王美芝，任方杰，臧建軍，陳澤鵬，郝 薇，張霞霞，劉繼軍

保溫?zé)糇児β使┡瘜?duì)哺乳仔豬環(huán)境調(diào)控及節(jié)能效果

王美芝，任方杰，臧建軍，陳澤鵬，郝 薇，張霞霞，劉繼軍※

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193）

為探究保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制對(duì)哺乳仔豬溫度調(diào)控和節(jié)能效果，選用可控硅作為控制器的控制電路主體，以PID（proportional, integral and derivative）算法的單片機(jī)對(duì)保溫?zé)暨M(jìn)行變功率溫度控制。選擇北方地區(qū)某豬場(chǎng)2 個(gè)產(chǎn)房單元（23 頭母豬、25 個(gè)250 W保溫?zé)?單元），對(duì)照單元恒定功率供暖，試驗(yàn)單元保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制供暖。結(jié)果表明，試驗(yàn)期間，產(chǎn)房內(nèi)平均溫度為20.7 ℃，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路骄嚯x地面0.3 m高處日平均溫度在仔豬出生后第1周均為27.4 ℃，第2周分別為27.2和27.5 ℃，第3周分別為26.8和27.4 ℃。試驗(yàn)單元和對(duì)照單元保溫?zé)粽路綄?shí)體地板表面溫度的平均值范圍分別為29.5～31.0和31.0～30.6 ℃，漏縫地板表面溫度的平均值均為22.9～23.0 ℃。哺乳仔豬21 日齡斷奶每批次可節(jié)能25.4%，試驗(yàn)條件下，保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制2 個(gè)冬季可回收設(shè)備成本。試驗(yàn)單元和對(duì)照單元保溫?zé)粽路?、?cè)下方實(shí)體地板和漏縫地板仔豬躺臥比例分別為40.7%～66.5%、14.4%～33.4%和0.9%～8.7%。結(jié)合地暖供暖，在無仔豬保溫箱情況下，保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制系統(tǒng)基本滿足哺乳仔豬21日齡內(nèi)溫度需求，不僅節(jié)能，而且有利于減少仔豬死亡率并提高日增質(zhì)量。

自動(dòng)控制；溫度；行為；變功率加熱；保溫?zé)?；?jié)能；產(chǎn)房；哺乳仔豬

0 引 言

產(chǎn)房中仔豬的死亡是養(yǎng)豬業(yè)一大損失，而斷奶前仔豬的死亡原因主要是壓死，壓死的根本原因之一是仔豬的冷應(yīng)激導(dǎo)致仔豬被母豬壓死[1]，目前，豬場(chǎng)普遍養(yǎng)殖的高生長速率選育品種仔豬的脂肪較地方豬梅山豬和歐系大白豬更低因而抵抗寒冷的能力更弱[2]，若仔豬環(huán)境溫度過低將最終導(dǎo)致死亡[3]。產(chǎn)房中母豬的適宜溫度為18～22 ℃，該溫度不能滿足初生仔豬溫度需求（出生第1周需要28～32 ℃）[4]，仔豬需要局部供暖提供所需溫度。仔豬局部供暖主要使用仔豬保溫?zé)?，目前常用的不同類型仔豬保溫?zé)粼诠β氏嗤褪褂脮r(shí)間相同情況下能耗基本相同[5]。小規(guī)模豬場(chǎng)產(chǎn)房中仔豬局部常使用仔豬保溫箱，研究表明，出生后48 h內(nèi)的仔豬更加傾向于躺臥在母豬或者同伴身邊而不是躺臥在保溫箱內(nèi)[6]，目前，大規(guī)模豬場(chǎng)因此并為便于觀察仔豬和便于消毒而偏向于取消仔豬保溫箱。有數(shù)據(jù)表明母豬旁水泥地面在未加熱的情況下平均溫度為24.0 ℃[7]，該溫度對(duì)仔豬偏低，為了給仔豬提供適宜的溫度，仔豬保溫?zé)羰潜貍涞木植抗┡O(shè)備。目前的保溫?zé)艟呛愣üβ?，隨著仔豬日齡的增加，仔豬對(duì)溫度的需求逐漸下降，而恒定功率保溫?zé)粝聹囟炔豢烧{(diào)，在Zhang等[8]的試驗(yàn)中，保持滿功率運(yùn)行的保溫?zé)粽路阶胸i躺臥率甚至低于保溫?zé)魝?cè)下方的躺臥率，保溫?zé)魸M功率運(yùn)行即浪費(fèi)電能又不能為仔豬提供舒適的溫度，而且保溫?zé)舳嘤嗟纳徇€會(huì)增加母豬的熱應(yīng)激程度。

因此，如何在生產(chǎn)中提供仔豬適宜的熱環(huán)境同時(shí)提高仔豬對(duì)于保溫供暖區(qū)域的利用率并降低供暖能耗尤為重要。由于仔豬對(duì)于保溫供暖區(qū)域的利用率不僅受供暖區(qū)域熱環(huán)境的影響，還受到仔豬日齡的增加以及群體社會(huì)環(huán)境變化[9]的影響，在大規(guī)模豬場(chǎng)的產(chǎn)房內(nèi)，保溫?zé)魯?shù)量可達(dá)24～72個(gè)，對(duì)每個(gè)產(chǎn)欄內(nèi)仔豬區(qū)域溫度進(jìn)行人為精確調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力并難以實(shí)現(xiàn)，因此，急需使用溫度自動(dòng)控制方法對(duì)仔豬保溫供暖區(qū)域的熱環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。

關(guān)于仔豬保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制方面的研究，于明珠等[10]設(shè)計(jì)了基于PLC（programmable logic controller）的繼電器控制保溫?zé)糸_閉的控制方法，僅對(duì)2個(gè)產(chǎn)仔欄保溫?zé)暨M(jìn)行了溫度控制的溫度控制效果試驗(yàn)。同樣，劉芳等[11]的仔豬保溫?zé)糇詣?dòng)控制試驗(yàn)中也給出了一種繼電器控制保溫?zé)糸_閉的溫度控制方案并對(duì)比了使用繼電器控制與不使用繼電器控制對(duì)節(jié)能的影響。利用繼電器頻繁的直接開閉電源將會(huì)對(duì)保溫?zé)粼斐蓳p傷，降低保溫?zé)羰褂媚晗?，而且繼電器控制方法易造成溫度波動(dòng)，溫度波動(dòng)較大時(shí)將對(duì)仔豬生產(chǎn)性能造成不利影響[12-14]，Juliana等[15]比較了運(yùn)用PID算法控制和恒溫控制器對(duì)保育豬溫度控制的節(jié)能效果和生產(chǎn)性能，結(jié)果表明PID控制方法優(yōu)于恒溫控制器控制方法，但論文未對(duì)PID控制方法應(yīng)用于哺乳仔豬的節(jié)能效果進(jìn)行研究。馮江等[16]研究了利用自適應(yīng)模糊PID算法對(duì)妊娠豬舍溫度和通風(fēng)進(jìn)行控制的算法，朱偉興等[17]研究了保育豬舍的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，二者均未對(duì)哺乳仔豬保溫?zé)艟植繙囟瓤刂七M(jìn)行探討。

本文設(shè)計(jì)了基于PID控制算法的哺乳仔豬保溫?zé)艟植抗┡瘻囟瓤刂葡到y(tǒng)與不使用溫度控制器的仔豬保溫?zé)艟植抗┡到y(tǒng)的電能消耗、仔豬局部溫度和行為的比較試驗(yàn)，以期尋找可以節(jié)約產(chǎn)房哺乳仔豬局部供暖的電能消耗而又不影響仔豬成活率的仔豬局部溫度控制方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)豬舍基本情況

選擇河北省豐寧動(dòng)物試驗(yàn)基地，在1棟產(chǎn)房內(nèi)選擇相同的2個(gè)單元，單元的建筑尺寸為27.0 m×8.0 m× 2.9 m，墻體為240 mm厚磚墻，單元內(nèi)為2列產(chǎn)床3列走道對(duì)尾式布局，設(shè)有產(chǎn)床26 個(gè)，尺寸為1.8 m×2.2 m，產(chǎn)欄內(nèi)實(shí)體供暖地面、頭部漏縫地板和尾部漏縫地板寬分別為1.3、0.3和0.6 m，每側(cè)產(chǎn)床下方鋪設(shè)水暖管，水暖管保持穩(wěn)定運(yùn)行，每2個(gè)產(chǎn)床中間隔斷處，吊有1個(gè)保溫?zé)?，保溫?zé)艟喈a(chǎn)床地面高度為0.4 m。產(chǎn)房采用自然通風(fēng)，并且裝配有無動(dòng)力風(fēng)帽。全場(chǎng)按1周生產(chǎn)節(jié)律組織生產(chǎn)，執(zhí)行“全進(jìn)全出”的生產(chǎn)工藝流程，采用干清糞模式，每日清糞3次，母豬提前1周進(jìn)產(chǎn)房。仔豬出生后立即除去胎盤包膜，系上臍帶，放到單獨(dú)的有干燥粉的保溫箱內(nèi)，15 min后，將仔豬放置到母豬旁的仔豬休息區(qū)域，幫助仔豬獲得初乳，并在出生后24 h內(nèi)斷尾、剪牙，5 日齡補(bǔ)飼教槽料，28 日齡斷奶。

試驗(yàn)單元母豬23 頭，總產(chǎn)活仔數(shù)240頭，斷奶仔豬213頭。對(duì)照單元母豬亦為23頭，總產(chǎn)仔數(shù)260頭，斷奶仔豬225頭。試驗(yàn)單元與對(duì)照單元實(shí)際運(yùn)行保溫?zé)魯?shù)量均為25個(gè)，每個(gè)保溫?zé)艄β蕿?50 W。試驗(yàn)組裝配保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)控制保溫?zé)舻倪\(yùn)行功率；對(duì)照組采用恒定功率供暖。試驗(yàn)期間試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)?4 h開啟，試驗(yàn)單元保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制器保持24 h持續(xù)工作。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 溫度控制方案

保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制器由溫度感應(yīng)探頭、控制單元與控制輸出單元組成，溫度感應(yīng)探頭接收到的熱信號(hào)后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳入單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)接收到的信號(hào)并進(jìn)行PID數(shù)據(jù)運(yùn)算處理后，控制可控硅整流器調(diào)整輸出電壓從而調(diào)整功率，控制器邏輯控制圖如圖1所示，可控硅整流器采用過零觸發(fā)調(diào)功方式，對(duì)用電設(shè)備如保溫?zé)舨划a(chǎn)生干擾等優(yōu)點(diǎn)[18]，本套自動(dòng)控制器可承受保溫?zé)艨傔\(yùn)行功率為10 000 W。試驗(yàn)單元配備1套溫度自動(dòng)控制器控制整個(gè)單元內(nèi)所有的保溫?zé)簦瑸榉乐棺胸i啃咬，將溫度感應(yīng)探頭懸掛在仔豬保溫區(qū)域上方距產(chǎn)床0.8 m高度處。溫度自動(dòng)控制器共設(shè)有5個(gè)檔位，當(dāng)溫度感應(yīng)探頭感應(yīng)溫度低于設(shè)定溫度6.0 ℃時(shí)，保溫?zé)舯３?00%的功率輸出，感應(yīng)溫度每升高1.0 ℃，保溫?zé)艄β氏陆?0%，控制箱上直接顯示保溫?zé)舻墓β瘦敵霰壤?，便于調(diào)控監(jiān)測(cè)。仔豬出生至7日齡設(shè)置溫度為30.0 ℃[4]，之后每周降低2.0 ℃至仔豬21日齡，21日齡至28日齡設(shè)置溫度不再降低，對(duì)照單元每個(gè)保溫?zé)舯３趾愣üβ省?/p>

圖1 溫度控制器邏輯控制圖

1.2.2 環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)定

試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)間分別為2018年1月20日和2018年2月9日。因試驗(yàn)儀器有限，試驗(yàn)單元和對(duì)照單元內(nèi)整舍逐時(shí)溫濕度參考同一時(shí)間、同一棟產(chǎn)房內(nèi)、豬只頭數(shù)與豬舍建筑和環(huán)境控制方式均完全相同的其他單元溫濕度自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。為監(jiān)測(cè)比較試驗(yàn)單元和對(duì)照單元整舍環(huán)境狀況，分別在試驗(yàn)單元和對(duì)照單元中間走道均勻設(shè)置4個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)，手動(dòng)測(cè)定舍內(nèi)溫濕度，代表舍內(nèi)整舍環(huán)境狀況，舍內(nèi)整舍溫濕度測(cè)點(diǎn)的平面分布見圖2a。為監(jiān)測(cè)比較試驗(yàn)單元和對(duì)照單元產(chǎn)床局部環(huán)境狀況，分別在試驗(yàn)單元和對(duì)照單元2側(cè)設(shè)置8 個(gè)產(chǎn)床局部溫濕度測(cè)定區(qū)域，測(cè)定產(chǎn)床內(nèi)溫濕度。產(chǎn)床內(nèi)局部溫濕度測(cè)點(diǎn)平面分布見圖2b，由于保溫?zé)糨椛渲行募爸苓吋安煌叨任恢脺囟炔痪忍攸c(diǎn)，在保溫?zé)粽路皆O(shè)置2個(gè)測(cè)點(diǎn)c1和d1、保溫?zé)魝?cè)下方設(shè)置4個(gè)測(cè)點(diǎn)a1、b1、e1和f1、漏縫地板處設(shè)置2個(gè)測(cè)點(diǎn)g1和h1測(cè)定局部空氣溫濕度，局部空氣溫濕度的測(cè)點(diǎn)高度為0.3 m（哺乳仔豬站立高度）；在上述8個(gè)空氣溫濕度測(cè)點(diǎn)下方對(duì)應(yīng)設(shè)置8 個(gè)地板溫度測(cè)點(diǎn)a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2和h2；產(chǎn)床內(nèi)局部溫濕度測(cè)點(diǎn)的立面見圖2c。由于仔豬傾向于在母豬尾部附近躺臥，而幾乎不在母豬頭部附近躺臥[8]，因此未在頭部漏縫地板處布置溫濕度測(cè)定點(diǎn)。在舍外空曠地帶設(shè)置1 個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)舍外溫濕度，舍外溫濕度采用溫濕度自動(dòng)記錄儀（型號(hào)Apresys179-TH，艾普瑞精密光電有限公司，精度分別為±0.3 ℃，±3% RH），溫濕度自動(dòng)記錄儀懸掛在百葉箱中，連續(xù)測(cè)定舍外溫濕度，每5 min記錄1次數(shù)據(jù)。試驗(yàn)單元和對(duì)照單元內(nèi)整舍逐時(shí)溫濕度參考來源的溫濕度監(jiān)測(cè)儀器和數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔同舍外。為防止仔豬啃咬溫濕度自動(dòng)記錄儀，僅使用手持溫濕度計(jì)（型號(hào)TES-625，精度±0.3 ℃，±2% RH）定時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)床局部空氣溫濕度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)每日測(cè)3次，測(cè)定時(shí)間為每日08:00、14:00和20:00。地板溫度測(cè)溫儀采用紅外測(cè)溫儀（型號(hào)HT-833，精度±2%），測(cè)定時(shí)間同產(chǎn)床局部空氣溫濕度。

注: 表示保溫?zé)?，表示產(chǎn)床局部溫度和相對(duì)濕度測(cè)定區(qū)域，△表示整舍溫度與相對(duì)濕度測(cè)定點(diǎn)，表示溫度自動(dòng)控制器，—·— 表示控制器與保溫?zé)舻倪B接線，---- 表示地暖管，□表示自動(dòng)喂料器，■表示產(chǎn)床內(nèi)溫度與相對(duì)濕度記錄點(diǎn), a～h表示水平方向上記錄點(diǎn)的分布，1、2表示豎直方向上記錄點(diǎn)的分布，表示溫度感應(yīng)探頭。

1.2.3 行為測(cè)定

記錄試驗(yàn)單元和對(duì)照單元每天08:00、14:00和20:00所有仔豬的行為并統(tǒng)計(jì)各個(gè)行為仔豬數(shù)占單元內(nèi)所有仔豬數(shù)的比例，包括吮乳、活動(dòng)、保溫?zé)粽路教膳P、保溫?zé)魝?cè)下方躺臥、母豬旁躺臥、漏縫地板躺臥。仔豬躺臥行為的判定方式參考Vasdal等的研究[19]，其中躺臥在保溫?zé)糨椛浞秶詢?nèi)的仔豬記為保溫?zé)粽路教膳P，在保溫?zé)糨椛浞秶酝馇以趯?shí)體地板上躺臥的仔豬記為保溫?zé)魝?cè)下方躺臥，身體與母豬接觸為在母豬旁躺臥的仔豬。在保溫?zé)糨椛溥吘墔^(qū)域躺臥的仔豬，若身體大半部分躺臥在輻射區(qū)域外或身體與輻射區(qū)域外的仔豬接觸，則記錄為保溫?zé)魝?cè)下方躺臥，若身體大半部分躺臥在輻射區(qū)域內(nèi)或身體與輻射區(qū)域內(nèi)的仔豬接觸，則記錄為保溫?zé)粽路教膳P。記錄仔豬行為時(shí)，保持安靜，并在大部分仔豬處于非吮乳狀態(tài)時(shí)進(jìn)統(tǒng)計(jì)記錄。

1.2.4 生產(chǎn)性能分析方法

生產(chǎn)性能的指標(biāo)測(cè)定包括窩產(chǎn)仔數(shù)、窩產(chǎn)活仔數(shù)、每周的死亡率、哺乳期成活率、仔豬出生質(zhì)量、斷奶質(zhì)量、平均日增質(zhì)量。窩產(chǎn)仔數(shù)在母豬生產(chǎn)后立即記錄，窩產(chǎn)活仔數(shù)指窩產(chǎn)仔數(shù)減去死胎數(shù)，每周的死亡率為1 周內(nèi)所有的死亡仔豬數(shù)與上1 周總活仔數(shù)之比，哺乳期成活率為斷奶仔豬數(shù)與總產(chǎn)活仔數(shù)之比，仔豬斷奶質(zhì)量為仔豬在轉(zhuǎn)出產(chǎn)房之前（28 日齡斷奶），以單元為單位稱質(zhì)量。

1.2.5 能耗與經(jīng)濟(jì)效益分析方法

試驗(yàn)單元與對(duì)照單元各安裝1塊電表，每天記錄1次電表數(shù)值，計(jì)算每只保溫?zé)裘刻斓钠骄碾娏浚刻煊涗?次控制器顯示的保溫?zé)艄β瘦敵霰壤?，記錄時(shí)間為08:00、14:00和20:00，并按周對(duì)耗電量與功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)每周的平均耗電量計(jì)算試驗(yàn)期間能耗。試驗(yàn)豬場(chǎng)所在地區(qū)農(nóng)用電電價(jià)為0.5215元/(kW·h)，根據(jù)所節(jié)約的電量，計(jì)算試驗(yàn)期間安裝溫度控制系統(tǒng)可節(jié)約的電費(fèi)。1套控制器的市場(chǎng)價(jià)格為2 980.0元，按照21 日齡斷奶的批次化生產(chǎn)模式，計(jì)算豬場(chǎng)投資回收周期。

1.2.6 統(tǒng)計(jì)與分析方法

采用 SPSS Statistics 17.0和Excel軟件分析舍內(nèi)整舍環(huán)境與產(chǎn)欄內(nèi)局部區(qū)域環(huán)境數(shù)據(jù)、仔豬行為以及生長性能，計(jì)算試驗(yàn)單元和對(duì)照單元的耗電量。

2 結(jié)果與分析

2.1 舍內(nèi)外溫度、相對(duì)濕度

將試驗(yàn)期間2018年1月20日—2018年2月9日舍外的溫濕度自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)與舍內(nèi)參考的相同單元的溫濕度記錄數(shù)據(jù)以1 h為時(shí)間間隔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度與相對(duì)濕度的平均值列于圖3。

由圖3a可知，冬季試驗(yàn)地區(qū)舍外晝夜溫差較大，1 d之中，舍外平均溫度的最高值出現(xiàn)在11:00，為5.6 ℃，最低值出現(xiàn)在07:00，為?19.5 ℃，舍外平均相對(duì)濕度的最高值出現(xiàn)在07:00，為60.0%，舍外平均相對(duì)濕度的最低值出現(xiàn)在11:00，為12.2%，舍外溫度與相對(duì)濕度的總體平均值分別為?11.5 ℃和38.8%。由圖3b可知，1 d之中，舍內(nèi)各時(shí)刻溫度平均值的最高值出現(xiàn)在00:00，為20.9 ℃，最低值出現(xiàn)在09:00～10:00、15:00～16:00和20:00這3 個(gè)時(shí)段，為20.5 ℃，各時(shí)刻平均溫度的最大差值為0.4 ℃，08:00和14:00的溫度平均值分別為20.7和20.6 ℃，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因與白天飼養(yǎng)員多次進(jìn)出豬舍有關(guān)，而在20:00之后，飼養(yǎng)員進(jìn)出產(chǎn)房的頻率降低，因此，產(chǎn)房舍內(nèi)各時(shí)刻溫度表現(xiàn)為白天低晚上高。1 d之中，舍內(nèi)平均相對(duì)濕度的最高值出現(xiàn)在08:00，為62.5%，舍內(nèi)平均相對(duì)濕度的最低值出現(xiàn)在00:00，為61.8%。舍內(nèi)溫度與相對(duì)濕度的總體平均值分別為20.7 ℃和62.0%。舍內(nèi)溫度和相對(duì)濕度均處于國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適宜溫度（18～22 ℃）與相對(duì)濕度（60%～70%）范圍[4]。

圖3 產(chǎn)房內(nèi)外平均溫度與平均相對(duì)濕度

將2018年1月20日—2018年2月9日期間使用手持溫濕度計(jì)每日3次監(jiān)測(cè)到的試驗(yàn)單元和對(duì)照單元產(chǎn)房舍內(nèi)溫濕度，分別按照每次測(cè)試時(shí)間根據(jù)測(cè)試日期統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)單元和對(duì)照元的差異性，結(jié)果見表1。

表1 產(chǎn)房舍內(nèi)溫度和相對(duì)濕度

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。不同小寫字母表示處理間數(shù)據(jù)差異顯著（<0.05），下同。

Note: Data in the table are mean ± standard deviation. Different lowercases indicate significant difference between treatments at 0.05 level, the same as below.

由表1可知，整個(gè)試驗(yàn)期間各時(shí)段，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元舍內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度均差異不顯著（＞0.05），由圖3b可知，連續(xù)監(jiān)測(cè)得到的產(chǎn)房內(nèi)溫度在08:00、14:00和20:00平均值分別為20.7、20.6和20.5 ℃，與每日3次定時(shí)測(cè)定的試驗(yàn)單元溫度差分別為1.3、1.6和1.8 ℃，與對(duì)照單元的溫度差分別為1.1、1.8和1.8 ℃。以08:00、14:00和20:00求取的日平均溫度試驗(yàn)單元與對(duì)照單元均為22.2 ℃，該數(shù)據(jù)與以24 h求取的日平均溫度（圖3b）20.7 ℃相差1.5 ℃，試驗(yàn)單元舍內(nèi)溫度滿足哺乳母豬舒適區(qū)的需求（18～22 ℃），對(duì)照單元舍內(nèi)平均濕度略低于舒適區(qū)范圍（60%～70%）但高于低臨界值50%的要求[4]。

2.2 產(chǎn)床內(nèi)溫度、相對(duì)濕度

2.2.1 保溫?zé)粽路?、?cè)下方空氣溫度、相對(duì)濕度

將2018年1月20日—2018年2月9日期間在距離產(chǎn)床地面0.3 m，每日測(cè)定3次的試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路脚c側(cè)下方的空氣溫度結(jié)果分別按照測(cè)試時(shí)間統(tǒng)計(jì)差異性，結(jié)果見表2。

由表2可知，仔豬出生后第1周，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元相比每日3 次測(cè)定統(tǒng)計(jì)的保溫?zé)粽路脚c側(cè)下方同一時(shí)刻溫度均差異不顯著（>0.05），試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粝路綔囟染荒苓_(dá)到目標(biāo)溫度30 ℃。假設(shè)以08:00、14:00和20:00的測(cè)定溫度平均值作為日平均溫度，則仔豬出生后第1周試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路饺掌骄鶞囟染鶠?7.4 ℃，低于目標(biāo)溫度2.6 ℃，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)魝?cè)下方日平均溫度均為27.0 ℃，低于目標(biāo)溫度3.0 ℃。仔豬出生后第2周，試驗(yàn)單元保溫?zé)粼跍囟茸詣?dòng)控制器的控制下，保溫?zé)粝路綔囟认陆担鲿r(shí)刻試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路綔囟染鶚O顯著低于對(duì)照單元（＜0.01），08:00、20:00試驗(yàn)單元保溫?zé)魝?cè)下方溫度極顯著低于對(duì)照單元（＜0.01）；試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路胶蛡?cè)下方平均溫度分別為27.2和26.8 ℃，分別低于目標(biāo)溫度0.8和1.2 ℃；對(duì)照單元保溫?zé)粽路胶蛡?cè)下方平均溫度分別為27.5和27.2 ℃，分別低于目標(biāo)溫度0.5和0.8 ℃。仔豬出生后第3周，各個(gè)時(shí)刻試驗(yàn)單元保溫正下方溫度與側(cè)下方溫度均極顯著低于對(duì)照單元（＜0.01），試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路胶蛡?cè)下方平均溫度分別為26.8 和26.3 ℃，分別高出目標(biāo)溫度0.8和0.3 ℃，對(duì)照單元保溫?zé)粽路胶蛡?cè)下方平均溫度分別為27.4和27.1 ℃，分別高于目標(biāo)溫度1.4和0.9 ℃。

表2 保溫?zé)粝路娇諝鉁囟?/p>

注：不同大寫字母表示處理間數(shù)據(jù)差異極顯著（<0.01），下同。

Note: Different uppercases indicate remarkable difference between treatments at 0.01 level, the same as below.

將2018年1月20日—2018年2月9日期間距離產(chǎn)床0.3 m高度處、每日3次監(jiān)測(cè)到的試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路脚c側(cè)下方的相對(duì)濕度結(jié)果分別按照測(cè)試時(shí)間統(tǒng)計(jì)差異性，結(jié)果見表3。

由表3可知，仔豬出生后第1周，保溫?zé)粝路较鄬?duì)濕度均差異不顯著（>0.05）；仔豬出生后第2周，08:00和14:00試驗(yàn)單元保溫?zé)粽?、?cè)下方相對(duì)濕度均極顯著高于對(duì)照單元（＜0.01），20:00保溫?zé)粽?、?cè)下方相對(duì)濕度均差異不顯著（>0.05）；仔豬出生后第3周，各時(shí)刻試驗(yàn)單元保溫?zé)粝路较鄬?duì)濕度均極顯著高于對(duì)照單元（＜0.01），試驗(yàn)單元保溫?zé)粝路较鄬?duì)濕度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求（低限相對(duì)濕度50%）[4]。由表1和表3可見，保溫?zé)粝路较鄬?duì)濕度低于舍內(nèi)相對(duì)濕度，可能是由于保溫?zé)粝路娇諝鉁囟雀哂谏醿?nèi)空氣溫度，空氣溫度越高相對(duì)濕度越小的緣故。同理，仔豬出生后第2周與第3周試驗(yàn)單元保溫?zé)粝孪鄬?duì)濕度高于對(duì)照單元亦因試驗(yàn)單元保溫?zé)粝路娇諝鉁囟鹊陀趯?duì)照單元。

2.2.2 保溫?zé)粽路?、?cè)下方、漏縫地板處地板溫度

為比較地板不同區(qū)域溫度差別，將2018年1月20日—2018年2月9日期間每日測(cè)定3次監(jiān)測(cè)到的試驗(yàn)單元與對(duì)照單元產(chǎn)床內(nèi)地板溫度數(shù)據(jù)分別按照測(cè)試時(shí)間統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)單元與對(duì)照單元差異性，結(jié)果見表4。

由表4可知，試驗(yàn)期間各個(gè)時(shí)刻試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)魝?cè)下方實(shí)體地板溫度與漏縫地板溫度均差異不顯著（>0.05），仔豬出生后第1周保溫?zé)粽路綄?shí)體地板溫度差異不顯著（>0.05），第2周08:00保溫?zé)粽路綄?shí)體地板溫度差異不顯著（>0.05），第2周14:00和20:00試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路狡骄鶞囟葮O顯著低于對(duì)照單元（＜0.01），第3周08:00試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路狡骄鶞囟蕊@著低于對(duì)照單元（＜0.05），第3周14:00和20:00試驗(yàn)單元保溫?zé)粽路狡骄鶞囟葮O顯著低于對(duì)照單元（＜0.01），保溫?zé)粽路降匕鍦囟鹊钠骄迪嗖钶^小標(biāo)準(zhǔn)差較大，可能是因?yàn)樨i在測(cè)定點(diǎn)上躺臥的時(shí)間會(huì)影響地板溫度的測(cè)定值，而有豬試驗(yàn)中無法控制在測(cè)定前測(cè)定點(diǎn)上仔豬活動(dòng)與躺臥的時(shí)間。每日3 次測(cè)定統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)單元和對(duì)照單元保溫?zé)粽路綄?shí)體地板溫度平均值范圍分別為29.5～31.0和31.0～30.6 ℃，后者稍高于前者，主要因?yàn)榍罢哌M(jìn)行溫度調(diào)控的結(jié)果，二者均高于保溫?zé)粝路骄嚯x地板0.3 m高處空氣溫度。雖然保溫?zé)粝路阶胸i站立時(shí)豬背高度溫度未達(dá)到目標(biāo)溫度，但是地板溫度基本達(dá)到目標(biāo)溫度要求。試驗(yàn)期間，每日3次測(cè)定統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)單元和對(duì)照單元保溫?zé)魝?cè)下方實(shí)體地板溫度平均值范圍分別為28.9～29.5和29.0～29.5 ℃，二者均高于保溫?zé)粝路骄嚯x地板0.3 m高處空氣溫度，地板溫度接近目標(biāo)溫度要求。保溫?zé)粽路降匕鍦囟雀哂趥?cè)下方地板溫度，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元漏縫地板平均溫度均為22.9～23.0 ℃，低于保溫?zé)粽路?、?cè)下方空氣溫度和地板溫度，低于仔豬的溫度需求（低臨界溫度27 ℃）[4]。漏縫地板溫度不屬于仔豬局部溫度調(diào)控范圍，僅為仔豬排泄糞尿臨時(shí)使用。

2) 采集站集成。各采集站之間通過單模光纖網(wǎng)絡(luò)連接，在中心控制室增設(shè)系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)集中管理與深度智能診斷監(jiān)測(cè)。

表4 仔豬區(qū)域的地板溫度

2.3 仔豬行為

為尋求仔豬行為和溫度的關(guān)系，將2018年1月20日—2018年2月9日期間每日監(jiān)測(cè)3次得到的試驗(yàn)單元與對(duì)照單元仔豬不同區(qū)域躺臥比例按照日期求平均值，得到逐日的各區(qū)域仔豬躺臥比例，如圖4所示。

圖4 不同區(qū)域仔豬躺臥比例

由圖4可知，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元仔豬躺臥均以分布在保溫?zé)粽路綖橹?。隨著仔豬日齡的增加，2單元仔豬在保溫?zé)粽路教膳P比例以及母豬旁躺臥比例均呈下降趨勢(shì)，而保溫?zé)魝?cè)下方躺臥率呈上升趨勢(shì)。試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路教膳P比例最大值分別為62.1%和66.5%，最小值分別為40.7%和41.7%，平均值分別為49.1%和49.4%；保溫?zé)魝?cè)下方躺臥比例最大值分別為29.7%和33.4%，最小值分別為14.4%和15.4%，平均值分別為25.3%和24.1%；母豬旁躺臥比例最大值分別為14.0%和13.8%，最小值分別為2.9%和4.1%，平均值分別為7.3%和8.0%；漏縫地板躺臥率最大值分別為8.7%和7.3%，最小值分別為1.3%和0.9%，平均值分別為4.0%和3.4%。由表4可知，試驗(yàn)期間每日3次測(cè)定統(tǒng)計(jì)的保溫?zé)粽路綄?shí)體地板平均溫度范圍為29.5～31.0 ℃，側(cè)下方實(shí)體地板平均溫度范圍為28.9～29.5 ℃，漏縫地板平均溫度范圍為22.9～23.0 ℃，由圖4可知，保溫?zé)粽路綄?shí)體地板仔豬躺臥比例為40.7%～66.5%，保溫?zé)魝?cè)下方躺臥比例為14.4%～33.4%，漏縫地板躺臥比例為0.9%～8.7%。可見，21 日齡斷奶之前的仔豬對(duì)地板溫度的喜好從高到低順序分別為29.5～31.0、28.9～29.5和22.9～23.0 ℃，即在本試驗(yàn)3 種區(qū)域溫度中，主要喜好在地板溫度29.5～31.0 ℃的區(qū)域躺臥，本文不足之處在于高于31.0 ℃的地板溫度本試驗(yàn)未涉及。

2.4 生產(chǎn)性能分析

試驗(yàn)單元與對(duì)照單元母豬與仔豬的生產(chǎn)性能如表5所示，其中仔豬斷奶質(zhì)量為仔豬28日齡斷奶的質(zhì)量。

表5 生產(chǎn)性能

由表5可知，2 個(gè)單元的平均窩產(chǎn)仔數(shù)、平均窩產(chǎn)活仔數(shù)、仔豬初生質(zhì)量均差異不顯著（>0.05），主要由于母豬前述生產(chǎn)性能主要受妊娠階段的環(huán)境、營養(yǎng)、疫病及豬本身的影響，仔豬溫度調(diào)控對(duì)母豬生產(chǎn)性能不產(chǎn)生影響。因?qū)嶋H生產(chǎn)中存在頻繁的調(diào)窩現(xiàn)象，故無法對(duì)試驗(yàn)單元和對(duì)照單元仔豬每頭、每窩斷奶質(zhì)量及日增質(zhì)量進(jìn)行差異性統(tǒng)計(jì)分析，但試驗(yàn)單元仔豬哺乳期成活率95.8%不低于對(duì)照單元成活率93.8%，試驗(yàn)單元仔豬日增質(zhì)量0.198 kg/(頭·d)不低于對(duì)照單元仔豬日增質(zhì)量0.193 kg/(頭·d)。因此，保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制調(diào)控溫度未對(duì)仔豬生產(chǎn)性能產(chǎn)生不利影響，反而具有有利影響。

2.5 節(jié)能指標(biāo)分析

2018-01-20—2018-02-09期間每天記錄1次電表數(shù)值，每天記錄3次控制器顯示的保溫?zé)艄β瘦敵霰壤疵總€(gè)燈每日的耗電量以及每周的功率輸出比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6所示。

表6 保溫?zé)裟芎?/p>

由表6可知，仔豬出生后第1周，每個(gè)保溫?zé)裘咳掌骄碾娏恳约氨責(zé)羝骄β试囼?yàn)單元與對(duì)照單元均差異不顯著（>0.05），仔豬出生后第2周與第3周，試驗(yàn)單元每個(gè)燈每日平均耗電量均極顯著低于對(duì)照單元（<0.01），保溫?zé)羝骄β室簿鶚O顯著低于對(duì)照單元（<0.01）。仔豬出生后第2周，試驗(yàn)單元平均每個(gè)保溫?zé)裘咳湛晒?jié)電1.8 kW·h。仔豬出生后第3周，試驗(yàn)單元平均每個(gè)保溫?zé)裘咳湛晒?jié)電2.7 kW·h。整個(gè)試驗(yàn)期間，仔豬哺乳21 d，試驗(yàn)單元每個(gè)保溫?zé)裘咳掌骄碾娏繛?.4 kW·h，對(duì)照單元平均耗電量為5.9 kW·h，應(yīng)用本套控制系統(tǒng)，21日齡斷奶可減少25.4%的能耗。試驗(yàn)地區(qū)農(nóng)業(yè)用電電價(jià)為0.5215 元/(kW·h)，假設(shè)每7 d母豬產(chǎn)仔1批，仔豬21 日齡斷奶，母豬提前7 d進(jìn)產(chǎn)房，7 d空舍消毒期，該地區(qū)冬季150 d，則1個(gè)冬季共生產(chǎn)仔豬4 批，假設(shè)每批母豬為23頭（保溫?zé)?4個(gè)），則冬季通過仔豬保溫?zé)魷囟茸詣?dòng)控制每批仔豬可節(jié)約電費(fèi)約24×(5.9?4.4)×21×0.521 5=394.3元，設(shè)備2 980元/臺(tái)，則7.6批即2個(gè)冬季可回收設(shè)備成本。

3 討 論

3.1 仔豬生長小環(huán)境調(diào)控

試驗(yàn)單元與對(duì)照單元產(chǎn)房平均溫度20.7 ℃，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路綔囟扰c產(chǎn)房平均溫度的溫差分別大于4.7 與5.1 ℃，根據(jù)高婭俊等[20]的研究，維持一定的溫差有助于提高保溫區(qū)域的利用率。仔豬出生后第1周，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元250 W保溫?zé)艟３譂M功率運(yùn)行，保溫?zé)粽路娇諝鉁囟茸罡呖蛇_(dá)27.6 ℃，這與Vasdal 等[19]試驗(yàn)的結(jié)果：在平均溫度為20 ℃左右的舍內(nèi)，250 W保溫?zé)艨商峁┑臏囟确秶鸀?6.0～28.0 ℃相符。中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，出生后1周齡的仔豬生活區(qū)域的低臨界溫度為27.0 ℃，舒適區(qū)范圍為28.0～32.0 ℃[4]，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路娇諝鉁囟葷M足低臨界溫度需求。仔豬出生后第2周與第3周，試驗(yàn)單元保溫?zé)粝路綔貪穸仍谧詣?dòng)控制器的控制下發(fā)生變化，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路綔囟炔钚∮?.8 ℃，側(cè)下方溫度差小于1.0 ℃，在Vasdal 等[19]的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)區(qū)域間溫差大于8.0 ℃時(shí)仔豬選擇躺臥的比例有顯著性差異，本試驗(yàn)中，同一區(qū)域試驗(yàn)單元與對(duì)照單元仔豬的躺臥比例并未表現(xiàn)出顯著性差異，主要由于試驗(yàn)單元與對(duì)照單元相比，同一區(qū)域的溫度差較小。在仔豬出生后第1周內(nèi)，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粝路娇諝鉁囟染荒軡M足仔豬舒適范圍的需要，這與仔豬保溫?zé)魠^(qū)域無保溫箱有關(guān)，根據(jù)Houszka等[21]的報(bào)道，在平均溫度21.0 ℃的舍內(nèi)，利用地暖管單獨(dú)加熱，僅當(dāng)提供3面有墻，配備頂蓋并在開口方向加裝PVC（polyvinyl chloride）幕簾的保溫箱，才能提供29.0 ℃的微環(huán)境空氣溫度，但這種保溫箱的成本較高且對(duì)產(chǎn)房清潔與飼養(yǎng)管理增加了負(fù)擔(dān)。雖然保溫?zé)粝路娇諝鉁囟绕?，但是試?yàn)單元與對(duì)照單元在地暖和保溫?zé)艟C合供暖調(diào)控溫度情況下，保溫?zé)粽路胶蛡?cè)下方實(shí)體供暖地板溫度均控制在30.0 ℃和29.5 ℃左右，基本滿足仔豬溫度需求。

3.2 仔豬行為

隨著仔豬日齡的增加，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路阶胸i躺臥比例呈下降趨勢(shì)，而保溫?zé)魝?cè)下方躺臥比例呈上升趨勢(shì)，主要因?yàn)樽胸i隨著日齡增加有從溫度高的區(qū)域轉(zhuǎn)移到溫度低的區(qū)域休息甚至躺臥在保溫?zé)艄┡瘏^(qū)域以外的行為表現(xiàn)有關(guān)[22]。另一方面根據(jù)Fels等[23]的報(bào)道，仔豬對(duì)于供暖區(qū)域面積的需要量與仔豬體質(zhì)量呈線性相關(guān)，因此隨著面積的需要量增高，在觀察時(shí)會(huì)有更多的仔豬被統(tǒng)計(jì)為在保溫?zé)魝?cè)下方躺臥。試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽齻?cè)下方躺臥率差值最大的日期以及保溫?zé)粽路教膳P率最高的日期均出現(xiàn)在仔豬出生后2 d，在Larsen等[24]的研究中，同樣表現(xiàn)為在仔豬出生后72 h內(nèi)，供暖區(qū)域內(nèi)的躺臥率更高，而出生后第1周的仔豬在保溫?zé)粽路捷^高的躺臥率，一方面是因?yàn)樽胸i在躺臥時(shí)受群體社會(huì)環(huán)境的影響很高，根據(jù)Vasdal等[25]的報(bào)道，仔豬在躺臥時(shí)總是傾向于互相緊挨著躺臥，出生后7 d內(nèi)的仔豬即使在最溫暖的區(qū)域，也會(huì)互相挨在一起，另一方面也說明了初生仔豬對(duì)于環(huán)境溫度的要求高，需要加強(qiáng)仔豬出生后第1周內(nèi)的飼養(yǎng)管理。仔豬出生后立即放入有干燥粉的保溫箱中，15 min后將仔豬放置到母豬旁的休息區(qū)域并幫助仔豬獲得初乳，這樣可顯著降低仔豬的死亡率[26]。

試驗(yàn)單元與對(duì)照單元漏縫地板處溫度較低，試驗(yàn)單元和對(duì)照單元漏縫地板上仔豬平均躺臥率仍分別占4.0%和3.4%，根據(jù)Hrupka等[27]的報(bào)道，這與仔豬寧愿躺臥在寒冷區(qū)域的仔豬身旁入睡，也不愿意單獨(dú)躺臥在溫暖區(qū)域有關(guān)。試驗(yàn)單元與對(duì)照單元仔豬在母豬旁的躺臥率均呈現(xiàn)先高后低的趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)仔豬日齡較小時(shí)，有很高的傾向擠在母豬身旁[28]，而直到第21 天仍舊有仔豬躺臥在母豬身旁則因?yàn)楸責(zé)糨椛鋮^(qū)域較窄，當(dāng)躺臥的仔豬數(shù)量較多時(shí)，部分仔豬便會(huì)被迫躺臥在母豬身旁。根據(jù)Marchant等[29]的研究，仔豬未能及時(shí)吃到初乳以及母豬對(duì)仔豬的沖撞和踐踏導(dǎo)致仔豬死亡率占到初生仔豬死亡率的50.0%～80.0%，而仔豬躺臥在母豬身旁，有較大的可能性被母豬壓死。此外，根據(jù)觀察記錄，仔豬更加傾向于躺臥在母豬乳房一側(cè)，這導(dǎo)致了1個(gè)產(chǎn)床內(nèi)，通常只有一側(cè)供暖區(qū)域被利用，利用率較低，因此，建議改進(jìn)仔豬休息區(qū)域?qū)嶓w地板的面積設(shè)計(jì)，防止母豬壓仔的同時(shí)，提高保溫?zé)舻睦寐省?/p>

3.3 生產(chǎn)性能與批次化生產(chǎn)

試驗(yàn)單元與對(duì)照單元的哺乳仔豬成活率均高于92.0%，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求[30]，對(duì)照單元的哺乳仔豬成活率更低，而平均窩產(chǎn)仔數(shù)更高，根據(jù)Beaulieu等[31]的報(bào)道，窩產(chǎn)仔數(shù)的增加是導(dǎo)致哺乳期仔豬死亡的主要原因之一。試驗(yàn)單元與對(duì)照單元的死胎率均較高，死胎數(shù)占仔豬總死亡數(shù)的50%以上，根據(jù)Rootwelt等[32]的報(bào)道，子宮內(nèi)部的擁擠程度以及胎盤早期的發(fā)育是影響妊娠后期仔豬死亡的主要原因。綜上所述，對(duì)照單元較高的哺乳期死亡率可能主要與窩產(chǎn)仔數(shù)以及母豬的體況胎次有關(guān)，若要提高哺乳仔豬的成活率，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)妊娠母豬的管理，控制母豬的使用年限，做好母豬胎次以及窩產(chǎn)仔數(shù)的詳細(xì)記錄，盡量做到同1胎次同1批次。

本試驗(yàn)中的自動(dòng)控制系統(tǒng)10 000 W最多可同時(shí)控制40個(gè)250 W輻射型保溫?zé)?。?duì)于同一產(chǎn)房內(nèi)母豬產(chǎn)仔日期超過1周的產(chǎn)房單元，應(yīng)用本控制方案將會(huì)引起仔豬局部區(qū)域內(nèi)溫度超過2 ℃的溫差，不能對(duì)每窩仔豬的生長小環(huán)境進(jìn)行精確調(diào)控。然而根據(jù)Vermeulen等[33]的研究，當(dāng)大型豬場(chǎng)按照每批次4周或5周組織生產(chǎn)時(shí)，基本可以使生產(chǎn)節(jié)律按照計(jì)劃執(zhí)行，這意味著同批次的母豬產(chǎn)程會(huì)十分緊湊，并且4或5周的批次化生產(chǎn)方式利于擴(kuò)大每一批次的規(guī)模，減少豬場(chǎng)產(chǎn)房的數(shù)量[34]，意味著節(jié)約成本和勞動(dòng)力。若按照本套控制方案的最大保溫?zé)艨刂屏窟M(jìn)行組織生產(chǎn)，每批次上床母豬40頭，共計(jì)40個(gè)保溫?zé)?，則每批次可節(jié)約電費(fèi)657.2元，4.5個(gè)批次（北方地區(qū)1個(gè)冬季）可回收成本。因此，該類型保溫?zé)糇詣?dòng)控制系統(tǒng)適用于母豬頭數(shù)足夠多、產(chǎn)子日期接近（最好控制在3 d之內(nèi)）的產(chǎn)房單元內(nèi)。

4 結(jié) 論

1）試驗(yàn)期間，冬季產(chǎn)房舍內(nèi)平均溫度為20.7 ℃，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元保溫?zé)粽路骄嚯x地面0.3 m高處日平均溫度在仔豬出生后第1周均為27.4 ℃，出生后第2周分別為27.2和27.5 ℃，出生后第3周分別為26.8和27.4 ℃。試驗(yàn)期間，試驗(yàn)單元和對(duì)照單元保溫?zé)粽路綄?shí)體地板溫度平均值的范圍分別為29.5～31.0和31.0～30.6 ℃，試驗(yàn)單元與對(duì)照單元漏縫地板平均溫度范圍均為22.9～23.0 ℃。

2）仔豬8至14日齡間，平均每個(gè)保溫?zé)裘咳湛晒?jié)電1.8 kW·h，14至21 日齡間，平均每個(gè)保溫?zé)裘咳湛晒?jié)電2.7 kW·h，21 日斷奶每批次生產(chǎn)可節(jié)能25.4%。試驗(yàn)條件下，保溫?zé)糇詣?dòng)溫度控制2個(gè)冬季可回收設(shè)備成本。

3）在溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)控結(jié)合熱水地面供暖情況下，保溫?zé)粽路綄?shí)體地板仔豬躺臥比例為40.7%～66.5%，保溫?zé)魝?cè)下方躺臥比例為14.4%～33.4%，漏縫地板躺臥比例為0.9%～8.7%。21日齡斷奶之前的仔豬對(duì)地板溫度的喜好從高到低順序分別為29.5～31.0、28.9～29.5和22.9～23.0 ℃。溫度自動(dòng)控制有利于減少仔豬死亡率并提高日增質(zhì)量。

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Environmental control and energy saving effect of heat lamp with variable power heating for piglets

Wang Meizhi, Ren Fangjie, Zang Jianjun, Chen Zepeng, Hao Wei, Zhang Xiaxia, Liu Jijun※

(C,,100193,)

Temperature in the creep area for piglets will decrease from birth to weaning. To reduce the consumption of electricity and meet the temperature requirement of piglets from birth to weaning, an experiment of variable power heating system of heat lamp compared with constant power heating system of heat lamp was conducted in a scaled pig farm in Northern China. Two units of farrowing room (one unit with 23 farrowing sows and 25 heat lamps of 250 W) in the pig farm were chosen for this study, except for heat lamps, hot water floor heating was provided for piglets. An automatic control system which was composed of ATS (air temperature sensor) and SCM (single chip microcomputer with PID (proportional, integral and derivative) control) and SCR (silicon controlled rectifiers) was used in the test unit and constant power heating system was used in the control unit. The temperature automatic control system can bear 10 000 W. In the test unit, temperature of 30.0 ℃ was set from piglets birth to the age of 7 days, and then reduce temperature by 2.0 ℃ every week till 21 days after birth. In the control unit, heat lamp was with constant power to heat piglets creep areas. Electricity consumption used in the test unit and control unit was recorded by two ammeters, respectively. Behaviors and temperatures in creep area of piglets were recorded and analyzed. Piglets performance was also recorded and analyzed. It was shown that during the first week after birth, both of the heat lamps in the test unit and in the control unit maintain full power operation, the average temperature right below the heat lamp (0.3 m high from the floor) was 27.4 ℃; during the second week, the average temperature right below the heat lamp for the test unit and the control unit were 27.2 and 27.5 ℃, respectively; during the third week, the average temperature right below the heat lamp for the test unit and control unit were 26.8 and 27.4 ℃, respectively. Floor temperature right below the test unit and control unit were 29.5-31.0 and 31.0-30.6 ℃, respectively. In brief, from birth to 21 days, floor temperature right below the heat lamp, side below the lamp and the slatted floor were 29.5-31.0, 28.9-29.5 and 22.9-23.0 ℃, respectively. Lying rates in different areas of right below the heat lamp, side below the lamp and the slatted floor were 40.7%-66.5%, 14.4%-33.4% and 0.9%-8.7%, respectively. Rates of survival of piglets (28 days weaning) in the test unit and control unit were 95.8% and 93.8%, respectively. Average daily gain of piglets (28 days weaning) in the test unit and control unit were 0.198 and 0.193 kg/(head·d), respectively. Using this kind of variable power heating system, the farrowing room can save 1.8 kW·h per lamp per day from 8 days to 14 days after piglets birth, and 2.7 kW·h per lamp per day from 15 days to 21 days after piglets birth. The energy consumption can be saved by 25.4% each batch of production based on 21 days weaning. On condition of electricity price of 0.5215 yuan/(kW·h), 25 heat lamps with 250 W in one farrowing unit and investment of one set of equipment of temperature automatic control with 2 980 yuan, payback period will be 2 a. The temperature automatic control system of heat lamp can not only save energy but also can improve piglets performance.

automatic control; temperature; behavior; variable-power heating; heat lamp; energy-efficient; farrowing room; piglets

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.023

S818.5; S815.9

A

1002-6819(2019)-15-0182-10

2019-04-27

2019-06-27

國家重點(diǎn)研發(fā)—特色地方豬高效安全養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用與示范（2018YFD0501200）；生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（BAIC02-2019）。

王美芝，副教授，主要從事畜牧工程與畜牧環(huán)境研究。Email：meizhiwang@cau.edu.cn

劉繼軍，教授，主要從事畜牧工程與畜牧環(huán)境研究。Email：liujijun@cau.edu.cn

王美芝，任方杰，臧建軍，陳澤鵬，郝薇，張霞霞，劉繼軍. 保溫?zé)糇児β使┡瘜?duì)哺乳仔豬環(huán)境調(diào)控及節(jié)能效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(15)：182－191. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.023 http://www.tcsae.org

Wang Meizhi, Ren Fangjie, Zang Jianjun, Chen Zepeng, Hao Wei, Zhang Xiaxia, Liu Jijun. Environmental control and energy saving effect of heat lamp with variable power heating for piglets[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(15): 182－191. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.023 http://www.tcsae.org