智能化養(yǎng)豬：技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的現(xiàn)代養(yǎng)殖革新

李 琳 ，吉崇星 ，溫海燕 ，林佳旭 ，馬 晶 ，董紹明 ，單 虎

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，山東 青島 266109；2.新希望六和股份有限公司，山東 青島 266061；3.菏澤學(xué)院，山東 菏澤 274007）

1 引言

生豬養(yǎng)殖業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，截止到2022 年，全國(guó)生豬存欄量大約為4.8 億頭左右，生豬出欄量大約為6.2 億頭左右，全國(guó)豬肉消費(fèi)量大約為54.5 萬(wàn)t 左右，這對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定、農(nóng)村扶貧和食品安全等方面都有著非常重要的影響。

目前，中國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入到由傳統(tǒng)生豬產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要階段。養(yǎng)殖方式朝著密集、封閉的方向發(fā)展，再加上更加先進(jìn)的技術(shù)和思想，新型建筑材料，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)質(zhì)的種豬，使得養(yǎng)豬業(yè)在生產(chǎn)效率和養(yǎng)殖環(huán)境上都有了明顯的改善，利潤(rùn)也在持續(xù)增長(zhǎng)。但從目前情況來(lái)看，機(jī)械化養(yǎng)殖已經(jīng)很難適應(yīng)規(guī)模化養(yǎng)殖的需要。為了與新時(shí)代下的我國(guó)生態(tài)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略相匹配，滿足城鄉(xiāng)居民對(duì)美好生活的需求，優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、安全、高效將是生豬產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。在非洲豬瘟和新冠疫情影響下，我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將面臨資源、環(huán)境、疫病防控、核心技術(shù)等四大瓶頸，信息化、數(shù)字化、智能化等現(xiàn)代科技的應(yīng)用與融合度不高，智慧化養(yǎng)殖將是生豬產(chǎn)業(yè)主動(dòng)適應(yīng)新時(shí)期產(chǎn)業(yè)升級(jí)需求的優(yōu)先選擇。

2 智能化養(yǎng)豬的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是一種使用物理、化學(xué)或生物學(xué)原理來(lái)檢測(cè)和測(cè)量環(huán)境中各種參數(shù)的技術(shù)。傳感器是將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為可觀測(cè)、可量化的信號(hào)的裝置。該技術(shù)利用各種原理將環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的信號(hào)，傳感器在我國(guó)現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)中主要在環(huán)境檢測(cè)、行為識(shí)別、健康監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。

傳感器通常由兩部分組成：傳感器元件和信號(hào)處理電路。傳感器元件負(fù)責(zé)將環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、氣體、壓力、pH、光照等）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，而信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)放大、濾波和轉(zhuǎn)換信號(hào)，使其適用于特定的應(yīng)用。

智能化的豬舍自動(dòng)環(huán)控系統(tǒng)指利用傳感器，自動(dòng)地監(jiān)測(cè)豬場(chǎng)內(nèi)部的二氧化碳濃度、氧氣濃度、空氣溫度及濕度、光照強(qiáng)度、大氣壓力、硫化氫濃度、氨氣濃度等數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用控制器自動(dòng)調(diào)控豬場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)、濕簾、補(bǔ)光、供暖等設(shè)備，從而達(dá)到控制豬舍內(nèi)的氣體組成、濕度、溫度等環(huán)境因素的目的。采用智能化的豬舍自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有空氣質(zhì)量良好、有害氣體含量低、可吸入粉塵少等優(yōu)勢(shì)，能夠達(dá)到降低氨氣等有害氣體對(duì)豬只呼吸道的刺激以及避免了因環(huán)境過(guò)熱導(dǎo)致豬只產(chǎn)生熱應(yīng)激等效果。不僅可以提高豬只的健康水平，還可以提高生產(chǎn)人員的身體素質(zhì)，降低相關(guān)職業(yè)病的患病幾率。在恒溫恒濕的穩(wěn)定條件下，豬群不易發(fā)生混亂，有利于仔豬的取食、排泄、睡眠等行為的準(zhǔn)確定位。

豬只個(gè)體指標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)是基于傳感器技術(shù)的動(dòng)物行為信息采集系統(tǒng)，主要是通過(guò)全景攝像頭、AI 芯片、智慧云屏等硬件以及紅外線測(cè)溫、視覺識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等智能技術(shù)，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)不同場(chǎng)景進(jìn)行場(chǎng)景判定、智能去噪、行為識(shí)別、圖像視頻語(yǔ)義識(shí)別、視頻自動(dòng)截取。識(shí)別提取有價(jià)值信息錄入至數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過(guò)大數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，對(duì)豬只的活動(dòng)軌跡和豬圈豬舍的位置關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，從而分析得出不同地域的最佳欄位面積、喂養(yǎng)數(shù)量、大小搭配關(guān)系、同欄喂養(yǎng)關(guān)系、母豬發(fā)情預(yù)判、進(jìn)食過(guò)程異常判定、疾病疫情判定等數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)還可以通過(guò)電腦、手機(jī)等信息設(shè)備的終端，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息以及報(bào)警信息傳遞給豬場(chǎng)管理者，讓現(xiàn)場(chǎng)的工作人員在第一時(shí)間了解到豬只的異常預(yù)警信息，并及時(shí)做出相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)的智能、遠(yuǎn)程化管理，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)豬企業(yè)中的應(yīng)用得到更廣闊的發(fā)展。利用自動(dòng)化設(shè)備控制確保豬場(chǎng)能夠提供最適合的飼養(yǎng)環(huán)境，從而達(dá)到對(duì)豬場(chǎng)的精細(xì)化管理，為獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的商品豬創(chuàng)造良好的條件，降低飼養(yǎng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 自動(dòng)化設(shè)備

自動(dòng)化設(shè)備是指具備自主工作能力的機(jī)械、電子或電氣設(shè)備，它們可自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)、處理信息或完成生產(chǎn)過(guò)程中的各種操作。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)和功能旨在減少人為干預(yù)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并降低人力資源成本。

自動(dòng)化設(shè)備通常包括先進(jìn)的傳感器技術(shù)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)化任務(wù)和過(guò)程。這些設(shè)備可以根據(jù)預(yù)設(shè)的程序、邏輯或條件執(zhí)行各種操作，如控制流程、操縱機(jī)械臂、運(yùn)輸物料、監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)等。

智能精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)是一種適用于限位欄的母豬飼喂管理系統(tǒng)，由供料機(jī)構(gòu)、供水機(jī)構(gòu)、水料監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)、拱食傳感器、精準(zhǔn)飼喂控制系統(tǒng)、食槽組成。該系統(tǒng)無(wú)需改變限位欄的豬舍結(jié)構(gòu)，適用于妊娠母豬、保育仔豬、產(chǎn)房母豬和育肥豬，對(duì)繁殖母豬各個(gè)階段都可進(jìn)行精細(xì)化的飼養(yǎng)管理。首先，該裝置配備的拱食檢測(cè)傳感器可以自主檢測(cè)母豬的采食意愿，根據(jù)不同母豬的個(gè)體差異，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行投喂。這種不間斷的供應(yīng)機(jī)制減少了人工干預(yù)的頻率，實(shí)現(xiàn)母豬的“想吃就吃”。根據(jù)母豬意愿投喂可避免浪費(fèi)，最大限度地節(jié)省飼料成本。其次，在下料方式上，該裝置可以做到水料同下，在減少豬場(chǎng)室內(nèi)粉塵的同時(shí)確保哺乳母豬的進(jìn)水量及仔豬的奶水供應(yīng)。最后，飼喂器通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器或本地服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)以直觀易懂的形式呈現(xiàn)給用戶，使用戶直觀地了解數(shù)據(jù)的趨勢(shì)、變化和異常情況等。用戶可以通過(guò)掃描二維碼或觸碰近場(chǎng)通信（NFC），直接進(jìn)入相應(yīng)的控制界面，隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制飼喂器的運(yùn)行狀態(tài)。這些特點(diǎn)不僅提高了飼喂器操作的便捷性和實(shí)用性，也充分展現(xiàn)了其在智能化方面的優(yōu)越性能。

現(xiàn)代豬場(chǎng)中的自動(dòng)清糞裝置是一種用于清理豬舍內(nèi)糞便和廢物的設(shè)備。采用自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械裝置，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工清理方法，提高清理效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并改善了豬舍環(huán)境和衛(wèi)生條件。自動(dòng)清糞裝置通常由清糞設(shè)備、輸送系統(tǒng)、儲(chǔ)存和處理設(shè)施、控制系統(tǒng)組成。

清糞設(shè)備是主要的清糞裝置，通常是一種機(jī)械裝置，可以在豬舍內(nèi)自動(dòng)收集和轉(zhuǎn)移糞便。常見的清糞設(shè)備包括刮板式清糞機(jī)、鏈條式清糞機(jī)等。能夠通過(guò)沿著地面或槽道移動(dòng)，將糞便推到集中的收集槽或管道中。輸送系統(tǒng)是將清理的糞便輸送到集中處理區(qū)的系統(tǒng)，使用傳送帶、螺旋輸送機(jī)、管道等方式，將糞便有效地從豬舍轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存或處理設(shè)施。儲(chǔ)存和處理設(shè)施是清糞裝置將糞便輸送進(jìn)行后續(xù)處理的系統(tǒng)，包括固液分離系統(tǒng)、沼氣發(fā)酵池、堆肥堆等，以便將糞便轉(zhuǎn)化為可利用的資源，如肥料和能源?？刂葡到y(tǒng)是用于監(jiān)控和控制清糞設(shè)備的運(yùn)行，通過(guò)傳感器、計(jì)時(shí)器、自動(dòng)化控制器等來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便根據(jù)需要自動(dòng)啟動(dòng)、停止和調(diào)節(jié)清糞裝置的運(yùn)行。

自動(dòng)化清糞設(shè)備可以自動(dòng)進(jìn)行清理，減少人工參與度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高清理效率，為豬舍經(jīng)營(yíng)者節(jié)省時(shí)間和人力資源。另外，定期清理豬舍內(nèi)的糞便可以減少氨氣等有害氣體的積聚，改善空氣質(zhì)量，減少疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)，改善豬只的生長(zhǎng)環(huán)境和健康狀況。最后，自動(dòng)清糞裝置可以幫助豬舍經(jīng)營(yíng)者更好地管理和監(jiān)控糞便處理過(guò)程，包括糞便的收集、儲(chǔ)存和處理，從而更好地掌握豬舍運(yùn)營(yíng)的情況。

2.3 數(shù)據(jù)記錄分析和決策支持

數(shù)據(jù)記錄分析和決策支持是一種基于數(shù)據(jù)處理的過(guò)程和技術(shù)，旨在提取、整理、分析和解釋數(shù)據(jù)，為組織或個(gè)人的決策制定提供有力的支持和指導(dǎo)。通過(guò)數(shù)據(jù)跟蹤記錄、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等方式對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和分析，以揭示數(shù)據(jù)中的模式、趨勢(shì)、關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而利用有效的數(shù)據(jù)分析和信息提供給決策者，幫助他們做出明智的決策的過(guò)程。決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的系統(tǒng)，旨在提供決策所需的數(shù)據(jù)、模型、工具和報(bào)告，為決策過(guò)程提供支持。

在生豬養(yǎng)殖智能服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和處理層面，數(shù)據(jù)采集處理中心起到了關(guān)鍵作用。生豬養(yǎng)殖管理軟件平臺(tái)摒棄了紙質(zhì)數(shù)據(jù)錄入方式，提供兩種數(shù)據(jù)采集途徑。一種是通過(guò)移動(dòng)端錄入數(shù)據(jù)，另一種是利用圖像識(shí)別技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動(dòng)提取豬只和環(huán)境數(shù)據(jù)并錄入。利用自動(dòng)化和智能化技術(shù)，能夠從多個(gè)來(lái)源收集生豬養(yǎng)殖相關(guān)的數(shù)據(jù)，如豬只存欄數(shù)據(jù)、飼養(yǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和病癥特征數(shù)據(jù)，并具備糾錯(cuò)和錄入功能。此外，平臺(tái)還通過(guò)搜索平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)來(lái)更新和完善專家?guī)臁⒅R(shí)庫(kù)和行業(yè)動(dòng)態(tài)等信息。在數(shù)據(jù)處理以及決策方面，數(shù)據(jù)采集處理中心針對(duì)不同的生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)建模分析，可以處理大量個(gè)體數(shù)據(jù)和群體特征，并進(jìn)行更高層次的數(shù)據(jù)加工和模型構(gòu)建。基于這些處理結(jié)果，平臺(tái)向用戶推薦最佳的環(huán)控標(biāo)準(zhǔn)、飼喂方案和疫病保健措施，為生豬養(yǎng)殖場(chǎng)景提供支持和管控服務(wù)。隨著數(shù)據(jù)不斷積累和分析，平臺(tái)還可以提供個(gè)性化的數(shù)據(jù)提取、可視化查詢和定制數(shù)據(jù)推送等服務(wù)。

3 智能化養(yǎng)豬對(duì)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的影響

智能化養(yǎng)豬對(duì)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展具有廣泛的影響。首先，智能化養(yǎng)豬可以顯著提升生產(chǎn)效益。通過(guò)智能化設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，養(yǎng)殖者能夠有效減少資源浪費(fèi)，提高養(yǎng)殖密度，從而實(shí)現(xiàn)更高的利潤(rùn)空間。傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以幫助監(jiān)測(cè)養(yǎng)豬環(huán)境中的溫度、濕度、氨氣濃度等因素，并及時(shí)調(diào)整豬舍內(nèi)部的環(huán)境條件，創(chuàng)造出更適宜豬只生長(zhǎng)的環(huán)境。智能化喂養(yǎng)系統(tǒng)能夠根據(jù)豬只的需求，提供精確的飼料和水源，減少過(guò)量喂養(yǎng)和浪費(fèi)，提高飼養(yǎng)的效益。此外，智能化設(shè)備的運(yùn)用還能夠提高生豬的生長(zhǎng)速度、縮短養(yǎng)殖周期，從而加快出欄周期，提高養(yǎng)殖的效率和產(chǎn)量。其次，智能化養(yǎng)豬促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。智能化技術(shù)在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也減少了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確控制豬舍的環(huán)境參數(shù)，如通風(fēng)、溫度和濕度等，可以有效減少氨氣等有害氣體的排放，降低對(duì)周圍環(huán)境的污染。另外，智能化養(yǎng)豬還可提高動(dòng)物福利，通過(guò)豬只行為和健康數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行干預(yù)，確保養(yǎng)豬過(guò)程中的動(dòng)物福利和生命質(zhì)量。智能化養(yǎng)豬技術(shù)引導(dǎo)養(yǎng)殖者更好地滿足消費(fèi)者對(duì)食品質(zhì)量、安全和可追溯性的要求，提高消費(fèi)者的滿意度。

然而，智能化養(yǎng)豬在應(yīng)用過(guò)程中也面臨一些挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)隱私保護(hù)問(wèn)題。養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，涉及到豬只的健康信息、養(yǎng)殖管理等敏感內(nèi)容，需要采取安全措施確保數(shù)據(jù)的保護(hù)和隱私的安全。其次是成本控制問(wèn)題。引入智能化設(shè)備和技術(shù)需要一定的投入，包括設(shè)備采購(gòu)、系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)等方面的費(fèi)用，養(yǎng)殖者需要權(quán)衡投資回報(bào)與成本之間的關(guān)系。此外，技術(shù)推廣也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。智能化養(yǎng)豬技術(shù)的應(yīng)用離不開養(yǎng)殖者的積極采納和學(xué)習(xí)，需要有相關(guān)政策的支持和專業(yè)團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)，加強(qiáng)智能化養(yǎng)豬技術(shù)的推廣，提高養(yǎng)殖者的技術(shù)水平和接受程度。智能化養(yǎng)豬將會(huì)在養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更為重要的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和發(fā)展，智能化設(shè)備和技術(shù)將變得更加智能化、自動(dòng)化和精細(xì)化。

4 結(jié)論

智能化養(yǎng)豬技術(shù)在現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中具有重要性和廣闊的前景。通過(guò)智能化設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，養(yǎng)殖者能夠提高生產(chǎn)效益、降低生產(chǎn)成本，并改善養(yǎng)豬質(zhì)量和動(dòng)物福利。應(yīng)用智能化養(yǎng)豬技術(shù)還有助于減少資源浪費(fèi)、環(huán)境污染，推動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)向可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

為了引導(dǎo)養(yǎng)殖業(yè)向智能化和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型，需要采取以下建議措施。首先，政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能化養(yǎng)豬技術(shù)的研發(fā)支持，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用。提供資金、政策和技術(shù)支持，鼓勵(lì)養(yǎng)殖者采用智能化設(shè)備和技術(shù)，提高養(yǎng)殖業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展水平。其次，加強(qiáng)培訓(xùn)和教育，提高養(yǎng)殖者的技術(shù)水平和管理能力。通過(guò)培訓(xùn)課程、研討會(huì)和知識(shí)分享平臺(tái)，使養(yǎng)殖者了解智能化養(yǎng)豬的原理、操作和管理技巧，幫助他們更好地應(yīng)用智能化設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳養(yǎng)殖效果。此外，建立數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)化的養(yǎng)殖管理體系，促進(jìn)智能化養(yǎng)豬技術(shù)的推廣和應(yīng)用。通過(guò)共享養(yǎng)殖數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)殖者可以相互借鑒和學(xué)習(xí)，提高養(yǎng)殖效率和管理水平。同時(shí)，制定統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，推動(dòng)智能化養(yǎng)豬技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；瘧?yīng)用，確保養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和質(zhì)量安全。

綜上所述，智能化養(yǎng)豬技術(shù)將在養(yǎng)殖業(yè)中起到重要的推動(dòng)作用，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)向智能化和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。政府、養(yǎng)殖者和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)共同努力，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新、提高技術(shù)培訓(xùn)與推廣、建立數(shù)據(jù)共享與標(biāo)準(zhǔn)化管理等方面的工作，推動(dòng)智能化養(yǎng)豬技術(shù)在養(yǎng)殖業(yè)中的廣泛應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化革新。這將促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高資源利用效率，保障食品質(zhì)量與安全，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。