智能化養豬：技術驅動下的現代養殖革新

李 琳 ，吉崇星 ，溫海燕 ，林佳旭 ，馬 晶 ，董紹明 ，單 虎

（1.青島農業大學動物醫學院，山東 青島 266109；2.新希望六和股份有限公司，山東 青島 266061；3.菏澤學院，山東 菏澤 274007）

1 引言

生豬養殖業是我國農業的支柱產業，截止到2022 年，全國生豬存欄量大約為4.8 億頭左右，生豬出欄量大約為6.2 億頭左右，全國豬肉消費量大約為54.5 萬t 左右，這對于我國的經濟發展、社會穩定、農村扶貧和食品安全等方面都有著非常重要的影響。

目前，中國生豬產業已進入到由傳統生豬產業向現代生豬產業轉變的重要階段。養殖方式朝著密集、封閉的方向發展，再加上更加先進的技術和思想，新型建筑材料，先進的生產設備，優質的種豬，使得養豬業在生產效率和養殖環境上都有了明顯的改善，利潤也在持續增長。但從目前情況來看，機械化養殖已經很難適應規模化養殖的需要。為了與新時代下的我國生態社會發展戰略相匹配，滿足城鄉居民對美好生活的需求，優質、環保、安全、高效將是生豬產業未來發展的方向。在非洲豬瘟和新冠疫情影響下，我國生豬產業在未來很長一段時間內將面臨資源、環境、疫病防控、核心技術等四大瓶頸，信息化、數字化、智能化等現代科技的應用與融合度不高，智慧化養殖將是生豬產業主動適應新時期產業升級需求的優先選擇。

2 智能化養豬的關鍵技術

2.1 傳感器技術

傳感器技術是一種使用物理、化學或生物學原理來檢測和測量環境中各種參數的技術。傳感器是將這些參數轉化為可觀測、可量化的信號的裝置。該技術利用各種原理將環境參數轉化為可測量的信號，傳感器在我國現代生豬產業中主要在環境檢測、行為識別、健康監測等方面發揮著重要的作用。

傳感器通常由兩部分組成：傳感器元件和信號處理電路。傳感器元件負責將環境參數（溫度、濕度、氣體、壓力、pH、光照等）轉化為電信號，而信號處理電路負責放大、濾波和轉換信號，使其適用于特定的應用。

智能化的豬舍自動環控系統指利用傳感器，自動地監測豬場內部的二氧化碳濃度、氧氣濃度、空氣溫度及濕度、光照強度、大氣壓力、硫化氫濃度、氨氣濃度等數據，通過對這些數據進行分析，利用控制器自動調控豬場內的風機、濕簾、補光、供暖等設備，從而達到控制豬舍內的氣體組成、濕度、溫度等環境因素的目的。采用智能化的豬舍自動控制系統，具有空氣質量良好、有害氣體含量低、可吸入粉塵少等優勢，能夠達到降低氨氣等有害氣體對豬只呼吸道的刺激以及避免了因環境過熱導致豬只產生熱應激等效果。不僅可以提高豬只的健康水平，還可以提高生產人員的身體素質，降低相關職業病的患病幾率。在恒溫恒濕的穩定條件下，豬群不易發生混亂，有利于仔豬的取食、排泄、睡眠等行為的準確定位。

豬只個體指標識別系統是基于傳感器技術的動物行為信息采集系統，主要是通過全景攝像頭、AI 芯片、智慧云屏等硬件以及紅外線測溫、視覺識別、語音識別等智能技術，對養殖場不同場景進行場景判定、智能去噪、行為識別、圖像視頻語義識別、視頻自動截取。識別提取有價值信息錄入至數據系統，通過大數據的對比分析，對豬只的活動軌跡和豬圈豬舍的位置關系進行對比，從而分析得出不同地域的最佳欄位面積、喂養數量、大小搭配關系、同欄喂養關系、母豬發情預判、進食過程異常判定、疾病疫情判定等數據。此外，該系統還可以通過電腦、手機等信息設備的終端，將實時監測信息以及報警信息傳遞給豬場管理者，讓現場的工作人員在第一時間了解到豬只的異常預警信息，并及時做出相應的處理，實現豬場的智能、遠程化管理，使物聯網技術在養豬企業中的應用得到更廣闊的發展。利用自動化設備控制確保豬場能夠提供最適合的飼養環境，從而達到對豬場的精細化管理，為獲得優質、高產的商品豬創造良好的條件，降低飼養成本，提高經濟效益。

2.2 自動化設備

自動化設備是指具備自主工作能力的機械、電子或電氣設備，它們可自動執行任務、處理信息或完成生產過程中的各種操作。自動化設備的設計和功能旨在減少人為干預，提高生產效率和質量，并降低人力資源成本。

自動化設備通常包括先進的傳感器技術、控制系統和執行器，以實現各種自動化任務和過程。這些設備可以根據預設的程序、邏輯或條件執行各種操作，如控制流程、操縱機械臂、運輸物料、監測環境參數等。

智能精準飼喂系統是一種適用于限位欄的母豬飼喂管理系統，由供料機構、供水機構、水料監測傳感系統、拱食傳感器、精準飼喂控制系統、食槽組成。該系統無需改變限位欄的豬舍結構，適用于妊娠母豬、保育仔豬、產房母豬和育肥豬，對繁殖母豬各個階段都可進行精細化的飼養管理。首先，該裝置配備的拱食檢測傳感器可以自主檢測母豬的采食意愿，根據不同母豬的個體差異，會自動進行投喂。這種不間斷的供應機制減少了人工干預的頻率，實現母豬的“想吃就吃”。根據母豬意愿投喂可避免浪費，最大限度地節省飼料成本。其次，在下料方式上，該裝置可以做到水料同下，在減少豬場室內粉塵的同時確保哺乳母豬的進水量及仔豬的奶水供應。最后，飼喂器通過傳感器、監測設備等采集數據，并將數據上傳到云服務器或本地服務器，實現對數據的實時監測和分析，通過數據可視化技術將采集到的數據以直觀易懂的形式呈現給用戶，使用戶直觀地了解數據的趨勢、變化和異常情況等。用戶可以通過掃描二維碼或觸碰近場通信（NFC），直接進入相應的控制界面，隨時通過網絡遠程控制飼喂器的運行狀態。這些特點不僅提高了飼喂器操作的便捷性和實用性，也充分展現了其在智能化方面的優越性能。

現代豬場中的自動清糞裝置是一種用于清理豬舍內糞便和廢物的設備。采用自動化技術和機械裝置，代替傳統的手工清理方法，提高清理效率，降低勞動強度，并改善了豬舍環境和衛生條件。自動清糞裝置通常由清糞設備、輸送系統、儲存和處理設施、控制系統組成。

清糞設備是主要的清糞裝置，通常是一種機械裝置，可以在豬舍內自動收集和轉移糞便。常見的清糞設備包括刮板式清糞機、鏈條式清糞機等。能夠通過沿著地面或槽道移動，將糞便推到集中的收集槽或管道中。輸送系統是將清理的糞便輸送到集中處理區的系統，使用傳送帶、螺旋輸送機、管道等方式，將糞便有效地從豬舍轉移到儲存或處理設施。儲存和處理設施是清糞裝置將糞便輸送進行后續處理的系統，包括固液分離系統、沼氣發酵池、堆肥堆等，以便將糞便轉化為可利用的資源，如肥料和能源。控制系統是用于監控和控制清糞設備的運行，通過傳感器、計時器、自動化控制器等來實現，以便根據需要自動啟動、停止和調節清糞裝置的運行。

自動化清糞設備可以自動進行清理，減少人工參與度，降低勞動強度，提高清理效率，為豬舍經營者節省時間和人力資源。另外，定期清理豬舍內的糞便可以減少氨氣等有害氣體的積聚，改善空氣質量，減少疾病傳播的風險，改善豬只的生長環境和健康狀況。最后，自動清糞裝置可以幫助豬舍經營者更好地管理和監控糞便處理過程，包括糞便的收集、儲存和處理，從而更好地掌握豬舍運營的情況。

2.3 數據記錄分析和決策支持

數據記錄分析和決策支持是一種基于數據處理的過程和技術，旨在提取、整理、分析和解釋數據，為組織或個人的決策制定提供有力的支持和指導。通過數據跟蹤記錄、數據清洗、數據轉換、統計分析、數據挖掘、機器學習等方式對收集到的數據進行加工和分析，以揭示數據中的模式、趨勢、關聯性，進而利用有效的數據分析和信息提供給決策者，幫助他們做出明智的決策的過程。決策支持系統（Decision Support System，DSS）是一個基于計算機和信息技術的系統，旨在提供決策所需的數據、模型、工具和報告，為決策過程提供支持。

在生豬養殖智能服務平臺的數據采集和處理層面，數據采集處理中心起到了關鍵作用。生豬養殖管理軟件平臺摒棄了紙質數據錄入方式，提供兩種數據采集途徑。一種是通過移動端錄入數據，另一種是利用圖像識別技術和物聯網技術自動提取豬只和環境數據并錄入。利用自動化和智能化技術，能夠從多個來源收集生豬養殖相關的數據，如豬只存欄數據、飼養實時數據和病癥特征數據，并具備糾錯和錄入功能。此外，平臺還通過搜索平臺和互聯網來更新和完善專家庫、知識庫和行業動態等信息。在數據處理以及決策方面，數據采集處理中心針對不同的生豬養殖產業模式進行數據建模分析，可以處理大量個體數據和群體特征，并進行更高層次的數據加工和模型構建。基于這些處理結果，平臺向用戶推薦最佳的環控標準、飼喂方案和疫病保健措施，為生豬養殖場景提供支持和管控服務。隨著數據不斷積累和分析，平臺還可以提供個性化的數據提取、可視化查詢和定制數據推送等服務。

3 智能化養豬對養殖業發展的影響

智能化養豬對養殖業發展具有廣泛的影響。首先，智能化養豬可以顯著提升生產效益。通過智能化設備和技術的應用，養殖者能夠有效減少資源浪費，提高養殖密度，從而實現更高的利潤空間。傳感器、監控系統以及數據分析技術可以幫助監測養豬環境中的溫度、濕度、氨氣濃度等因素，并及時調整豬舍內部的環境條件，創造出更適宜豬只生長的環境。智能化喂養系統能夠根據豬只的需求，提供精確的飼料和水源，減少過量喂養和浪費，提高飼養的效益。此外，智能化設備的運用還能夠提高生豬的生長速度、縮短養殖周期，從而加快出欄周期，提高養殖的效率和產量。其次，智能化養豬促進了養殖業的可持續發展。智能化技術在提高生產效率的同時，也減少了環境污染的風險。通過實時監測和精確控制豬舍的環境參數，如通風、溫度和濕度等，可以有效減少氨氣等有害氣體的排放，降低對周圍環境的污染。另外，智能化養豬還可提高動物福利，通過豬只行為和健康數據的監測，及時發現問題并進行干預，確保養豬過程中的動物福利和生命質量。智能化養豬技術引導養殖者更好地滿足消費者對食品質量、安全和可追溯性的要求，提高消費者的滿意度。

然而，智能化養豬在應用過程中也面臨一些挑戰。首先是數據隱私保護問題。養殖過程中產生的大量數據，涉及到豬只的健康信息、養殖管理等敏感內容，需要采取安全措施確保數據的保護和隱私的安全。其次是成本控制問題。引入智能化設備和技術需要一定的投入，包括設備采購、系統建設和維護等方面的費用，養殖者需要權衡投資回報與成本之間的關系。此外，技術推廣也是一個值得關注的問題。智能化養豬技術的應用離不開養殖者的積極采納和學習，需要有相關政策的支持和專業團隊的指導，加強智能化養豬技術的推廣，提高養殖者的技術水平和接受程度。智能化養豬將會在養殖業發展中發揮更為重要的作用。隨著技術的進一步創新和發展，智能化設備和技術將變得更加智能化、自動化和精細化。

4 結論

智能化養豬技術在現代養殖業發展中具有重要性和廣闊的前景。通過智能化設備和技術的應用，養殖者能夠提高生產效益、降低生產成本，并改善養豬質量和動物福利。應用智能化養豬技術還有助于減少資源浪費、環境污染，推動養殖業向可持續發展的方向轉型。

為了引導養殖業向智能化和可持續發展方向轉型，需要采取以下建議措施。首先，政府和相關機構應加強對智能化養豬技術的研發支持，推動技術創新和推廣應用。提供資金、政策和技術支持，鼓勵養殖者采用智能化設備和技術，提高養殖業的競爭力和可持續發展水平。其次，加強培訓和教育，提高養殖者的技術水平和管理能力。通過培訓課程、研討會和知識分享平臺，使養殖者了解智能化養豬的原理、操作和管理技巧，幫助他們更好地應用智能化設備和技術，實現最佳養殖效果。此外，建立數據共享平臺和標準化的養殖管理體系，促進智能化養豬技術的推廣和應用。通過共享養殖數據和經驗，養殖者可以相互借鑒和學習，提高養殖效率和管理水平。同時，制定統一的行業標準和規范，推動智能化養豬技術的標準化和規模化應用，確保養殖業的可持續發展和質量安全。

綜上所述，智能化養豬技術將在養殖業中起到重要的推動作用，促進養殖業向智能化和可持續發展方向轉型。政府、養殖者和相關機構應共同努力，加強技術研發與創新、提高技術培訓與推廣、建立數據共享與標準化管理等方面的工作，推動智能化養豬技術在養殖業中的廣泛應用，并實現對養殖業的現代化革新。這將促進養殖業的可持續發展，提高資源利用效率，保障食品質量與安全，為社會和經濟發展做出積極貢獻。