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智能化养猪：技术驱动下的现代养殖革新
李 琳 1，吉崇星 2，温海燕 3，林佳旭 1，马 晶 1，董绍明 1，单? 虎 1 *
（1.青岛农业大学动物医学院，山东 青岛 266109；2.新希望六和股份有限公司，山东 青岛 266061；3.菏泽学院，山东 菏泽 274007）
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引言
生猪养殖业是我国农业的支柱产业，截止到2022年，全国生猪存栏量大约为4.8亿头左右，生猪出栏量大约为6.2亿头左右，全国猪肉消费量大约为54.5万t左右，这对于我国的经济发展、社会稳定、农村扶贫和食品安全等方面都有着非常重要的影响。
目前，中国生猪产业已进入到由传统生猪产业向现代生猪产业转变的重要阶段。养殖方式朝着密集、封闭的方向发展，再加上更加先进的技术和思想，新型建筑材料，先进的生产设备，优质的种猪，使得养猪业在生产效率和养殖环境上都有了明显的改善，利润也在持续增长。但从目前情况来看，机械化养殖已经很难适应规模化养殖的需要。为了与新时代下的我国生态社会发展战略相匹配，满足城乡居民对美好生活的需求，优质、环保、安全、高效将是生猪产业未来发展的方向。在非洲猪瘟和新冠疫情影响下，我国生猪产业在未来很长一段时间内将面临资源、环境、疫病防控、核心技术等四大瓶颈，信息化、数字化、智能化等现代科技的应用与融合度不高，智慧化养殖将是生猪产业主动适应新时期产业升级需求的优先选择。
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智能化养猪的关键技术
2.1传感器技术
传感器技术是一种使用物理、化学或生物学原理来检测和测量环境中各种参数的技术。传感器是将这些参数转化为可观测、可量化的信号的装置。该技术利用各种原理将环境参数转化为可测量的信号，传感器在我国现代生猪产业中主要在环境检测、行为识别、健康监测等方面发挥着重要的作用。
传感器通常由两部分组成：传感器元件和信号处理电路。传感器元件负责将环境参数（温度、湿度、气体、压力、pH、光照等）转化为电信号，而信号处理电路负责放大、滤波和转换信号，使其适用于特定的应用。
智能化的猪舍自动环控系统指利用传感器，自动地监测猪场内部的二氧化碳浓度、氧气浓度、空气温度及湿度、光照强度、大气压力、硫化氢浓度、氨气浓度等数据，通过对这些数据进行分析，利用控制器自动调控猪场内的风机、湿帘、补光、供暖等设备，从而达到控制猪舍内的气体组成、湿度、温度等环境因素的目的。采用智能化的猪舍自动控制系统，具有空气质量良好、有害气体含量低、可吸入粉尘少等优势，能够达到降低氨气等有害气体对猪只呼吸道的刺激以及避免了因环境过热导致猪只产生热应激等效果。不仅可以提高猪只的健康水平，还可以提高生产人员的身体素质，降低相关职业病的患病几率。在恒温恒湿的稳定条件下，猪群不易发生混乱，有利于仔猪的取食、排泄、睡眠等行为的准确定位。
猪只个体指标识别系统是基于传感器技术的动物行为信息采集系统，主要是通过全景摄像头、AI芯片、智慧云屏等硬件以及红外线测温、视觉识别、语音识别等智能技术，对养殖场不同场景进行场景判定、智能去噪、行为识别、图像视频语义识别、视频自动截取。识别提取有价值信息录入至数据系统，通过大数据的对比分析，对猪只的活动轨迹和猪圈猪舍的位置关系进行对比，从而分析得出不同地域的最佳栏位面积、喂养数量、大小搭配关系、同栏喂养关系、母猪发情预判、进食过程异常判定、疾病疫情判定等数据。此外，该系统还可以通过电脑、手机等信息设备的终端，将实时监测信息以及报警信息传递给猪场管理者，让现场的工作人员在第一时间了解到猪只的异常预警信息，并及时做出相应的处理，实现猪场的智能、远程化管理，使物联网技术在养猪企业中的应用得到更广阔的发展。利用自动化设备控制确保猪场能够提供最适合的饲养环境，从而达到对猪场的精细化管理，为获得优质、高产的商品猪创造良好的条件，降低饲养成本，提高经济效益。
2.2自动化设备
自动化设备是指具备自主工作能力的机械、电子或电气设备，它们可自动执行任务、处理信息或完成生产过程中的各种操作。自动化设备的设计和功能旨在减少人为干预，提高生产效率和质量，并降低人力资源成本。
自动化设备通常包括先进的传感器技术、控制系统和执行器，以实现各种自动化任务和过程。这些设备可以根据预设的程序、逻辑或条件执行各种操作，如控制流程、操纵机械臂、运输物料、监测环境参数等。
智能精准饲喂系统是一种适用于限位栏的母猪饲喂管理系统，由供料机构、供水机构、水料监测传感系统、拱食传感器、精准饲喂控制系统、食槽组成。该系统无需改变限位栏的猪舍结构，适用于妊娠母猪、保育仔猪、产房母猪和育肥猪，对繁殖母猪各个阶段都可进行精细化的饲养管理。首先，该装置配备的拱食检测传感器可以自主检测母猪的采食意愿，根据不同母猪的个体差异，会自动进行投喂。这种不间断的供应机制减少了人工干预的频率，实现母猪的“想吃就吃”。根据母猪意愿投喂可避免浪费，最大限度地节省饲料成本。其次，在下料方式上，该装置可以做到水料同下，在减少猪场室内粉尘的同时确保哺乳母猪的进水量及仔猪的奶水供应。最后，饲喂器通过传感器、监测设备等采集数据，并将数据上传到云服务器或本地服务器，实现对数据的实时监测和分析，通过数据可视化技术将采集到的数据以直观易懂的形式呈现给用户，使用户直观地了解数据的趋势、变化和异常情况等。用户可以通过扫描二维码或触碰近场通信（NFC），直接进入相应的控制界面，随时通过网络远程控制饲喂器的运行状态。这些特点不仅提高了饲喂器操作的便捷性和实用性，也充分展现了其在智能化方面的优越性能。
现代猪场中的自动清粪装置是一种用于清理猪舍内粪便和废物的设备。采用自动化技术和机械装置，代替传统的手工清理方法，提高清理效率，降低劳动强度，并改善了猪舍环境和卫生条件。自动清粪装置通常由清粪设备、输送系统、储存和处理设施、控制系统组成。
清粪设备是主要的清粪装置，通常是一种机械装置，可以在猪舍内自动收集和转移粪便。常见的清粪设备包括刮板式清粪机、链条式清粪机等。能够通过沿着地面或槽道移动，将粪便推到集中的收集槽或管道中。输送系统是将清理的粪便输送到集中处理区的系统，使用传送带、螺旋输送机、管道等方式，将粪便有效地从猪舍转移到储存或处理设施。储存和处理设施是清粪装置将粪便输送进行后续处理的系统，包括固液分离系统、沼气发酵池、堆肥堆等，以便将粪便转化为可利用的资源，如肥料和能源。控制系统是用于监控和控制清粪设备的运行，通过传感器、计时器、自动化控制器等来实现，以便根据需要自动启动、停止和调节清粪装置的运行。
自动化清粪设备可以自动进行清理，减少人工参与度，降低劳动强度，提高清理效率，为猪舍经营者节省时间和人力资源。另外，定期清理猪舍内的粪便可以减少氨气等有害气体的积聚，改善空气质量，减少疾病传播的风险，改善猪只的生长环境和健康状况。最后，自动清粪装置可以帮助猪舍经营者更好地管理和监控粪便处理过程，包括粪便的收集、储存和处理，从而更好地掌握猪舍运营的情况。
2.3 数据记录分析和决策支持
数据记录分析和决策支持是一种基于数据处理的过程和技术，旨在提取、整理、分析和解释数据，为组织或个人的决策制定提供有力的支持和指导。通过数据跟踪记录、数据清洗、数据转换、统计分析、数据挖掘、机器学习等方式对收集到的数据进行加工和分析，以揭示数据中的模式、趋势、关联性，进而利用有效的数据分析和信息提供给决策者，帮助他们做出明智的决策的过程。决策支持系统（Decision Support System，DSS）是一个基于计算机和信息技术的系统，旨在提供决策所需的数据、模型、工具和报告，为决策过程提供支持。
在生猪养殖智能服务平台的数据采集和处理层面，数据采集处理中心起到了关键作用。生猪养殖管理软件平台摒弃了纸质数据录入方式，提供两种数据采集途径。一种是通过移动端录入数据，另一种是利用图像识别技术和物联网技术自动提取猪只和环境数据并录入。利用自动化和智能化技术，能够从多个来源收集生猪养殖相关的数据，如猪只存栏数据、饲养实时数据和病症特征数据，并具备纠错和录入功能。此外，平台还通过搜索平台和互联网来更新和完善专家库、知识库和行业动态等信息。在数据处理以及决策方面，数据采集处理中心针对不同的生猪养殖产业模式进行数据建模分析，可以处理大量个体数据和群体特征，并进行更高层次的数据加工和模型构建。基于这些处理结果，平台向用户推荐最佳的环控标准、饲喂方案和疫病保健措施，为生猪养殖场景提供支持和管控服务。随着数据不断积累和分析，平台还可以提供个性化的数据提取、可视化查询和定制数据推送等服务。
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智能化养猪对养殖业发展的影响
智能化养猪对养殖业发展具有广泛的影响。首先，智能化养猪可以显著提升生产效益。通过智能化设备和技术的应用，养殖者能够有效减少资源浪费，提高养殖密度，从而实现更高的利润空间。传感器、监控系统以及数据分析技术可以帮助监测养猪环境中的温度、湿度、氨气浓度等因素，并及时调整猪舍内部的环境条件，创造出更适宜猪只生长的环境。智能化喂养系统能够根据猪只的需求，提供精确的饲料和水源，减少过量喂养和浪费，提高饲养的效益。此外，智能化设备的运用还能够提高生猪的生长速度、缩短养殖周期，从而加快出栏周期，提高养殖的效率和产量。其次，智能化养猪促进了养殖业的可持续发展。智能化技术在提高生产效率的同时，也减少了环境污染的风险。通过实时监测和精确控制猪舍的环境参数，如通风、温度和湿度等，可以有效减少氨气等有害气体的排放，降低对周围环境的污染。另外，智能化养猪还可提高动物福利，通过猪只行为和健康数据的监测，及时发现问题并进行干预，确保养猪过程中的动物福利和生命质量。智能化养猪技术引导养殖者更好地满足消费者对食品质量、安全和可追溯性的要求，提高消费者的满意度。
然而，智能化养猪在应用过程中也面临一些挑战。首先是数据隐私保护问题。养殖过程中产生的大量数据，涉及到猪只的健康信息、养殖管理等敏感内容，需要采取安全措施确保数据的保护和隐私的安全。其次是成本控制问题。引入智能化设备和技术需要一定的投入，包括设备采购、系统建设和维护等方面的费用，养殖者需要权衡投资回报与成本之间的关系。此外，技术推广也是一个值得关注的问题。智能化养猪技术的应用离不开养殖者的积极采纳和学习，需要有相关政策的支持和专业团队的指导，加强智能化养猪技术的推广，提高养殖者的技术水平和接受程度。智能化养猪将会在养殖业发展中发挥更为重要的作用。随着技术的进一步创新和发展，智能化设备和技术将变得更加智能化、自动化和精细化。
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结论
智能化养猪技术在现代养殖业发展中具有重要性和广阔的前景。通过智能化设备和技术的应用，养殖者能够提高生产效益、降低生产成本，并改善养猪质量和动物福利。应用智能化养猪技术还有助于减少资源浪费、环境污染，推动养殖业向可持续发展的方向转型。
为了引导养殖业向智能化和可持续发展方向转型，需要采取以下建议措施。首先，政府和相关机构应加强对智能化养猪技术的研发支持，推动技术创新和推广应用。提供资金、政策和技术支持，鼓励养殖者采用智能化设备和技术，提高养殖业的竞争力和可持续发展水平。其次，加强培训和教育，提高养殖者的技术水平和管理能力。通过培训课程、研讨会和知识分享平台，使养殖者了解智能化养猪的原理、操作和管理技巧，帮助他们更好地应用智能化设备和技术，实现最佳养殖效果。此外，建立数据共享平台和标准化的养殖管理体系，促进智能化养猪技术的推广和应用。通过共享养殖数据和经验，养殖者可以相互借鉴和学习，提高养殖效率和管理水平。同时，制定统一的行业标准和规范，推动智能化养猪技术的标准化和规模化应用，确保养殖业的可持续发展和质量安全。
综上所述，智能化养猪技术将在养殖业中起到重要的推动作用，促进养殖业向智能化和可持续发展方向转型。政府、养殖者和相关机构应共同努力，加强技术研发与创新、提高技术培训与推广、建立数据共享与标准化管理等方面的工作，推动智能化养猪技术在养殖业中的广泛应用，并实现对养殖业的现代化革新。这将促进养殖业的可持续发展，提高资源利用效率，保障食品质量与安全，为社会和经济发展做出积极贡献。
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