多么優(yōu)秀的豬種，其生產意義和價值終將在育肥階段得到體現，溫濕度的恒定改善豬的采食心情，進而影響料肉比等生產性能，集約化程度下沒有適合豬群的環(huán)境，就不會擁有最低的料肉比。安裝環(huán)境控制設備的豬舍相對傳統豬舍，豬舍環(huán)境指標更穩(wěn)定，育肥階段的料肉比也會顯著降低，減少了飼料浪費。適宜的溫濕度會減少疾病的發(fā)生，尤其是分娩舍，哺乳仔豬在低溫高濕的情況下容易發(fā)生腹瀉，哺乳仔豬的死亡率與落地成本呈正相關。智能化環(huán)控豬舍具有空氣清新、有害氣體含量低、可吸入粉塵少等優(yōu)點，不僅豬群健康得到改善，生產人員更不易患有相關職業(yè)病。恒溫恒濕狀態(tài)下，群養(yǎng)豬只不會造成欄舍臟亂的現象，有利于育肥豬的采食行為、排泄行為和睡眠行為的定位。

4.2 豬場應用辦公軟件

誰掌握更多的數據，誰更有話語權。大數據時代下，養(yǎng)豬相關的軟件層出不窮，有適用于生產一線的，有適合企業(yè)決策和生產管理的。生產實踐中產生的問題，往往都是從數據分析中得出答案。通過豬場應用程序在移動端的記錄、上傳，減少了數據反復抄寫產生的錯誤，避免了重復工作，縮短了技術人員額外的工作時間。應用程序的普及，可以讓豬場的每個員工都參與到生產數據的采集工作，促進員工對企業(yè)的歸屬感，有利于緩解養(yǎng)豬企業(yè)人才缺乏和技術人員外流的處境。

生產數據反映了養(yǎng)豬場的生產效率，生產效率決定豬場的盈虧，及時掌握和分析數據動態(tài)才能更早地發(fā)現問題，采用大數據分析可對生豬的疫病進行有效防控。胡甜等認為養(yǎng)殖系統軟件解決了規(guī)?；i場管理方式落后的問題，生產資料的可追溯性充分保證了消費者的知情權。豬場辦公軟件促進了養(yǎng)豬業(yè)向標準化、數據化、高效化、細節(jié)化的快速發(fā)展，為企業(yè)的現代化管理提供了可靠的支撐，辦公效率和數據分析能力得到提升，提供精準決策達到迅速且高效規(guī)避風險的目標。

5 智能化設備與現代化管理的融合

智能化是中國養(yǎng)豬業(yè)未來的一種發(fā)展趨勢。智能化設備雖然解放了生產力，但豬場的生產仍然離不開人的運營和維護，因此，在豬場更加突出了管理的重要性。由設備取代勞動力，可以使技術人員更專注于提高生產力。

智能化通過技術改良實現了經濟增長集約化發(fā)展，同時，又受硬件設施和人才的制約。智能設備普及的同時，對從業(yè)人員的素質要求也在不斷提高。智能化設備提高了生產管理效率，對養(yǎng)殖企業(yè)的技術力量和資金周轉的要求也會更高，因此，人員的培訓和設備的維護將是未來畜牧機械發(fā)展的一個重要方向，這將有利于帶動智能化設備研發(fā)和創(chuàng)新的積極性。

一個豬場，員工的素質往往決定了生產水平的高低，作為管理者應充分考慮到員工的需求，在有限的條件內最大化員工的權益。養(yǎng)殖企業(yè)管理模式也應與時俱進，采取先進、科學的生產流程，大膽改革創(chuàng)新休假制度，提升員工福利待遇，吸引更多青年人才助力生豬產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

6 結語

非洲豬瘟疫情的發(fā)生，加速了我國生豬產業(yè)的轉型升級，提高了生物安全防范的等級。加之新型冠狀病毒肺炎疫情的發(fā)生，使消費者更加關注動物蛋白生產的安全性和可追溯性。通過智能化設備將數據、動物以及肉制品有機融合，有利于實現養(yǎng)豬業(yè)物聯網建設。培養(yǎng)現代化從業(yè)人員、加快產學研結合，讓養(yǎng)豬業(yè)與數據化、智能化充分結合，有利于實現我國從養(yǎng)豬大國到養(yǎng)豬強國的轉變。