現(xiàn)代樓房養(yǎng)豬智能化環(huán)境控制及疾病預防技術概述

初歡歡，林婷婷，張洪亮，秦志華，楊瑞梅，單 虎

（青島農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，山東 青島 266109）

1 前言

自非洲豬瘟在我國確診以來，呈現(xiàn)廣而快的傳播趨勢，在我國各個地區(qū)全面發(fā)生，這給我國生豬養(yǎng)殖行業(yè)帶來了巨大損失和打擊，養(yǎng)殖戶們開始關豬場的生物安全，對于豬場的環(huán)境控制和疾病預防就顯得尤為重要[1]。

在2019年12月19日，自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《關于設施農(nóng)業(yè)用地管理有關問題的通知》，通知內(nèi)容表示養(yǎng)殖設施允許建設多層建筑，自此，高樓養(yǎng)豬合法化，樓房養(yǎng)殖的概念被提出，越來越多的人意識到樓房養(yǎng)殖將成為養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)的大方向。在“樓房養(yǎng)殖的時代”下，建設和維護穩(wěn)定的生物安全體系是高度集約化的豬舍模式健康發(fā)展的必要前提[2]，文章對樓房養(yǎng)殖的概況和樓房內(nèi)智能化環(huán)控、疾病預防技術展開介紹。

2 樓房養(yǎng)殖現(xiàn)狀及痛點

2.1 樓房養(yǎng)殖發(fā)展史

傳統(tǒng)模式養(yǎng)豬一般采用平房養(yǎng)殖，但平房養(yǎng)殖存在一些問題。首先，空氣不能對流，平房的養(yǎng)殖空間一般都較小且門窗小，舍內(nèi)空氣不能形成對流，豬糞便發(fā)酵產(chǎn)生的氣體（包括硫化氫、氨氣、二氧化碳等）不容易排出，會導致豬的免疫力下降，誘發(fā)各種疾病。其次，平房用水泥澆筑屋頂，舍內(nèi)的氣溫較難控制到豬適宜的生長溫度，冬天舍內(nèi)氣溫低、晝夜溫差大，夏天強烈陽光照射后向屋內(nèi)散發(fā)大量熱量導致舍內(nèi)溫度極高，這些都會影響生豬的健康生長。

樓房養(yǎng)殖是在傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式上研究出的新模式，能有效解決我國土地資源緊缺與豬肉需求量增長之間的矛盾。但最初簡單的平層疊加模式，由于環(huán)境控制問題不能很好地解決，豬場生物安全體系存在很大風險，為進一步吸取經(jīng)驗，完善各方面問題，系統(tǒng)成熟的樓房養(yǎng)殖模式成為當今的研究和建設熱點。

2.2 樓房養(yǎng)殖優(yōu)勢

2.2.1 管理方式智能高效

基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術，由環(huán)境監(jiān)測終端、通訊終端、工控模塊和監(jiān)控軟件組成，通過感知層對養(yǎng)殖環(huán)境實行全面監(jiān)測，利用傳輸層來傳送信息，使用控制層對養(yǎng)殖環(huán)境實現(xiàn)智能調(diào)控，包括溫度、濕度、有害氣體等眾多環(huán)境因素。對養(yǎng)殖動物進行智能化監(jiān)控，實時關注動物行為，如有特殊情況能第一時間發(fā)現(xiàn)；同時采用智能飼喂系統(tǒng)，對養(yǎng)殖動物進行精準飼喂，有效控制飲水量和采食量，在食欲不振精神狀態(tài)不良時，也可以從豬只飲水量和采食量發(fā)現(xiàn)異常。

2.2.2 有效處理廢氣和糞污

豬舍的廢氣和糞污是影響豬生長健康的重要因素，廢氣主要來源于豬的糞尿、食物殘渣、呼出的氣體和分泌物；糞污是病原體傳播的重要載體，并且能夠產(chǎn)生有害氣體污染舍內(nèi)環(huán)境，如果不妥善處理這些會影響豬的生長環(huán)境，使其抵抗力下降甚至患病，因此樓房養(yǎng)豬的廢氣和糞污處理十分有必要。

廢氣處理較為有效的就是設置過濾系統(tǒng)，在豬舍的排氣系統(tǒng)中加入過濾系統(tǒng)，設置噴淋裝置，在噴淋裝置內(nèi)添加消毒劑或微生物，大部分有害氣體和粉塵能夠溶于水中，以此解決廢氣排放的問題，保證舍內(nèi)氣體流通且成分安全[3]。

對于糞污的處理應根據(jù)不同樓層進行不同的規(guī)劃，在清糞時要及時單獨清出，不能與污水混合排出，使用漏糞板（漏縫）地板能夠減少人工清糞的麻煩；生產(chǎn)區(qū)排出的糞污需要進行統(tǒng)一處理，通常采用厭氧生物處理模式、氧化塘處理模式等，根據(jù)養(yǎng)殖場的占地面積、土地消納能力選取合適的處理方式，按照無害化的原則進行處理，糞便處理過程中強化了消毒、隔離的措施，以防場內(nèi)疾病產(chǎn)生交叉?zhèn)鞑?，糞污的存放池、發(fā)酵池等其他貯存設備做好防漏處理，防止產(chǎn)生污染周邊土壤和地下水的情況。無論采取哪種糞污處理方式，都能較好保證糞污排放達標。

2.2.3 防疫效果更好

樓房養(yǎng)殖的占地要比以往養(yǎng)殖模式的占地小，對于養(yǎng)殖戶來說，外圍需要防控的范圍也相應地減少，更有理由使豬場做好外圍環(huán)境防控。樓房內(nèi)有統(tǒng)一的出入口，嚴格進行封閉式管理，樓房各層獨立相互不交叉，凈道、污道相互分離，能夠有效地阻隔病菌的傳染。在此基礎上，進行統(tǒng)一的防疫，如采用噴頭式消毒，保證舍內(nèi)環(huán)境合格，并給動物進行統(tǒng)一免疫，多方面同時進行防疫。

2.2.4 養(yǎng)殖標準化程度高

樓房養(yǎng)殖的規(guī)模要大于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，飼養(yǎng)量和飼養(yǎng)密度也大，更具有規(guī)模效益優(yōu)勢，減少了轉(zhuǎn)群的麻煩，非常適合智能化養(yǎng)殖，可以通過智能化設備進行舍內(nèi)的統(tǒng)一調(diào)控，使養(yǎng)殖方法和環(huán)境變得更加標準化；系統(tǒng)科學化的管理，能嚴格控制疾病的預防，對食品安全加以保障，能夠保證生豬質(zhì)量的統(tǒng)一性，也有效地減少人工成本的投入，采取標準化的養(yǎng)殖技術，不僅易于場內(nèi)管理，豬的生產(chǎn)效率也得到了提高。

2.2.5 節(jié)約用地

我國土地資源緊張，人口和工業(yè)相對集中，這對養(yǎng)殖場的選址建立有極大的限制，樓房養(yǎng)豬可以占用更少的土地飼喂更多的豬，相對于傳統(tǒng)模式能夠節(jié)約90%～95%的土地，所以樓房養(yǎng)豬在找地困難的問題上有了很大的改善。

2.3 樓房養(yǎng)殖痛點

現(xiàn)階段樓房養(yǎng)殖的發(fā)展仍有很多不足，首先，雖然樓房養(yǎng)殖的環(huán)境相較于平房養(yǎng)殖模式已經(jīng)優(yōu)化很多，基本能夠?qū)崿F(xiàn)冬暖夏涼，但因為樓房養(yǎng)殖需要分層，不同區(qū)的生產(chǎn)模式和養(yǎng)殖模式不同，豬的種類和階段也不同，因此對場區(qū)的管控就更需要用心，同時也需要加大對人員的管控力度，嚴格進行生活分區(qū)，禁止串區(qū)的現(xiàn)象發(fā)生。

其次，樓房豬舍的多層結構意味著豬要以垂直方向進行轉(zhuǎn)運，這對于層間生產(chǎn)線的防疫是一個巨大考驗，必須做到從低生物安全級別區(qū)域到高生物安全級別區(qū)域全面消毒，建立嚴格的洗消線并采取相應的措施切斷病毒傳播途徑[4]。

養(yǎng)殖場內(nèi)的軟件設施不夠完善，大部分公司仍然依靠人工管理養(yǎng)殖場，過度依賴專業(yè)人才，這就導致在養(yǎng)殖過程中，由于飼養(yǎng)量大、飼養(yǎng)密度高，員工無法第一時間發(fā)現(xiàn)豬只異常，且信息交互無法及時互相通知，設備信息的異常警報不能及時發(fā)現(xiàn)。

3 智能化樓房養(yǎng)殖系統(tǒng)

針對上述樓房養(yǎng)殖的痛點，我們建立從場區(qū)規(guī)劃到養(yǎng)殖技術的全方位智能化樓房養(yǎng)殖系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術，由環(huán)境監(jiān)測終端、通訊終端、工控模塊和監(jiān)控軟件組成，能夠初步實現(xiàn)智能化管理養(yǎng)殖場。

3.1 智能化生物安全管控系統(tǒng)

場區(qū)整體規(guī)劃和布局應滿足生物安全管控的最高標準。豬場外環(huán)境與場區(qū)內(nèi)設立絕對分隔，消毒隔離區(qū)、生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)等各功能區(qū)布局合理清晰，各功能區(qū)、各樓層間相對獨立，保證人流、車流、物流、豬流、污物及病死豬流的獨立性、單向行和閉環(huán)性。

各功能區(qū)間設置智能化管控和門禁系統(tǒng)，安裝視頻監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，設置不同目標物的安全等級和管理流程，實現(xiàn)自動識別異?，F(xiàn)象并報警或自動決策。

3.2 高效安全的智能化飼養(yǎng)管理模式

以智能化設備和技術代替人員進行飼養(yǎng)管理，將每層豬舍視為1個獨立生產(chǎn)區(qū)，采用小單元批次化的飼養(yǎng)模式，做到每批次“全進全出”，每層獨立設置人員、物資、洗消設備等。

采用智能化飼喂系統(tǒng)，精確管控豬飲水采食情況，同時采用熱粉料+無風冷卻技術等滅活技術，保證飼料進場前已滅活病毒。

采用智能化環(huán)境控制系統(tǒng)，根據(jù)每層的養(yǎng)殖需求和建設特點設置不同的環(huán)境參數(shù)。采用百萬級空氣過濾系統(tǒng)，完全杜絕外界有害物質(zhì)的進入；以樓層為單位構建主控+分控的單元化相互獨立且免受干擾的通風系統(tǒng)，保證場區(qū)內(nèi)每層豬舍的最優(yōu)通風。

3.3 豬病風險預警和養(yǎng)殖綜合評價系統(tǒng)的構建

將養(yǎng)殖各環(huán)節(jié)通過布設物聯(lián)網(wǎng)智能硬件產(chǎn)品，利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術進行分析，進行全流程智能化管控和實時決策。包括以下方面。

（1）環(huán)境監(jiān)測

采用智能環(huán)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制場區(qū)環(huán)境，包括溫度、濕度、CO2、H2S等；

（2）運動軌跡

采用AI相機采集識別豬只的運動軌跡；

（3）行為體態(tài)

采用聲音識別、圖像視頻采集、電子耳標等方式，智能識別生豬個體聲音異常、躺臥等行為、皮膚外貌、體溫等個體信息；

（4）免疫保健

電子錄入豬的免疫保健情況；

（5）生長數(shù)據(jù)

利用電子耳標等產(chǎn)品錄入豬的日增重、PSY、胎次、體重等個體信息及存欄量、死亡率等整體數(shù)據(jù)；

（6）消耗等成本數(shù)據(jù)

通過智能飼喂系統(tǒng)、水電量的智能監(jiān)測，監(jiān)測豬水、料消耗情況及水電等成本控制；

（7）財務數(shù)據(jù)

銷售數(shù)據(jù)、財務數(shù)據(jù)的智能接入；

（8）人員信息

學歷、年齡、考勤、考核信息的智能錄入；

（9）設備數(shù)據(jù)

設備運行信息、維保信息的智能監(jiān)測。

以上指標均不同程度影響豬只健康和豬場的生產(chǎn)管理水平，通過人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)風險指標的智能化管理，建立豬病風險預警和養(yǎng)殖綜合評價系統(tǒng)，在各指標出現(xiàn)異常時能夠立即警報和決策分析，實現(xiàn)養(yǎng)殖風險的早預警、早處理。

3.4 豬病智能化診斷系統(tǒng)的構建

針對樓房養(yǎng)殖密度高、養(yǎng)殖人員發(fā)現(xiàn)異常情況不及時的情況，建立生豬疫病監(jiān)測診斷系統(tǒng)，通過建立豬病專家診斷數(shù)據(jù)庫，將智能化監(jiān)測的各風險指標進行綜合分析，預測發(fā)生某種疾病的概率，并提出治療措施和診斷意見，做到豬病早發(fā)現(xiàn)、早決策、早治療。

4 樓房養(yǎng)殖的疾病預防技術

4.1 樓內(nèi)豬只轉(zhuǎn)運與生物安全

為保障豬舍內(nèi)生物安全，在設計和生產(chǎn)中應減少跨層中轉(zhuǎn)，在豬只流轉(zhuǎn)工藝設計中盡量做到逐層單向轉(zhuǎn)運，層間的豬只轉(zhuǎn)運需要對健康豬、淘汰豬和病死豬進行嚴格區(qū)分，不得產(chǎn)生交叉。健康豬的轉(zhuǎn)運可以以坡道為主，中轉(zhuǎn)平臺為輔的方式；而淘汰豬和異常豬則需采用專用電梯進行轉(zhuǎn)運；病死豬尸體要封閉后采用專用電梯或采用死豬管道的方式進行轉(zhuǎn)運，要特別注意氣溶膠的傳播。

4.2 空氣過濾系統(tǒng)

空氣是豬繁殖與呼吸綜合征、支原體、豬流行性腹瀉等傳染性疾病的重要傳播途徑之一。病原微生物通過吸附到空氣中的懸浮物質(zhì)進行傳播，這些微型顆粒能夠在空氣中漂浮幾天甚至1個月，而病原體正是附著于這些微粒上（氣溶膠）隨氣流進行散播。因此將空氣過濾系統(tǒng)合理應用于樓房豬舍的新風入口處，能夠有效降低需要依附塵粒傳播的病毒?？諝膺^濾設備雖然是較為成熟的產(chǎn)品，但應用于豬舍空氣處理時，需要注意結合豬舍的通風模式 、建筑結構、生產(chǎn)模式以及氣候特點做出合理設計，尤其對于樓房養(yǎng)殖的多層建筑來說更需要考慮空氣過濾與豬舍的系統(tǒng)性設計[5]。

4.3 智能洗消烘干

洗消烘干作為當前防病最行之有效的方法，豬場烘干房由于人工控制卻經(jīng)常出現(xiàn)烘干溫度不達標、烘干時長不合格的問題，智能洗消烘干解決方案可以對車輛類型、車牌進行精準識別，保證每次烘干溫度與時長，并與門禁聯(lián)動，將數(shù)據(jù)實時上報平臺，任何不合格的烘干將立即通知給相關領導，每天的日報推送可以讓領導查閱每一條烘干記錄與詳細烘干數(shù)據(jù)，杜絕了烘干不合格問題，為防非洲豬瘟提供行動保障。

4.4 豬舍智能化環(huán)境控制設備集成應用

整合溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣傳感器等設備，根據(jù)接口協(xié)議讀取相關的傳感器數(shù)據(jù)，驅(qū)動相關設備調(diào)節(jié)豬場環(huán)境狀況。維持適合生豬健康生長的最佳狀態(tài)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果，進行環(huán)境干預，減輕異常環(huán)境帶來的損失。

4.5 通風系統(tǒng)設計與生物安全

樓房豬舍內(nèi)部的熱環(huán)境及空氣質(zhì)量對豬和養(yǎng)殖者的健康都至關重要。合理的通風能夠為舍內(nèi)豬群提供并保持舒適的環(huán)境。它不僅可以引入新風系統(tǒng)為豬只提供新鮮空氣。還可以去除舍內(nèi)有毒有害氣體、塵埃與病原微生物、以及多余的熱量和濕氣。在樓房豬舍的整體通風設計中，必須注意不同樓層豬舍內(nèi)部環(huán)境的通風規(guī)律，并針對不同樓層特點在豬舍通風系統(tǒng)設計以及運行方式上做進一步的調(diào)整和優(yōu)化。目前大部分樓房豬舍采用每層獨立的進出風系統(tǒng)。部分樓房則嘗試采用集中通風的模式，兩種模式的主要區(qū)別在于出風是層間獨立的體系還是整體集成的控制。

5 結果與展望

在當今非洲豬瘟防控常態(tài)化的形式下，“如何高度整合產(chǎn)業(yè)資源，減少傳染病傳播風險”成為養(yǎng)殖業(yè)首要解決的問題?，F(xiàn)代智能化樓房養(yǎng)殖模式的出現(xiàn)，在生物安全防控和高效智能管理方面顯示出了較大的優(yōu)勢和潛力，為生豬集約化養(yǎng)殖的發(fā)展指明方向，智能化樓房養(yǎng)豬技術及產(chǎn)品的深入開發(fā)無疑成為今后行業(yè)重要需求和研究熱點。