淺析豬場環(huán)控設備應用

傅林山，李 睿，卜新宇，畢 卓，劉 良，通信作者

(1.重慶溯青環(huán)保技術研究院有限公司，重慶 涪陵 408100；2.長江師范學院，重慶 涪陵 408100；3.重慶市黔江區(qū)畜牧技術推廣站，重慶 黔江 409000)

0 引言

隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，生豬產業(yè)的養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，已從早期的人工飼養(yǎng)為主過渡到智能化、自動化的養(yǎng)豬模式。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和制造技術的不斷完善，各類高新設備逐漸被應用到養(yǎng)豬業(yè)中，使得產業(yè)逐漸走向現(xiàn)代化?，F(xiàn)代生豬產業(yè)是一個集畜牧獸醫(yī)、飼料營養(yǎng)、機械電子、經營管理和環(huán)境生物工程等多學科的系統(tǒng)工程，其中環(huán)控設備是打造智能化豬場的關鍵因素之一，對于小氣候環(huán)境的調節(jié)控制起到舉足輕重的作用。

1 豬場環(huán)境控制存在的問題

我國是養(yǎng)豬大國，但豬場養(yǎng)殖眾多領域攻堅不足，導致生產及環(huán)境控制存在一定的問題。已建中小型養(yǎng)殖場因資金投入少導致建設結構簡單，機械化程度較低，大多靠傳統(tǒng)人工飼喂和清糞，這給非洲豬瘟常態(tài)化條件下的養(yǎng)殖場生物安全控制帶來了巨大阻礙。由于部分設備質量層次不齊，環(huán)控系統(tǒng)的運行也會時常出現(xiàn)問題，運行穩(wěn)定性和可靠性不佳。傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的豬舍無法實現(xiàn)封閉式管理，進出人員較多，流動性較大，環(huán)境調控能力差，工作流程標準化力度不夠，巡查工作繁重，難于實時監(jiān)控每頭豬的身體狀況及環(huán)境狀況，人工測量數(shù)據(jù)不夠精準，也難于隨調隨查。傳統(tǒng)的環(huán)控設備運行不夠精準，導致整體調控繁瑣無序[1]。

2 豬場環(huán)境控制的重要性

自2018年開始非洲豬瘟給我國生豬產業(yè)帶來極大的災難，養(yǎng)殖戶深受其害。非洲豬瘟病毒傳播速度快，傳播途徑多，對豬場養(yǎng)殖生物安全控制造成巨大威脅。養(yǎng)殖小氣候是影響?zhàn)B殖收益的關鍵性因素，環(huán)境中的應激因素是疾病發(fā)生的主要誘因。新生仔豬適宜的生產溫度為27.5℃～31.0℃，隨著日齡的增加其機體功能越來越完善，對于環(huán)境苛求范圍逐漸放寬到14.5℃～23.8℃[2]。豬對環(huán)境變化的體感較為敏感，當溫度較低或潮濕時，皮膚會吸附空氣中的水分，導致體溫下降，新陳代謝減慢，影響其生產性能。豬舍中有毒有害氣體也會影響豬的生長，生產產生的NH3、H2S、CO、CO2等含量過高會使豬的呼吸道等產生病理性侵擾[3]。因此，良好的設施環(huán)境直接影響豬產品的質量，形成一個適宜的小氣候條件是生產的迫切需求。

3 環(huán)控體系構成

環(huán)境控制系統(tǒng)通過對豬舍進行強制通風來實現(xiàn)對溫濕度和有毒有害氣體的控制，從而為生豬營造適宜的生長環(huán)境。機械通風包括正壓通風、負壓通風、聯(lián)合通風等模式。中國南方地區(qū)的豬場普遍采用負壓通風模式，微正壓通風模式北方應用較多[4]。環(huán)境系統(tǒng)由環(huán)境控制箱、溫度傳感器、風機、水簾、通風窗、加熱器及空氣過濾系統(tǒng)等組成。

3.1 環(huán)境控制箱

控制箱是環(huán)控系統(tǒng)的心臟?？刂葡渫ㄟ^各個傳感器實時監(jiān)測豬舍內外溫濕度、有毒有害氣體濃度、光照等環(huán)境因素，實時將數(shù)據(jù)傳導到控制系統(tǒng)，并通過比對實時監(jiān)測值與設定值的區(qū)別來控制風機、水簾、通風窗等硬件，從而將豬舍環(huán)境控制在適宜范圍內，從而為豬群創(chuàng)造舒適穩(wěn)定的生產環(huán)境[5]。部分企業(yè)生產的控制箱可連接5個溫度探頭(室內4個和室外1個)，后臺可根據(jù)傳感器的數(shù)值完成設施的溫度控制，確保豬舍溫度不產生劇烈的變化，減弱溫度變化帶來的應激作用。環(huán)境控制箱實體圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境控制箱實體圖

環(huán)境控制箱能夠實現(xiàn)下列功能：①控制電熱板自動啟停。②自動調控風機的切換，均衡使用風機頻率，有效保障風機的使用壽命，將舍內溫度控制在適宜需求范圍，適宜溫度如表1所示。③控制風機的開啟來控制舍內斷面風速，監(jiān)測豬舍內部溫濕度情況，達到通風換氣和降低有毒有害氣體的功能[6]。④調節(jié)室內光照度，滿足生豬對光照的需求。⑤控制水簾系統(tǒng)的啟閉，實現(xiàn)溫控功能等。

表1 豬只生長期適宜溫度

3.2 風機

風機是環(huán)境控制系統(tǒng)中的動力設備。風機屬于常用運轉設備，因此選購上需要選擇質量上乘的品牌，確保使用壽命較長，工作性能可靠，工作效率高。選購風機可從風量、噪聲、鍍鋅層厚度、轉速和功率入手[7]。出于運營成本和通風效果考慮，業(yè)主單位往往更在意風量和功率，事實上，選購風機時需要考量風機的各項參數(shù)。不同類型風機如圖2所示。

圖2 不同類型風機

3.3 水簾

水簾又稱濕簾，是一種特種紙制做的蜂窩狀材料，其工作原理是“水蒸發(fā)吸收熱量”的物理現(xiàn)象。即水在重力的作用下從上往下流，在波紋狀纖維表面形成水膜，流動的空氣經過水簾時，水膜中的水蒸發(fā)時帶走大量的熱，使經過濕簾的空氣溫度降低，從而達到降溫的目的[8]。在相對濕度較低地區(qū)的夏季，“水簾+風機”是最經濟有效的降溫措施。目前水簾系統(tǒng)一般都較耐腐蝕、強度高、壽命長，但購置時仍需注意一些小的銷售公司以次充好。濕簾波紋角度是空氣和水進行熱交換的重要條件之一，波紋多為60°×30°、45°×45°交錯對置，一般用于負壓通風設計[9]，波高常見有5 mm、7 mm和9 mm 3種。為保證豬舍的降溫效果，要求空氣在通過水簾時有較長時間的接觸，設計時要求通過水簾的風速不超過2 m/s。水簾如圖3所示。

圖3 水簾示意圖 圖4 通風小窗

3.4 通風窗

在豬舍的密閉環(huán)境下，為保證舍內空氣滿足生產需求，必須對豬舍進行強制通風。通過開啟通風窗角度，在負壓條件下，能夠使豬舍外部空氣順利進入舍內，同時形成一定的流速，確保起到通風降溫的作用，同時達到換氣的目的，通風小窗如圖4所示。

不同類別的豬只對于通風量的需求不同。在寒冷的氣候條件下，考慮到豬只需要保暖，通風量主要考慮排除多余的有毒有害氣體，可以防止外部冷空氣進入豬舍導致溫度降低；在溫和天氣時，通風量的需求有所增加，既要適當通風又要防止溫度過高，還要考慮不同類別的豬對于有毒有害氣體的閾值；在炎熱天氣時，豬對通風量的需求較大，必須保證充足的通風，使舍內溫度達到豬只的適宜生長溫度，防止出現(xiàn)中暑等狀況[10]。不同氣候條件下各類豬對通風量的需求可參考表2。

表2 不同氣候條件豬所需通風率

3.5 空氣過濾系統(tǒng)

迫于非洲豬瘟的威脅，現(xiàn)代化種豬場地越來越多使用空氣過濾系統(tǒng)，主要目的是為了過濾掉空氣中的細小微粒和各類病原及病毒。豬場常見病毒有豬流感病毒(0.080～0.120 μm)、藍耳病毒(0.050～0.065 μm)、豬圓環(huán)二型病毒(0.001 7～0.002 2 μm)、支原體(0.3～0.9 μm)，這些病毒不能以單體形式存在于空氣中，必須依附在粒徑為0.4～0.7 μm的物體上進行傳播[11]。這些病毒一旦進入到豬只體內，就會對機體產生較大危害，有些可以導致豬整個消化呼吸系統(tǒng)功能紊亂，嚴重的甚至導致豬的死亡。密閉豬舍內，一頭豬只感染有可能殃及整個豬舍?？諝膺^濾系統(tǒng)能夠過濾掉粒徑大于0.3 μm的顆粒物，達到凈化空氣的效果，過濾系統(tǒng)需基于豬舍通風模式設置[12]。正壓通風形成截面風速較小，且運營成本較高，但對圍護結構的密封性要求相對較低，正壓在北方地區(qū)較多?？諝膺^濾系統(tǒng)加大了豬場建設的成本，但生物安全控制效果更好，能夠降低病毒侵擾帶來的風險，是種豬場越來越重視的環(huán)控設備之一。

4 展望

環(huán)控設備的應用是建設智能化豬場不可或缺的因素，建設一體化的環(huán)控設置設備能有效提高豬的生長水平，降低豬的料肉比，確保養(yǎng)殖戶能夠獲得較好的經濟收益。

環(huán)控系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢是物聯(lián)網(wǎng)技術與機械設備結合，形成的自動的物聯(lián)網(wǎng)管理體系，通過降低對人的依賴程度，從而提高豬場的生產效率和精準性。國內和國外的部分操作系統(tǒng)過于復雜，設備應用上更期望有簡便快捷的操作模式出現(xiàn)，普及到文化水平不高的養(yǎng)殖戶上，以期做到操作簡單、易學易管理。另外，生豬運輸過程中，可采用專人、專車及在線遠程監(jiān)控，實時監(jiān)測生豬體況，出現(xiàn)生豬應激時便于及時提醒運輸人員，防患于未然。豬場設備智能化控制是大勢所趨，也是我國現(xiàn)代生豬產業(yè)正在經歷的一場技術革命，相信我國生豬產業(yè)的發(fā)展必將掀起一波快速發(fā)展的浪潮。