基層生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)及發(fā)展趨勢

肖 衡

(博白縣東平鎮(zhèn)水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)站，廣西 玉林 537619)

0 引言

國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2021年發(fā)布關(guān)于促進(jìn)生豬產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見，意見指出，各地區(qū)應(yīng)該總結(jié)生豬穩(wěn)產(chǎn)保供工作經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化監(jiān)測預(yù)警，持續(xù)優(yōu)化環(huán)境管理服務(wù)，深入推進(jìn)生豬規(guī)模養(yǎng)殖項(xiàng)目環(huán)評“放管服”改革，以此持續(xù)提高生產(chǎn)性能水平。但是，在部分農(nóng)村地區(qū)，生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)發(fā)展仍然存在瓶頸，基于此，文章對養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)進(jìn)行闡述，并分析其發(fā)展趨勢，旨在改善生豬養(yǎng)殖環(huán)境，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化飼養(yǎng)。

1 生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控的主要內(nèi)容

調(diào)查研究表明：生豬的生產(chǎn)力約 20%與基因有關(guān)，30%～40%取決于飼養(yǎng)環(huán)境，40%～50%取決于營養(yǎng)[1]。由此可見，在適宜的環(huán)境條件下，環(huán)境參數(shù)調(diào)控的優(yōu)化可以對生豬生長產(chǎn)生積極影響，尤其在集約化養(yǎng)殖條件下，合適的飼養(yǎng)環(huán)境直接影響生豬生產(chǎn)力、受胎率和死亡率。因此需要對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行測控，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對豬舍小氣候環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并應(yīng)用科學(xué)的技術(shù)，對豬舍進(jìn)行控制。在生豬養(yǎng)殖過程中，養(yǎng)殖環(huán)境測控的主要內(nèi)容體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 飼養(yǎng)溫度

適宜的溫度是豬群進(jìn)行正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。再加之生豬汗腺功能較弱，對夏天高溫調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，如果豬舍內(nèi)部溫差較大，大量脂肪形成一層厚厚的隔熱層，導(dǎo)致豬無法出汗，會(huì)引起疾病發(fā)生。當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí)，公豬性欲下降，精子活性降低，在交配過程中降低母豬受胎率。同時(shí)低溫也會(huì)影響生豬生產(chǎn)力，如果豬舍內(nèi)溫度過低，會(huì)過度消耗體內(nèi)脂肪，出現(xiàn)腹瀉、凍死現(xiàn)象，妊娠母豬受到低溫應(yīng)激后，胚胎死亡率高，膘情嚴(yán)重下降。因此，在養(yǎng)殖環(huán)境測控過程中，應(yīng)對豬舍小氣候環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)各品種、年齡段、各性別豬的生理特點(diǎn)，將豬舍內(nèi)溫度控制在合理范圍內(nèi)。種公豬舍，空氣溫度控制在15℃～20℃(極端溫度值為13℃～25℃)；哺乳母豬舍，空氣溫度控制在18℃～22℃(極端溫度值為16℃～27℃)；空懷妊娠母豬舍，空氣溫度控制在15℃～20℃(極端溫度值為13℃～27℃)；哺乳仔豬保溫箱，將空氣溫度控制在28℃～32℃(極端溫度值為27℃～35℃)；保育豬舍，空氣溫度控制在20℃～25℃(極端溫度值為16℃～28℃)；對于生長育肥豬舍，空氣溫度控制在15℃～23℃(極端溫度值為13℃～27℃)。

1.2 飼養(yǎng)濕度

空氣中的潮濕程度可以直接影響個(gè)體豬與外界環(huán)境的調(diào)節(jié)能力[2]。豬舍內(nèi)的蒸汽(水汽)主要來自于個(gè)體排泄物、生豬飲水蒸發(fā)和舍內(nèi)熱交換，潮氣過大的豬舍更容易滋生細(xì)菌和引發(fā)病害，同時(shí)為豬群帶來不適感，增加皮膚病和呼吸道發(fā)病概率。因此，在養(yǎng)殖過程中應(yīng)該利用現(xiàn)代化測控系統(tǒng)，利用微處理器對豬舍濕度進(jìn)行測控，一般來講，豬舍適宜的濕度為：種公豬舍、空懷妊娠母豬舍的空氣濕度維持在60%～70%(極端濕度值為50%～85%)；保育豬舍、哺乳仔豬保溫箱和哺乳母豬舍的濕度維持在60%～70%為宜(極端濕度值為50%～80%)；生長育肥豬舍的濕度維持在60%～75%為宜(極端濕度值為50%～80%)。以此為豬群營造良好適生環(huán)境，促進(jìn)其生長發(fā)育，避免豬群出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，減少疾病侵襲的概率。

1.3 空氣質(zhì)量

在生豬養(yǎng)殖過程中，排泄物的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致NH3含量過多，再加之飼料消化不完全、墊草腐爛，會(huì)出現(xiàn)CO2濃度過高，H2S含量過大，被豬群吸入極易引發(fā)呼吸道疾病。同時(shí)NH3溶于水后呈堿性，臭味比較強(qiáng)烈，會(huì)造成上皮充血和其他炎癥。過量的蛋白質(zhì)攝入會(huì)導(dǎo)致H2S排放過多，引起氣管炎、肺水腫等疾病，也會(huì)增加豬群體腸胃病發(fā)病概率。因此養(yǎng)殖戶應(yīng)該利用現(xiàn)代化措施對有害氣體進(jìn)行檢測[3]。一般來講，國家允許的豬舍內(nèi)有害氣體濃度范圍為：種公豬舍和空懷妊娠母豬舍的H2S含量為10 mg/m3，NH3含量為25 mg/m3，CO2含量為1 500 mg/m3；哺乳母豬舍和保育豬舍的H2S含量為8 mg/m3，NH3含量為20 mg/m3，CO2含量為1 300 mg/m3；生長育肥豬舍的H2S含量為10 mg/m3，NH3含量為25 mg/m3，CO2含量為1 500 mg/m3。

1.4 其他環(huán)境因子

除了以上提到的環(huán)境測控因子，還包括舍內(nèi)光照、噪音、養(yǎng)殖密度、通風(fēng)條件和揚(yáng)塵等。

2 當(dāng)前生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對畜禽生產(chǎn)的精細(xì)化管理，其中傳感器是建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，對于不同監(jiān)測指標(biāo)有不同類型的傳感器，比如：溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器等。通過養(yǎng)殖技術(shù)人員對數(shù)據(jù)的存儲與分析處理，能夠遠(yuǎn)程控制通風(fēng)、降溫系統(tǒng)，自動(dòng)感知與收集溫濕度、光照、水質(zhì)等參數(shù)，獲得相應(yīng)養(yǎng)殖場戶的各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)也可以利用妊娠母豬及哺乳母豬智能飼喂系統(tǒng)，在無人控制的情況下實(shí)現(xiàn)完整閉環(huán)控制生產(chǎn)，按個(gè)體體況開展精細(xì)化飼喂。數(shù)字化監(jiān)控平臺應(yīng)用，在一定程度上可提高生豬疫病監(jiān)測預(yù)警精準(zhǔn)性，專家模型系統(tǒng)研究逐漸走向微功耗、低成本、高安全模式。

2.2 養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)的發(fā)展如火如荼，且已經(jīng)取得良好成效，但是對于部分基層地區(qū)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)殖環(huán)境測控工作中的應(yīng)用還存在一定滯后性。首先，部分農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模小，生豬飼養(yǎng)相對分散，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍較為狹窄，示范基地的展示平臺不能發(fā)揮普及與推廣的作用。其次，當(dāng)前部分農(nóng)村地區(qū)多應(yīng)用養(yǎng)殖環(huán)境的半自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)，對人為干預(yù)的依賴程度較高。另外，多數(shù)養(yǎng)殖戶在傳感器技術(shù)和測控平臺應(yīng)用中，更多的是對豬個(gè)體和群體行為的測控，比如：豬群哺乳行為、異常行為、分娩行為、發(fā)情行為、飲食行為等，而對于養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測主要由人工完成，現(xiàn)代化測控技術(shù)的應(yīng)用率不高，測控質(zhì)量有待提升。

3 生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 測控范圍方面

為了獲取大范圍、高精度的環(huán)境因子數(shù)據(jù)，在未來工作中，應(yīng)該基于生豬規(guī)?；B(yǎng)殖場實(shí)際需求，不斷優(yōu)化豬舍小氣候環(huán)境因子監(jiān)測裝置設(shè)計(jì)，比如利用濕度傳感器芯片(默認(rèn)分辨率為相對濕度12位)、YS8156D型RS485氨氣傳感器(測量范圍0～1 000 mg/L，相應(yīng)時(shí)間<6 min，工作溫度-10℃～65℃，分辨率1 mg/L，供電電源DC 7～36 V)、BHl750FV光強(qiáng)度傳感器(輸入光范圍為1～65535 lx，支持12C總線接口，供電電壓2.4～3.6 V，工作溫度-40℃～85℃)。同時(shí)應(yīng)該在以上標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測控基礎(chǔ)上實(shí)施負(fù)壓風(fēng)機(jī)設(shè)備控制電路設(shè)計(jì)[4]。改變傳統(tǒng)人工控制方式，根據(jù)豬舍適用面積，利用交流接觸器KM輔助常開觸點(diǎn)，結(jié)合μC/OS-II、TFT-LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面操作?；蛘呃谜崔D(zhuǎn)控制電氣設(shè)備與傳感器設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷簾正反轉(zhuǎn)電氣設(shè)備的自動(dòng)控制。根據(jù)豬舍內(nèi)部條件，依據(jù)傳感器參數(shù)，拓寬現(xiàn)代化測控技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得豬舍的監(jiān)測范圍由一間逐漸拓展到多間，便于養(yǎng)殖戶獲取更多、更準(zhǔn)確的信息，避免出現(xiàn)監(jiān)測不到位問題。

3.2 測控質(zhì)量方面

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用市場十分廣闊，在未來生豬養(yǎng)殖過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計(jì)算平臺和大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合程度將越來越高，生命信息采集傳感器技術(shù)研究將突破現(xiàn)實(shí)瓶頸，在生豬養(yǎng)殖過程中，將逐漸發(fā)揮出巨大的生產(chǎn)潛力。尤其在提升測控質(zhì)量這一方面，養(yǎng)殖技術(shù)人員可以利用阿里云IoT平臺(移動(dòng)式智能檢測平臺)，針對生豬養(yǎng)殖環(huán)境中CO2、H2S、NH3等氣體含量及粉塵濃度，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，該裝置避免了電化學(xué)傳感器壽命短的缺點(diǎn)，可用于長期監(jiān)控，并能獲得豬舍內(nèi)多點(diǎn)的持續(xù)數(shù)據(jù)。通過全范圍檢測，對生豬養(yǎng)殖場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路徑損耗及環(huán)境參數(shù)變化進(jìn)行驗(yàn)證，利用車體前端可轉(zhuǎn)向的紅外測溫裝置及時(shí)監(jiān)測豬群狀態(tài)，用戶通過網(wǎng)頁遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)，了解CO2、H2S和NH3等氣體的濃度，并在15 s的時(shí)間內(nèi)就可以測定PM2.5含量，測量精度為±10%(25℃)，在30 s的時(shí)間內(nèi)就可以測定CO2含量，測量精度為±3%(25℃)，在30 s的時(shí)間內(nèi)就可以測定豬舍內(nèi)濕度，測量精度為±10%(25℃)，在15 s的時(shí)間內(nèi)就可以測定豬舍內(nèi)NH3含量，測量精度為±0.5%(25℃)，大大提升測控質(zhì)量。

3.3 測控實(shí)時(shí)性方面

在測控實(shí)時(shí)性方面，在生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用中，養(yǎng)殖戶將更加注重?cái)?shù)據(jù)采集控制模塊的硬軟件設(shè)計(jì)。由于豬舍環(huán)境較為復(fù)雜，需要對濕度、NH3濃度、CO2濃度等進(jìn)行測量，因此在傳感器選擇方面就顯得尤為重要。在硬件選擇時(shí)，養(yǎng)豬戶將越來越重視測量精度、測量范圍、分辨率大小等多種方面[5]。使用PLC200 控+傳感器+觸摸屏界面，將控制信號傳輸至下位機(jī)，或者傳輸至安卓手機(jī)端，按固定格式打包處理數(shù)據(jù)，用戶可以啟動(dòng)安卓手機(jī)監(jiān)控界面，輸入IP號并連接服務(wù)器，進(jìn)入監(jiān)控主界面，保存并查詢相應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)送控制命令來控制風(fēng)機(jī)。將環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)反饋至客戶端，用戶可以查看豬舍環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)信息，當(dāng)環(huán)境參數(shù)超出正常范圍時(shí)，通過控制現(xiàn)場設(shè)備，實(shí)時(shí)對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。

比如，在豬舍溫濕度方面，可對8:00—17:00的溫濕度進(jìn)行測量，得出室內(nèi)外溫度變化曲線圖，分析溫度變化幅度，判斷在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控模式下豬舍內(nèi)溫度變化是否穩(wěn)定，并按照±0.3℃的誤差進(jìn)行驗(yàn)證，判斷當(dāng)前溫濕度是否超出可控范圍內(nèi)。不斷提升豬舍環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，通過硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化豬舍環(huán)境測控實(shí)時(shí)性，從而更好地對豬舍環(huán)境適宜性進(jìn)行評價(jià)。

3.4 測控管理與服務(wù)方面

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展背景下，農(nóng)村基層畜牧獸醫(yī)站及相關(guān)單位在管理與服務(wù)方面，應(yīng)逐漸提升測控技術(shù)服務(wù)效能，不定期舉辦各類養(yǎng)殖技術(shù)培訓(xùn)班，深入基層，通過包村入戶等方式，構(gòu)建縣、鄉(xiāng)、村遠(yuǎn)程教育終端站點(diǎn)，引導(dǎo)村民參加網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備使用、保養(yǎng)、基礎(chǔ)維修等方面[6]，應(yīng)建立更加完善的售后服務(wù)體系，更好地為廣大農(nóng)戶提供專業(yè)化的售后服務(wù)，確保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備的應(yīng)用指導(dǎo)可以滲透到千家萬戶，加快信息反饋的收集和處理速度，尤其是遠(yuǎn)程處理方面。基層技術(shù)人員應(yīng)該指導(dǎo)全體養(yǎng)殖戶學(xué)會(huì)使用安卓客戶端實(shí)時(shí)查詢豬舍環(huán)境參數(shù)，以此提高養(yǎng)殖信息化水平，逐漸提升現(xiàn)代測控技術(shù)應(yīng)用率。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展背景下，養(yǎng)殖戶應(yīng)該以精細(xì)化管理為重點(diǎn)，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對豬舍小氣候環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，便于養(yǎng)殖戶獲取更多、更準(zhǔn)確信息，避免出現(xiàn)監(jiān)測不到位問題。同時(shí)在今后生豬養(yǎng)殖過程中，應(yīng)通過硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化豬舍環(huán)境測控實(shí)時(shí)性，拓寬環(huán)境監(jiān)測范圍，提高監(jiān)測質(zhì)量，從而更好地對豬舍環(huán)境適宜性進(jìn)行評價(jià)，提高現(xiàn)代測控技術(shù)應(yīng)用率。