畜禽養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控與智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)研究

楊 環(huán)

(喀什職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 喀什 844000)

0 引言

在新時代背景下，人們的生活品質(zhì)有著質(zhì)的改變，對畜禽類產(chǎn)品的需求居高不下，畜禽業(yè)勞動力資源日益緊缺，為有效緩解以上問題，畜牧業(yè)需要向規(guī)模化、信息化以及自動化方向轉(zhuǎn)型和升級。結(jié)合實踐調(diào)研了解到，在系統(tǒng)化、規(guī)模化養(yǎng)殖中優(yōu)化周圍環(huán)境、減少投入成本、提升生產(chǎn)效率是畜禽養(yǎng)殖業(yè)在升級轉(zhuǎn)型過程中亟待解決的問題。因此，有必要探究高效益、高環(huán)保養(yǎng)殖管理技術(shù)。在信息技術(shù)全球化發(fā)展的背景下，可以依托先進(jìn)技術(shù)來輔助推進(jìn)生產(chǎn)管理，比如云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)或是人工智能都能夠推進(jìn)畜牧行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 環(huán)境影響因素概述

畜禽養(yǎng)殖環(huán)境影響因素是多元化的，其中包括空氣質(zhì)量、溫度、光照、濕度以及噪聲等因素。而目前，養(yǎng)殖場環(huán)境控制系統(tǒng)含有信息采集、調(diào)節(jié)裝備以及控制處理器，在控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，傳感器可以采集動物身上的體溫、脈搏以及采食量等相關(guān)信息，此外，還需要采集養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、濕度、空氣質(zhì)量等信息，并將以上數(shù)據(jù)信息傳遞到控制處理器中，這一處理系統(tǒng)會依據(jù)之前設(shè)定好的參數(shù)來做出指令，從而對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行通風(fēng)、消毒提高空氣質(zhì)量，或是增加光照或適當(dāng)降溫，從而滿足動物生長對環(huán)境提出的各種需求，最終實現(xiàn)環(huán)境調(diào)控，提高生產(chǎn)效率。

2 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控

2.1 空氣質(zhì)量調(diào)控

畜禽養(yǎng)殖廠內(nèi)會存有大量的動物排泄物或是飼料殘渣，而這些東西在相對溫暖的環(huán)境中久積會進(jìn)行發(fā)酵，從而產(chǎn)生刺鼻氣體或有害的物質(zhì)，使得飼養(yǎng)舍內(nèi)空氣質(zhì)量較差，給養(yǎng)殖的動物帶來呼吸道或其他疾病。以養(yǎng)牛為例，在牛舍內(nèi)氨氣濃度處于不正常數(shù)值時，會因為數(shù)值不同導(dǎo)致牛患上不同的疾病，比如萎縮性鼻炎或是嘔吐不止，嚴(yán)重時還會造成死亡。鑒于此，需要提高對空氣質(zhì)量調(diào)控的關(guān)注度和重視度，秉承“通風(fēng)第一、保溫第二”的管理理念，依托先進(jìn)技術(shù)來控制有害氣體、塵埃以及微生物，從而提高畜舍內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生水平與空氣質(zhì)量，避免動物出現(xiàn)消化道疾病，切實提升生產(chǎn)效率，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展。

2.2 溫度環(huán)境調(diào)控

結(jié)合實踐研究可知，適宜的溫度在養(yǎng)殖生產(chǎn)中有著至關(guān)重要的作用，溫度過高會導(dǎo)致動物溫度失衡而產(chǎn)生不良反應(yīng)，比如產(chǎn)量下降或是導(dǎo)致動物死亡。以養(yǎng)牛為例，牛舍內(nèi)溫度應(yīng)保持在5℃～20℃，若是高于25℃牛的采食量會顯著下降，其產(chǎn)奶量也隨之減少。而雞舍內(nèi)溫度高于正常溫度，也會使得雞采食量有所下降，蛋產(chǎn)量降低，從而影響雞體健康。為有效控制畜禽養(yǎng)殖舍內(nèi)的溫度，避免高溫降低效益，可以采用地板局部降溫、風(fēng)機(jī)蒸發(fā)降溫的方式來有效降低環(huán)境溫度，而具體的降溫方式還是要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鬟M(jìn)行區(qū)別處理。以雞舍為例，處于南部地區(qū)，可以用風(fēng)機(jī)蒸發(fā)來將舍內(nèi)溫度控制在32℃以內(nèi)；而處于北部地區(qū)的養(yǎng)殖場可以將雞舍溫度控制在28℃以內(nèi)。結(jié)合不同地方的氣候特征，在進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)溫度調(diào)控時，要綜合考慮各種因素，選擇最佳的降溫方式。

3 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 提升養(yǎng)殖效益

如今，伴隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)水平的穩(wěn)步提升，更具規(guī)模化和系統(tǒng)化，養(yǎng)殖場內(nèi)的料肉比、產(chǎn)蛋量以及死淘率等指標(biāo)與其他發(fā)達(dá)國家之間的差距正在逐步縮小。與此同時，也因為品種改良、管理升級使得邊際效應(yīng)不斷減少，最終對技術(shù)設(shè)備提出了更高要求。基于此，養(yǎng)殖場需要引進(jìn)環(huán)境智能控制技術(shù)與設(shè)備來優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境，提升畜禽產(chǎn)能，使其能夠超過成本收益平衡點。結(jié)合估算可知，養(yǎng)殖量約為8 000只的養(yǎng)雞場，在扣除各項成本后，通過采用智能環(huán)境控制系統(tǒng)能夠增加16萬元以上的收益。

3.2 保障產(chǎn)品質(zhì)量

畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)的大膽引進(jìn)，能夠有效排除畜禽舍內(nèi)有害氣體，減少畜禽出現(xiàn)呼吸疾病、眼鼻黏膜類疾病的概率，從而有效提高動物生長質(zhì)量。此外，創(chuàng)設(shè)溫度、濕度適宜的生長環(huán)境，能夠增加畜禽的采食量，避免被腹水或細(xì)菌感染疾病的發(fā)生，最終提高生產(chǎn)質(zhì)量。通過控制周圍環(huán)境，來提高畜禽抵抗力和生產(chǎn)力，與此同時，產(chǎn)品質(zhì)量也得到有效保障，最終節(jié)省藥物費(fèi)用支出。

3.3 保障動物福利

伴隨人們生活質(zhì)量的不斷提高，人與自然的關(guān)系也在不斷變遷，在人們獲取食物時，不僅會關(guān)注食物的數(shù)量、質(zhì)量以及口感，還會關(guān)注食物的獲取方式，從而判斷其食物是否滿足感官需求、精神需求。有些國家還針對這一問題建立有專門的法律法規(guī)，將動物福利視為畜禽生產(chǎn)的基本條件，基于此，將環(huán)境智能控制系統(tǒng)引進(jìn)到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，能夠滿足動物福利要求。結(jié)合我國國情，即便沒有設(shè)立動物福利法律法規(guī)，但是也可以將其納入到產(chǎn)品生產(chǎn)中，從而為顧客提供多元化選擇。

4 畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)

畜禽智能養(yǎng)殖裝備與技術(shù)不僅關(guān)乎畜禽的飼養(yǎng)方式、還會改變畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，與動物健康、產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的關(guān)聯(lián)性，最終會間接影響?zhàn)B殖場的生產(chǎn)成本和收益。結(jié)合調(diào)研可知，一些歐盟國家已經(jīng)研發(fā)并設(shè)計了畜禽智能飼養(yǎng)裝備技術(shù)，比如將牛改為群體飼養(yǎng)，并結(jié)合母牛的身體特征來設(shè)計精準(zhǔn)飼喂技術(shù)、自動分群技術(shù)以及發(fā)情識別技術(shù)，從而能夠有效緩解母牛飼養(yǎng)過程中存在的繁殖障礙疾病，提高其產(chǎn)奶量。相關(guān)研究人員需要對畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)，為畜禽養(yǎng)殖業(yè)的升級與轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐?，F(xiàn)階段，國內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)正在朝著信息化和自動化的方向發(fā)展，并結(jié)合其他發(fā)達(dá)國家的養(yǎng)殖模式和創(chuàng)新方向來進(jìn)行本土化創(chuàng)新，最終能夠在精準(zhǔn)化飼喂、自動化清糞、數(shù)字化消毒、自動化采收等方面取得一定的裝備技術(shù)創(chuàng)新，使得畜禽養(yǎng)殖更具系統(tǒng)化和規(guī)模化。

4.1 精準(zhǔn)化飼喂

針對畜禽處于成長階段有著不同的生理特征，并對養(yǎng)分有著不同的需求，結(jié)合國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量、用途、價格以及銷量等因素，可以研發(fā)犢牛精準(zhǔn)牛奶飼喂站、奶牛分群管理精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)、行走式撒料機(jī)以及智能化奶羊飼喂機(jī)等新穎且有效的技術(shù)設(shè)備。其中犢牛自動飼喂站，需要對有信號識別的犢牛進(jìn)行自動化喂養(yǎng)，從而增加牛群生殖量，降低牧場成本支出，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)收益的目標(biāo)。奶牛分群管理精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)，是依據(jù)牛的成長情況來進(jìn)行科學(xué)且專業(yè)的分群、轉(zhuǎn)群，能夠為日常飼喂糧食的比例調(diào)整與改進(jìn)提供有效依據(jù)。行走式撒料機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻撒料、隨時調(diào)整，從而方便日常喂養(yǎng)，減輕工作人員勞動任務(wù)，最終節(jié)省人力資源。智能化奶羊飼喂機(jī)，能夠?qū)⑷焉锬秆驈脑瓉淼姆诸悪谥薪夥懦鰜?，從而增加母羊的自身體質(zhì)和免疫能力，最終實現(xiàn)無人化羊圈喂養(yǎng)。以上各種設(shè)備與技術(shù)的創(chuàng)新，能夠有效避免在定時定量飼喂中發(fā)生哄搶或浪費(fèi)的現(xiàn)象，通過智能檢測和料位監(jiān)控，隨時進(jìn)行低料位補(bǔ)充、高料位停料的自動操作，從而節(jié)約飼料，增加收益。除此之外，用水?dāng)嚢璧娘暳峡梢员苊饽秆虺霈F(xiàn)斷奶應(yīng)激反應(yīng)，從而提高羊群的成活率和生產(chǎn)率。畜禽智能化精準(zhǔn)飼喂裝備的廣泛應(yīng)用，能夠突破傳統(tǒng)飼喂壁壘，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破。

4.2 自動化清糞

如今，家禽飼養(yǎng)大多會選擇多層立體式疊層飼養(yǎng)法，即借助自動化傳送帶來及時清理便糞，從而有效解決畜禽與糞便的分離問題，還能夠?qū)崿F(xiàn)糞不落地、即產(chǎn)即清，能夠有效提高畜禽舍內(nèi)空氣質(zhì)量?；诟鞣N水禽所產(chǎn)出的糞便含水量較高，需要研發(fā)防止漏水的清糞傳送帶，對清糞系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級，通過加入對輥驅(qū)動功能，增加敷膠工藝來實現(xiàn)聯(lián)動、拆卸自動服務(wù)功能，從而不僅可以切實提升糞便傳送帶性能，延長傳送帶使用壽命，還能夠大幅度提升清糞速度，最終解決含有水分的禽糞清理的難度，提高畜禽養(yǎng)殖場清潔度。此外，家禽清糞傳送帶設(shè)計過程中引進(jìn)清糞末端刮糞調(diào)節(jié)裝置，并保障其刮糞板是拆卸的，從而將不同層次的刮糞板銜接成聯(lián)動性清糞系統(tǒng)，確保不同層次間的刮糞板能夠緊密銜接，便于處理刮板與糞帶之間的殘存糞便。

4.3 自動喂藥和高效消毒

畜禽養(yǎng)殖場一般會選擇飲水的方式完成藥物投喂，但是這種方式會造成藥物飲入不均和藥物浪費(fèi)的問題，若是設(shè)置自動加藥系統(tǒng)，則能夠有效改變這種傳統(tǒng)喂藥方式。在自動加藥裝置的支持下，可以實現(xiàn)自動攪拌，將液體藥物與水充分融合，將固體獸藥與飼料充分混合，最終能夠?qū)崿F(xiàn)均衡喂藥。此外，還可以利用電機(jī)控制攪拌來實現(xiàn)隨時加藥，調(diào)整藥物流量，避免藥物浪費(fèi)。畜禽養(yǎng)殖場還需要依據(jù)要求標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行消毒防疫，但是很多養(yǎng)殖場存在消毒頻繁、藥性過強(qiáng)等問題。因此，可以嘗試用酸性電解水來代替環(huán)境凈化、消毒等環(huán)節(jié)中所需的化學(xué)消毒水，可以將酸性電解水應(yīng)用在畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)部環(huán)境清潔、通道梳理、設(shè)備清洗以及管線消毒等環(huán)節(jié)中。一般而言，三星電解水是綠色且高效的殺菌消毒劑，其殺菌效果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于次氯酸鈉的，并且微酸性的電解水是以氯化鈉和稀鹽酸為原材料混合而制的，其購入成本相對較低，能夠在一定程度上節(jié)約成本支出。

4.4 自動化采收

畜禽產(chǎn)品的自動收集是當(dāng)下畜牧業(yè)步入現(xiàn)代化發(fā)展階段的重要標(biāo)志之一，其中借助接卸自動設(shè)備來采收產(chǎn)品，既可以降低勞動人員的工作強(qiáng)度，節(jié)約勞動成本，還能夠切實提升生產(chǎn)效率。依托智能控制等系統(tǒng)構(gòu)建的自動化擠奶機(jī)器、自動撿蛋、集蛋設(shè)備廣泛應(yīng)用在國外各個養(yǎng)殖場中，能夠大幅度提升養(yǎng)殖場的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，最終獲取更高收益。

5 畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

5.1 設(shè)備技術(shù)建設(shè)門檻較高

畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能控制設(shè)備與系統(tǒng)涉及到多種學(xué)科內(nèi)容，比如機(jī)電專業(yè)、計算機(jī)專業(yè)以及軟件制作等專業(yè)，與之前的傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)有所區(qū)別。一般來講，除去大規(guī)?；募瘓F(tuán)養(yǎng)殖工廠之外，其他小型或是個體養(yǎng)殖戶都很難聘請專業(yè)技術(shù)人員、引進(jìn)智能養(yǎng)殖設(shè)備技術(shù)。智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)的引進(jìn)，需要對成本進(jìn)行重新核算，并對技術(shù)人員、勞動人員進(jìn)行重新分配，對機(jī)械更換維修的問題進(jìn)行細(xì)致深入探究。如今，只有極少數(shù)的供應(yīng)商能夠為市場提供成熟產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)服務(wù)，很多大型企業(yè)，雖然組建有屬于自己的先進(jìn)設(shè)備研發(fā)部門，但是多數(shù)養(yǎng)殖企業(yè)，會選擇初期研發(fā)的機(jī)械設(shè)備，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行有效改造和運(yùn)行調(diào)試，存在一定的風(fēng)險和門檻，無法廣泛推行，也很難保障其成效。

5.2 建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一

畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)雖然有著多年的研發(fā)歷史，但是到如今并未制定統(tǒng)一且規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使得不同研發(fā)機(jī)構(gòu)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存有一定的差異性，導(dǎo)致其系統(tǒng)集成程度和智能化程度參差不齊，從而限制了養(yǎng)殖場經(jīng)濟(jì)收益。為此，有必要針對不同類型畜禽，對系統(tǒng)布局設(shè)置、傳輸接口以及容錯機(jī)制設(shè)置提出統(tǒng)一的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 裝備技術(shù)研發(fā)仍有短板

一方面，畜禽養(yǎng)殖場普遍存在粉塵污染現(xiàn)象，對精密性部件和機(jī)械造成影響，影響它們的使用壽命。比如畜禽舍內(nèi)的各種設(shè)備中的傳感器，一段時間不進(jìn)行清理會積滿灰塵，從而降低數(shù)據(jù)檢測和動物識別的靈敏度和準(zhǔn)確度，若是在傳感器外部增加一定的防塵設(shè)備，則會阻礙空氣流通，最終影響數(shù)據(jù)檢測結(jié)果。另一方面，還應(yīng)針對不同畜禽種類來進(jìn)一步完善環(huán)境因子的耦合關(guān)系和變化激勵，結(jié)合不同環(huán)境因子和關(guān)鍵驅(qū)動因子來構(gòu)建動態(tài)模型，從而優(yōu)化智能控制成效。

5.4 裝備科技成果轉(zhuǎn)化滯后

目前，國內(nèi)畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)的研究多是停留在科研實驗層面上，并未引進(jìn)智能感知技術(shù)來提高智能設(shè)備的數(shù)字化和精準(zhǔn)化，從而使得智能養(yǎng)殖設(shè)備技術(shù)與不同地域環(huán)境、不同養(yǎng)殖機(jī)制、不同養(yǎng)殖規(guī)模以及不同養(yǎng)殖品種不匹配，最終無法充分發(fā)揮其先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的有效性，使得科研成果轉(zhuǎn)化率較低、推廣應(yīng)用不廣泛，最終影響先進(jìn)養(yǎng)殖理念的廣泛普及，甚至還會影響?zhàn)B殖收益。

6 畜禽智能養(yǎng)殖裝備技術(shù)的優(yōu)化建議

6.1 著力進(jìn)行設(shè)備技術(shù)攻關(guān)

結(jié)合畜牧業(yè)發(fā)展進(jìn)程來看，現(xiàn)階段，畜禽養(yǎng)殖過程中普遍存在生物安全、環(huán)保安全、食品安全的問題，而以上問題的存在與畜禽養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控和智能設(shè)備技術(shù)有著緊密的聯(lián)系。在畜禽環(huán)境智能調(diào)控、飼養(yǎng)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)以及生物健康狀態(tài)識別方面進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，從而有效攻克技術(shù)難關(guān)，自主研發(fā)智能化設(shè)備與技術(shù)，最終實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本的目的，盡力追趕國外技術(shù)發(fā)展水平。

6.2 統(tǒng)一畜禽智能養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)

畜禽養(yǎng)殖需要制定科學(xué)且統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而為畜牧業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供參考依據(jù)和目標(biāo)方向，也是進(jìn)一步推動畜牧業(yè)生產(chǎn)方式更新的有效動力。需要結(jié)合畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控提出的多重需求，構(gòu)建轉(zhuǎn)化生產(chǎn)、管理機(jī)制，從而能夠自動監(jiān)控畜禽生產(chǎn)過程中的溫度濕度、空氣質(zhì)量以及光環(huán)境，并對動物生理變化和行為福利進(jìn)行智能化檢測和識別，最終保證動物健康、實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

6.3 優(yōu)化環(huán)境智能控制系統(tǒng)

很多企業(yè)引進(jìn)環(huán)境智能調(diào)控技術(shù)，會在一定程度上帶來經(jīng)濟(jì)收益，但是也會因為系統(tǒng)的不穩(wěn)定而造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要在原有環(huán)境智能控制系統(tǒng)上進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新優(yōu)化，比如增設(shè)報警系統(tǒng)，用來有效避免畜禽舍內(nèi)環(huán)境指標(biāo)偏離標(biāo)準(zhǔn)范圍；增設(shè)環(huán)境主要指標(biāo)監(jiān)控設(shè)備，為環(huán)境智能控制提供有效參考依據(jù)。

6.4 加快裝備技術(shù)成果轉(zhuǎn)化

各個養(yǎng)殖類企業(yè)都應(yīng)貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》中提出的養(yǎng)殖思想，為實現(xiàn)2025年畜牧養(yǎng)殖機(jī)械化覆蓋率高達(dá)50%而奮斗。為順利完成這一艱難任務(wù)，有必要增加對智能養(yǎng)殖設(shè)備技術(shù)研發(fā)投入，還應(yīng)鼓勵當(dāng)?shù)馗咝?、科研機(jī)構(gòu)以及地方企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化，為提高實際生產(chǎn)效率奠基。

7 結(jié)語

伴隨先進(jìn)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，畜禽業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)智能養(yǎng)殖設(shè)備技術(shù)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、增加畜禽養(yǎng)殖收益，推進(jìn)我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展進(jìn)程。