智慧養(yǎng)豬的研究及其應(yīng)用

周 菊

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

當(dāng)前，信息技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展。特別是人工智能、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算等的協(xié)同融合點(diǎn)燃了信息化新時(shí)代的引擎，為互聯(lián)網(wǎng)向各個(gè)行業(yè)縱深發(fā)展注入后勁。生豬智能養(yǎng)殖是生豬養(yǎng)殖未來發(fā)展的重要方向。生豬養(yǎng)殖過程牽動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)鏈條的發(fā)展，是非常重要的環(huán)節(jié)，用信息技術(shù)推動(dòng)發(fā)展智慧養(yǎng)豬是生豬養(yǎng)殖業(yè)是產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展的關(guān)鍵。

通過對(duì)生豬行為數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以反映生豬養(yǎng)殖過程中生豬運(yùn)動(dòng)功能、健康狀態(tài)和精神狀態(tài)。國(guó)內(nèi)外早已開始關(guān)注動(dòng)物行為學(xué)研究，尤其是行為與生長(zhǎng)狀態(tài)的關(guān)聯(lián)分析，但對(duì)生豬行為的研究相對(duì)滯后，多數(shù)研究局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，缺少規(guī)?；⒓s化飼養(yǎng)條件下生豬群體行為的研究平臺(tái)。本文詳述了生豬行為的全面和詳細(xì)分類；分析遺傳因素、營(yíng)養(yǎng)因素、日糧配比、生豬養(yǎng)殖環(huán)境、繁殖管理、健康狀況等條件對(duì)生豬行為的影響。提出了傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)面臨的問題和弊端。研究 信息化技術(shù)在生豬養(yǎng)豬業(yè)的應(yīng)用，如通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能達(dá)到對(duì)養(yǎng)豬環(huán)境控制，豬病智能監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷系統(tǒng)等智慧養(yǎng)豬應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)和平臺(tái)。對(duì)智慧畜牧實(shí)用效益進(jìn)行了分析，發(fā)展智慧養(yǎng)豬所產(chǎn)生的效益非?？捎^，提升養(yǎng)豬場(chǎng)的整體管理水平，為養(yǎng)殖戶節(jié)省管理成本。

1.智慧養(yǎng)豬需關(guān)注豬群行為

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院江青艷教授認(rèn)為，行為是判斷動(dòng)物健康狀況（包括生理健康和心理健康）的重要指標(biāo)，養(yǎng)豬場(chǎng)若重視豬的行為表現(xiàn)和福利需求，則有利于提高生豬的健康水平。規(guī)?；B(yǎng)豬以快速、高效、安全地提供豬肉產(chǎn)品為目的，在飼養(yǎng)管理上往往人為地改變了豬群的生存環(huán)境和生活習(xí)性，反而造成其生產(chǎn)繁殖性能下降。關(guān)注豬群行為，制定適合豬群行為的飼養(yǎng)方式是豬場(chǎng)精細(xì)化管理的重要組成部分。

2.生豬行為的影響因素的研究

因此，從遺傳背景、營(yíng)養(yǎng)日糧、飼養(yǎng)環(huán)境和管理、生豬健康等方面分析對(duì)生豬行為的影響，對(duì)提高養(yǎng)豬經(jīng)濟(jì)效益具有指導(dǎo)作用。

2.1 遺傳影響因素

生豬行為受遺傳背景的影響導(dǎo)致不同品種生豬之間行為有所不同。比如，軟耳豬比豎耳豬有更多咬尾現(xiàn)象。比較我國(guó)地方品種豬（民豬、大花白豬、藍(lán)塘豬）與現(xiàn)主流養(yǎng)殖的外來豬種（大白豬、長(zhǎng)白豬）行為發(fā)現(xiàn)，地方品種豬母性更好，對(duì)周圍環(huán)境較敏感，姿勢(shì)轉(zhuǎn)換頻率較低，對(duì)仔豬保護(hù)性更強(qiáng)。對(duì)同豬種而言，未有壓死仔豬經(jīng)歷的母豬表現(xiàn)出更多仔豬保護(hù)行為。因此，生豬行為也可作為生豬育種的參考指標(biāo)，并且已經(jīng)應(yīng)用于生豬育種。

2.2 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與日糧組成影響因素

豬維持生命、生長(zhǎng)、繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可分為六大類，除水之外所有養(yǎng)分都必須通過飼料提供。生豬行為模式受營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)影響而存在不同表現(xiàn)。當(dāng)豬長(zhǎng)期處于饑餓或營(yíng)養(yǎng)不良狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)空嚼現(xiàn)象。饑餓或蛋白、氨基酸、纖維、礦物質(zhì)和食鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏狀態(tài)下，豬保持較高水平的采食動(dòng)機(jī)，豬群會(huì)出現(xiàn)大量口部刻板、咬尾和咬耳等行為。氨基酸配比失衡也可導(dǎo)致咬尾、咬耳行為的爆發(fā)；日糧組成也會(huì)影響生豬行為。攝入抗性淀粉等升糖較快的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)減少生豬采食相關(guān)行為，增加探究行為。日糧形態(tài)也會(huì)影響生豬行為，給予粉料的生豬采食時(shí)間更長(zhǎng)，采食后的不良行為更少。

2.3 養(yǎng)殖環(huán)境影響因素

養(yǎng)殖環(huán)境的變化同樣影響著生豬行為。冷應(yīng)激狀態(tài)，生豬扎堆取暖且易出現(xiàn)咬尾現(xiàn)象；當(dāng)環(huán)境溫度升高超過16.6 ℃時(shí)，蜷縮行為減少；超過18.8 ℃時(shí)，更多時(shí)間側(cè)躺于漏縫地板，刻板行為發(fā)生率較低；當(dāng)溫度高于20 ℃時(shí)，咬尾現(xiàn)象普遍出現(xiàn)；當(dāng)豬舍溫度超過35 ℃，豬會(huì)大量出現(xiàn)往返踱步的行為。濕度會(huì)加劇溫度對(duì)生豬行為的影響。保障生豬處于舒適生長(zhǎng)狀態(tài)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)生豬行為的觀察，以及加熱板、風(fēng)機(jī)、濕簾等設(shè)備設(shè)施的優(yōu)化控制。

高密度飼養(yǎng)容易造成豬啃咬欄桿、咬尾、無食咀嚼、肛門按摩、母豬的嗜血癥、犬坐等行為增加。適當(dāng)擴(kuò)大群體規(guī)模有利于避免生豬異常行為的發(fā)生，更重要的是擴(kuò)大生豬活動(dòng)空間，比如使用雙層豬舍設(shè)計(jì)，更利于生豬保持安靜，出現(xiàn)更多的躺臥行為，減少敲頭行為。

2.4 養(yǎng)殖管理影響因素

不同管理?xiàng)l件也會(huì)對(duì)生豬的表現(xiàn)行為有不同程度的影響。在豬舍添置少量干草和其他玩具，或提供拱土機(jī)會(huì)明顯降低生豬咬尾率和攻擊頻率，增加其探究行為。添置玩耍物的安放位置會(huì)影響效果，靠近料槽置放更能激發(fā)仔豬的探索行為，減少其休息時(shí)間。相比使用飲水器，使用飲水碗的斷奶2 天后的仔豬花費(fèi)較少的時(shí)間攝入更多的飲水。豬的群體行為是指豬群中個(gè)體之間發(fā)生的各種交互作用。去勢(shì)管理可以降低公豬的性行為和攻擊行為。去勢(shì)方法包括物理去勢(shì)和免疫去勢(shì)。免疫去勢(shì)擁有較低的致死率，同時(shí)使得運(yùn)輸過程中生豬更為安靜。

2.5 健康狀態(tài)影響因素

一頭健康的豬其頸部應(yīng)該是勻稱靈活的，頸部活動(dòng)自如，沒有腫脹或者發(fā)硬的現(xiàn)象，是一頭豬健康狀況的基本指標(biāo)。如果你仔細(xì)觀察的話，可以明顯感覺到生病的豬頸部活動(dòng)會(huì)受到影響，看起來多多少少有些不協(xié)調(diào)。患有胃潰瘍的豬站立時(shí)間或步行時(shí)間更多，且躺在左側(cè)的時(shí)間較少。溶血性貧血、支氣管疾病、疥癬和虱子的存在都會(huì)加重生豬咬尾、咬耳等不良群體行為。主體內(nèi)的內(nèi)分泌紊亂引起激素分泌異常會(huì)導(dǎo)致豬的情緒不穩(wěn)定，也可誘發(fā)豬異常行為的出現(xiàn)。采食行為常被用來粗評(píng)生豬健康狀況。豬群對(duì)不健康豬的排斥行為也可作為判定豬是否健康的依據(jù)。

3.傳統(tǒng)養(yǎng)豬面臨的問題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；^低，年出欄量500頭以上規(guī)模豬場(chǎng)的出欄比不到一半，普通人能夠吃到的一半豬來自年出欄量500以下的散養(yǎng)農(nóng)戶、小型養(yǎng)殖場(chǎng)。然而，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式不僅生產(chǎn)效率低下，而且在污染治理、疾病防控以及食品安全等方面存在較大問題。傳統(tǒng)養(yǎng)豬的模式主要有以下三種:農(nóng)村小規(guī)模養(yǎng)殖、大型養(yǎng)豬場(chǎng)集中型養(yǎng)殖、生態(tài)散養(yǎng)養(yǎng)殖。傳統(tǒng)養(yǎng)豬主要有以下4個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。第一，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。第二，生產(chǎn)成本過高。第三，疫情來勢(shì)兇猛。第四，環(huán)保壓力增大。

4.信息化技術(shù)在生豬養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

4.1 智慧養(yǎng)豬涉及的信息化技術(shù)

智慧養(yǎng)豬涉及到的技術(shù)很多，本文重點(diǎn)介紹以下4點(diǎn)。第一，傳感器技術(shù)。通過聲、光、電、熱、力、位移、濕度等信號(hào)來感知現(xiàn)實(shí)世界，是物體感知物質(zhì)世界的“感覺器官”。第二，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)物理系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)的反饋信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)。第三，自動(dòng)控制技術(shù)。第四，信息處理技術(shù)。對(duì)感知數(shù)據(jù)采集信息的處理、分析和決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的有效監(jiān)控與管理。

4.2 通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能達(dá)到對(duì)養(yǎng)豬環(huán)境控制

通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能達(dá)到對(duì)養(yǎng)豬環(huán)境的控制，主要功能有以下四個(gè)方面。第一，環(huán)境監(jiān)測(cè)。對(duì)養(yǎng)豬的環(huán)境（空氣、土壤、溫濕度等）在線監(jiān)測(cè)。第二，自動(dòng)控制。養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)的調(diào)控能力及自動(dòng)聯(lián)動(dòng)的功能實(shí)現(xiàn)。第三，指揮調(diào)度?；陴B(yǎng)殖場(chǎng)景內(nèi)的裝備調(diào)度，設(shè)備派遣能力。第四，統(tǒng)計(jì)決策?；趯?duì)物聯(lián)網(wǎng)信息的數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析，提供決策支持和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的能力。

4.3 養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)

養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控豬舍環(huán)境監(jiān)控：豬舍環(huán)境與豬的成長(zhǎng)息息相關(guān)，環(huán)境質(zhì)量變差會(huì)導(dǎo)致豬的發(fā)育不良甚至爆發(fā)疫病。通過在線監(jiān)測(cè)豬只生長(zhǎng)的環(huán)境信息，包括空氣溫濕度、NH3、H2S、CO2、照度等，通過智能無線控制設(shè)備調(diào)控豬舍的生長(zhǎng)環(huán)境。

4.4 豬病智能監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷系統(tǒng)

研發(fā)豬疫情預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)疫情早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警，以控制各種傳染病的蔓延。

4.5 生豬集約化健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)

通過平臺(tái)可以實(shí)時(shí)高精度養(yǎng)殖環(huán)境采集環(huán)境參數(shù)，異常信息報(bào)警接受，智能化的自動(dòng)控制，聯(lián)動(dòng)操作信息通知等。生豬集約化養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生豬養(yǎng)殖環(huán)境的24小時(shí)監(jiān)測(cè)，還能在無人值守的情況下對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制，使環(huán)境參數(shù)保持在一定的適宜范圍。前端智能硬件通過攝像機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)（WIFI，4G）將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到云數(shù)據(jù)中心。

4.6 RFID追溯系統(tǒng)

數(shù)據(jù)記錄（RFID）：通過電子耳標(biāo)能夠?qū)⒚總€(gè)動(dòng)物的耳號(hào)與其品種、來源、生產(chǎn)性能、免疫狀況、健康狀況、畜主、養(yǎng)殖環(huán)境等信息一并記錄起來，一旦發(fā)生疫情和畜產(chǎn)品質(zhì)量等問題，即可追蹤(追溯)其來源，分清責(zé)任，堵塞漏洞， 目前在國(guó)內(nèi)外已大量使用，有效地對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)的全過程進(jìn)行全方位的管理。

4.7 自動(dòng)化喂料系統(tǒng)

隨集約化養(yǎng)豬模式的快速發(fā)展，自動(dòng)化飼喂系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，以高效，節(jié)省人工，迅速提升經(jīng)濟(jì)效益受到廣大養(yǎng)殖場(chǎng)的青睞，對(duì)其豬場(chǎng)效益發(fā)揮著重要的作用。自動(dòng)化喂料系統(tǒng)適用于各階段的豬群，也是現(xiàn)階段主流的喂養(yǎng)模式，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)喂料，大大解放人力的投入，讓人們更多的去關(guān)注提升豬場(chǎng)的整體效益。自動(dòng)化飼喂系統(tǒng)總體是一個(gè)儲(chǔ)料、上料、輸料、下料四部分，由plc型電控箱及程序系統(tǒng)配合完成。通過料塔進(jìn)行儲(chǔ)料，保證飼料的新鮮，干凈;再通過上料設(shè)備(塞片主機(jī)、絞龍主機(jī))帶動(dòng)塞盤鏈條或者絞龍將飼料進(jìn)行輸送，豬舍內(nèi)部安裝下料裝置，比如三通、定量桶等進(jìn)行飼料投放。定量桶的使用可以有效控制飼料量的投放以及定時(shí)進(jìn)行投放。電腦端設(shè)有工作程序，上料主機(jī)以及料線位置最后一個(gè)下料口會(huì)安裝傳感器，見料啟停感應(yīng)方式讓飼料正常運(yùn)轉(zhuǎn)到豬舍。飼料在經(jīng)過定量桶的時(shí)候會(huì)逐個(gè)下滿，等豬舍內(nèi)全部上滿飼料之后，在進(jìn)行統(tǒng)一下料，減少了豬群的應(yīng)激，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)投放，還能及時(shí)觀察豬只的采食情況，了解豬只的健康情況。

4.8 智慧養(yǎng)豬涉及的信息化技術(shù)的多種傳輸模式

多種傳輸方式，可根據(jù)工作習(xí)慣，來進(jìn)行傳感器的選擇。本文介紹以下幾種傳輸模式。第一，模擬量傳輸。如用變送器采用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行CO濃度測(cè)量，反應(yīng)迅速靈敏，用于空氣質(zhì)量檢測(cè)CO。模擬量信號(hào)輸出，4-20mA、0-10V、0-5V可選。設(shè)備10-30V寬壓供電，外殼防護(hù)等級(jí)高，能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種惡劣條件。第二，以太網(wǎng)傳輸。充分利用現(xiàn)成的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集、傳輸和集中控制。第三，無線傳輸。利用無線感知技術(shù)與智能裝備對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)的設(shè)備、工作人員和豬舍環(huán)境、豬群信息等進(jìn)行保存識(shí)別，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)比對(duì)，全面對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)進(jìn)行健康對(duì)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)設(shè)備、管理、豬舍環(huán)境控制、疫病監(jiān)測(cè)預(yù)警、種豬繁殖育種數(shù)字化管理，進(jìn)行自動(dòng)化精準(zhǔn)豬舍控制系統(tǒng)、數(shù)字化精準(zhǔn)飼養(yǎng)系統(tǒng)、疫病監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、繁殖育種數(shù)字化管理系統(tǒng)的融合和集成，并搭建成云養(yǎng)殖信息化平臺(tái)，將以上信息進(jìn)行提煉、加工、處理等集成，形成指導(dǎo)企業(yè)全部生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理。第四，APP小程序。下發(fā)指令功能，輸入密碼解鎖后，隨時(shí)隨地通過手機(jī)端對(duì)設(shè)備進(jìn)行指定命令，防止失誤操作。能夠查閱所有設(shè)備工作狀態(tài)及測(cè)量數(shù)據(jù)。直觀數(shù)據(jù)顯示，所有設(shè)備信息同屏示，能夠更加直觀閱讀各類數(shù)據(jù)

5.智慧畜牧實(shí)用效益分析

5.1 智慧養(yǎng)豬的應(yīng)用分析

智慧養(yǎng)豬主要可以實(shí)現(xiàn)以下三種作用。第一，智能化預(yù)警。對(duì)于監(jiān)控中的環(huán)境變量，當(dāng)其達(dá)到預(yù)設(shè)危險(xiǎn)值時(shí)通過電話、現(xiàn)場(chǎng)聲光、微信等告警方式告知用戶。第二，監(jiān)測(cè)豬舍環(huán)境參數(shù)。將豬舍氨氣、溫度、濕度等環(huán)境變量統(tǒng)一監(jiān)控并在客戶端(APP、PC、演示大屏)中集中呈現(xiàn)，讓豬舍環(huán)境隨時(shí)可見。第三，設(shè)備智能化控制。信息技術(shù)在養(yǎng)豬領(lǐng)域的應(yīng)用主要提升養(yǎng)豬場(chǎng)的整體管理水平，為養(yǎng)殖戶節(jié)省管理成本。實(shí)現(xiàn)智慧養(yǎng)豬。

6.小結(jié)和展望

5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算等技術(shù)協(xié)同融合，信息技術(shù)應(yīng)用于生豬養(yǎng)殖行業(yè)有助于發(fā)展智慧養(yǎng)豬技術(shù)。智慧養(yǎng)豬已成為今后養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的方向。高效準(zhǔn)確實(shí)時(shí)收集有關(guān)生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈中信息數(shù)據(jù)是智慧養(yǎng)豬的前提條件。生豬養(yǎng)殖過程牽動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)鏈條的發(fā)展，是非常重要的環(huán)節(jié)，用信息技術(shù)推動(dòng)發(fā)展智慧養(yǎng)豬是生豬養(yǎng)殖業(yè)是產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展的關(guān)鍵。通過對(duì)生豬行為數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以反映生豬養(yǎng)殖過程中生豬運(yùn)動(dòng)功能、健康狀態(tài)和精神狀態(tài)。通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能達(dá)到對(duì)養(yǎng)豬環(huán)境控制，豬病智能監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷系統(tǒng)等智慧養(yǎng)豬應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)和平臺(tái)，助推生豬養(yǎng)殖過程控制的智能化發(fā)展。發(fā)展智慧養(yǎng)豬所產(chǎn)生的效益非?？捎^，提升養(yǎng)豬場(chǎng)的整體管理水平，為養(yǎng)殖戶節(jié)省管理成本。信息技術(shù)推動(dòng)發(fā)展智慧養(yǎng)豬是生豬養(yǎng)殖業(yè)是產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展的關(guān)鍵。