摘要：中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)面臨著能繁母豬生產(chǎn)力水平低、健康管理水平低、智能設(shè)備利用率低、養(yǎng)殖成本高等產(chǎn)業(yè)突出問(wèn)題。本文從豬群福利化健康養(yǎng)殖工藝、豬舍空氣凈化技術(shù)、豬只生長(zhǎng)與健康狀態(tài)感知技術(shù)、以及豬只精準(zhǔn)飼喂和養(yǎng)殖機(jī)器人等智能作業(yè)裝備4個(gè)方面，分析了智能養(yǎng)豬工廠建設(shè)中工藝、技術(shù)、裝備的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)今后智能養(yǎng)豬工廠建設(shè)的重點(diǎn)方向進(jìn)行了展望，以期為中國(guó)智能養(yǎng)豬工廠的創(chuàng)制提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)、生豬養(yǎng)殖、養(yǎng)殖工藝、空氣凈化、健康感知、智能裝備  

從豬群福利化健康養(yǎng)殖工藝、豬舍空氣凈化技術(shù)、豬只生長(zhǎng)及健康狀態(tài)感知技術(shù)、豬只精準(zhǔn)飼喂和養(yǎng)殖機(jī)器人等智能作業(yè)裝備4個(gè)方面綜述智能養(yǎng)豬工廠建設(shè)中涉及的工藝、技術(shù)、裝備研究和發(fā)展現(xiàn)狀。

從種豬的限位欄飼喂到圈舍內(nèi)智能散養(yǎng)飼喂，從按豬只的生理生長(zhǎng)階段劃分豬群類別的工廠化流程養(yǎng)殖到立體樓房智能養(yǎng)豬、發(fā)酵床養(yǎng)豬等。

在豬舍內(nèi)配置躺臥區(qū)、采食區(qū)、飲水區(qū)、排泄區(qū)及活動(dòng)區(qū)等功能區(qū)域；同時(shí)從動(dòng)物福利角度配置滿足豬只行為需求的福利性設(shè)施，改善舍內(nèi)的飼養(yǎng)環(huán)境，保證豬只在圈欄內(nèi)的活動(dòng)需求，目的是實(shí)現(xiàn)豬群的高效管理，減少豬只異常行為的發(fā)生。

基于不同階段豬的營(yíng)養(yǎng)與飼養(yǎng)環(huán)境的不同需求，后備母豬、初產(chǎn)哺乳母豬與經(jīng)產(chǎn)哺乳母豬分別有對(duì)應(yīng)的適宜的營(yíng)養(yǎng)供給模式；根據(jù)母豬的胎次，提供豬群飼養(yǎng)管理技術(shù)與飼料供給技術(shù)；在仔豬飼養(yǎng)工藝方面，采用緩解仔豬斷奶綜合征，提高斷奶仔豬成活率的飼養(yǎng)工藝技術(shù)和補(bǔ)水補(bǔ)液技術(shù)。

2020年，生豬集約化養(yǎng)殖龍頭企業(yè)牧原公司應(yīng)用樓房式養(yǎng)豬工藝，在飼料供給、生豬飼養(yǎng)、疫病防控和糞污處理等方面進(jìn)行改進(jìn)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于機(jī)械化、自動(dòng)化的人工智能養(yǎng)豬

限位欄飼養(yǎng)可以有效減少母豬的爭(zhēng)斗行為、降低流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，也便于飼養(yǎng)管理、發(fā)情鑒定等操作，但是由于運(yùn)動(dòng)空間不足，容易引起母豬的約束應(yīng)激，導(dǎo)致仔豬初生質(zhì)量降低、發(fā)病率和死亡率升高。母豬散養(yǎng)電子飼喂站可以改善豬只體況，提高母豬生產(chǎn)壽命，但是存在著弱勢(shì)豬采食能力低而被迫夜間采食的現(xiàn)象，破壞了豬只正常的生物節(jié)律，從而影響其健康和生產(chǎn)性能。

在整體福利健康保障措施方面，加載的智能化技術(shù)包括智能水線、智能料線、智能消殺和智能清糞，根據(jù)豬舍建筑結(jié)構(gòu)，養(yǎng)豬工藝分為平房工廠化和樓房工廠化；在局部福利健康保障措施方面，加載的智能化技術(shù)包括智能環(huán)控、智能玩具、智能分群和智能飼喂，根據(jù)不同養(yǎng)殖階段，分為妊娠母豬小群散養(yǎng)/限位欄飼養(yǎng)、哺乳母豬產(chǎn)床一體化飼養(yǎng)、保育豬小群散養(yǎng)和生長(zhǎng)育肥豬大群散養(yǎng)。

豬舍空氣凈化技術(shù)主要分為物理法、化學(xué)法和組合法。物理法主要包括濾網(wǎng)過(guò)濾、通風(fēng)、紫外線輻射消毒、等離子體消毒等，化學(xué)法主要包括光催化消毒、過(guò)氧乙酸、二氧化氯和臭氧等，組合法指的是物理與化學(xué)方法的結(jié)合。

發(fā)現(xiàn)噴淋方向?qū)Τ毙视酗@著影響，錯(cuò)流噴淋方向的除氨效率分別比順流和逆流方向高6.87%和18.88%；通風(fēng)風(fēng)速的降低能提高除氨效率，當(dāng)通風(fēng)風(fēng)速為1 m/s、酸洗泵頻率為30 Hz時(shí)，除氨效果最好。

針對(duì)樓房式養(yǎng)殖飼養(yǎng)密度大的特點(diǎn)，佘德勇等設(shè)計(jì)了一種通風(fēng)與臭氣凈化相結(jié)合的新型通風(fēng)工藝。采用濕簾?定速風(fēng)機(jī)模式實(shí)現(xiàn)夏季高效通風(fēng)降溫，采用檐下通風(fēng)小窗?吊頂通風(fēng)窗?變頻風(fēng)機(jī)模式保證冬季通風(fēng)效果并最大程度減少舍內(nèi)熱量損失，采用添加生物菌劑的水循環(huán)過(guò)濾豬舍臭氣，改善養(yǎng)殖場(chǎng)區(qū)空氣環(huán)境。智能化控制工藝實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，有效提高了養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

為解決規(guī)模化豬舍廢氣排放造成的環(huán)境污染問(wèn)題，王昱等設(shè)計(jì)了一種豬舍廢氣復(fù)合凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用化學(xué)法與水洗法相結(jié)合，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集凈化系統(tǒng)內(nèi)的pH、電導(dǎo)率、液位和壓差等動(dòng)態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，智能控制洗滌泵啟停和電磁閥通斷，自動(dòng)完成供水、加酸、噴淋和排廢，對(duì)主要污染成分氨氣的平均去除率達(dá)85%。

豬只生長(zhǎng)及健康狀態(tài)信息智能感知技術(shù)是智能化養(yǎng)殖過(guò)程的核心技術(shù)。能有效提高動(dòng)物福利，更符合綠色高效智能養(yǎng)豬工廠的發(fā)展需要。豬只生長(zhǎng)及健康狀態(tài)感知技術(shù)，通過(guò)搭載溫濕度、光照、二氧化碳含量、氨氣含量等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，通過(guò)搭載熱紅外成像傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬只體溫，通過(guò)搭載2D/3D攝像頭及聲音采集器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬只行為，實(shí)現(xiàn)豬只點(diǎn)數(shù)、豬只體征信息采集等。生豬健康養(yǎng)殖智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示養(yǎng)殖基地內(nèi)生豬養(yǎng)殖信息，具體信息包括豬只存欄、豬只采食飲水情況、豬只健康體況評(píng)分等，用戶可以查看今日預(yù)警豬只和今日預(yù)警事件，對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)處理。

母豬體況評(píng)分是母豬繁殖性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是國(guó)際公認(rèn)的反映母豬個(gè)體繁殖能力的最優(yōu)評(píng)價(jià)方式。

基于姿態(tài)與時(shí)序特征的豬只行為識(shí)別方法，構(gòu)建了豬只目標(biāo)檢測(cè)、豬只頭部、四肢、背部、胸部和尾部區(qū)域的20個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和豬只行為識(shí)別數(shù)據(jù)集；基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法與傳感器采集的加速度數(shù)據(jù)，建立豬只行為分類模型是智能養(yǎng)殖中的研究熱點(diǎn)。

豬只體質(zhì)量估測(cè)的原理如下：首先，動(dòng)態(tài)采集豬只的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)圖像；其次，優(yōu)化基于深度圖像的豬體輪廓提取算法，獲取豬只體尺數(shù)據(jù)；最后，建立豬只體質(zhì)量估測(cè)算法及估測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式豬體質(zhì)量無(wú)接觸自動(dòng)估測(cè)。

從設(shè)備是否與豬體接觸角度出發(fā)，現(xiàn)有生豬健康識(shí)別技術(shù)可分為接觸式與非接觸式2類。接觸式感知主要通過(guò)穿戴心率、溫度及加速度傳感器等感知設(shè)備采集生豬心率、運(yùn)動(dòng)量及體溫等數(shù)據(jù)。非接觸式感知?jiǎng)t主要通過(guò)紅外熱像儀、聲音采集儀、高清攝像頭等儀器，采集養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的熱紅外圖像、聲音數(shù)據(jù)、排泄物圖像及動(dòng)物行為視頻，并通過(guò)視頻分析、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)對(duì)豬只個(gè)體進(jìn)行定位，設(shè)計(jì)相關(guān)算法從中獲取豬只體溫、體尺、體質(zhì)量、活動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)量、聲音、異常排泄物和異常行為等健康相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)連續(xù)感知豬只的生理體征，尤其體溫的變化規(guī)律，可對(duì)豬瘟、藍(lán)耳病等主要傳染性疾病作出輔助預(yù)警。

體溫是豬只健康狀態(tài)的重要生理指標(biāo)，及時(shí)獲取異常豬只體溫顯得尤為重要，以紅外熱成像技術(shù)為代表的測(cè)溫技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

使用攝像機(jī)24 h監(jiān)測(cè)豬只的體溫和運(yùn)動(dòng)情況，檢測(cè)到發(fā)熱前或同時(shí)出現(xiàn)體溫升高和運(yùn)動(dòng)量減少，該系統(tǒng)可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬群，大大降低了定期取樣的財(cái)力和后勤成本，并增加了早期發(fā)現(xiàn)感染的機(jī)會(huì)。

精準(zhǔn)飼喂是現(xiàn)代規(guī)模化豬場(chǎng)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及飼料原料的選用、飼料養(yǎng)分的測(cè)定、飼料的加工存儲(chǔ)、飼料的投喂等環(huán)節(jié)，是飼料、飼喂和飼養(yǎng)三者的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)科學(xué)化管理，實(shí)現(xiàn)妊娠母豬的精準(zhǔn)飼喂，可以有效提高仔豬的成活率，提高養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。智能型妊娠母豬小群體精準(zhǔn)飼喂站，具有自由運(yùn)動(dòng)飼喂、精確控制喂量、無(wú)需訓(xùn)練母豬、手機(jī)實(shí)時(shí)查看等特點(diǎn)。增加了妊娠母豬的運(yùn)動(dòng)量，有利于提高母豬窩產(chǎn)健仔數(shù)。

哺乳母豬精準(zhǔn)飼喂裝置及控制系統(tǒng)，可以根據(jù)母豬個(gè)體的體況實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定時(shí)定量的精準(zhǔn)飼喂。

育肥豬精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)育肥豬的生長(zhǎng)狀況，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)育肥豬的采食量和營(yíng)養(yǎng)需要量，制定個(gè)性化飼喂方案。

智能監(jiān)控機(jī)器人系統(tǒng)，系統(tǒng)可同時(shí)檢測(cè)養(yǎng)殖環(huán)境及生豬生長(zhǎng)狀態(tài)多維度信息，包括生豬姿態(tài)和聲音數(shù)據(jù)的采集。

中國(guó)工廠化養(yǎng)豬整體上還處于發(fā)展起步階段，要實(shí)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖綠色高效的智能化發(fā)展，今后需要從以下3個(gè)方面開(kāi)展工作：

首先，建立智能養(yǎng)豬工廠建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖工藝的不斷改進(jìn)以及樓房式養(yǎng)豬的興起，原有標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)現(xiàn)有要求，亟需結(jié)合福利化與健康養(yǎng)殖的要求修訂原有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，數(shù)字化表征建筑結(jié)構(gòu)與區(qū)間布局、不同生長(zhǎng)生理階段豬只活動(dòng)空間、飼養(yǎng)空間、飼喂標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)，制定符合我國(guó)不同區(qū)域、不同養(yǎng)豬設(shè)施結(jié)構(gòu)、不同生豬生理階段的福利化健康養(yǎng)殖工藝等規(guī)范，指導(dǎo)工廠化養(yǎng)豬模式的建設(shè)和推廣，促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

其次，引進(jìn)前沿的人工智能等技術(shù)。豬臉識(shí)別技術(shù)、健康感知技術(shù)等在規(guī)模化豬場(chǎng)得到了部分應(yīng)用，取得了較好的效果，但是普及率很低，還需要大范圍的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生豬生理生長(zhǎng)及健康行為的無(wú)應(yīng)激感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)豬群個(gè)體或群體主要體征指標(biāo)的無(wú)應(yīng)激估測(cè)，基于機(jī)器視覺(jué)及深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)非洲豬瘟、藍(lán)耳病等生豬主要傳染病的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

最后，研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能裝備。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的智能裝備主要依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)設(shè)備比例偏低，為促進(jìn)中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)智能裝備化的快速發(fā)展，亟需養(yǎng)殖設(shè)備制造企業(yè)的加入。要突破一般工業(yè)機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境要求較高而無(wú)法應(yīng)用于豬場(chǎng)環(huán)境的技術(shù)瓶頸，創(chuàng)制能夠適用于豬舍作業(yè)環(huán)境、適應(yīng)不規(guī)則空間的養(yǎng)殖機(jī)器人。飼喂機(jī)器人取代傳統(tǒng)的人工飼喂，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)供給；清糞、消毒機(jī)器人取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)，保障豬舍環(huán)境質(zhì)量與生物安全；巡檢機(jī)器人取代獸醫(yī)日常觀察，實(shí)現(xiàn)健康智能感知與預(yù)警，助推中國(guó)生豬養(yǎng)殖業(yè)從現(xiàn)有的依賴人工轉(zhuǎn)向“機(jī)器換人”及“無(wú)人值守”的重大跨越。

更多干貨、市場(chǎng)分析、重磅案例、實(shí)戰(zhàn)課程歡迎訂閱 [農(nóng)業(yè)行業(yè)觀察]公眾號(hào)：nyguancha

文章：10900 篇

瀏覽：37449 次

代表文章

農(nóng)俠會(huì)：三農(nóng)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)社群（資源對(duì)接、案例分享、線上課程、線下活動(dòng)）

【政策解讀】2021鄉(xiāng)村振興政策解讀（最全）

從快遞到農(nóng)業(yè)，且看順豐布局農(nóng)村的變與不變

【鄉(xiāng)村振興案例】國(guó)家推行鄉(xiāng)村振興千萬(wàn)工程的六大路徑和十大典型案例

國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要（農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域節(jié)選）

中化化肥舉行2024“邁優(yōu)伴”領(lǐng)航行動(dòng)啟動(dòng)會(huì)

【政策解讀】玉米大豆是重點(diǎn)！新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)方案發(fā)布

【政策匯總】2023農(nóng)業(yè)政策大匯編（建議收藏）

2024生態(tài)農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)暨茂盛生物成立十五周年慶典成功舉辦

AI賦能農(nóng)業(yè)發(fā)展向“新”提“質(zhì)”，中國(guó)移動(dòng)助推鄉(xiāng)村振興智啟新章