李日華 覃榮剛 韋麗嬌 黃月芹 李明

【關(guān)鍵詞】智能化;飼養(yǎng)系統(tǒng);無線射頻

【中圖分類號(hào)】S828 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）05-0063-03

0 引言

我國是養(yǎng)豬大國，但母豬年產(chǎn)斷奶仔豬數(shù)（PSY）的水平逐年下降，整體效益低下，與歐美等發(fā)達(dá)國家存在很大的差距。從相關(guān)數(shù)據(jù)分析，其根本原因是母豬飼養(yǎng)與管理不到位。母豬是養(yǎng)殖場重要的生產(chǎn)來源，是養(yǎng)豬業(yè)的根本，在養(yǎng)殖場中的重要地位是其他生產(chǎn)因素?zé)o法替代的。因此，要想提高養(yǎng)殖場的生產(chǎn)效益及整體經(jīng)濟(jì)水平，就要提高母豬的生產(chǎn)率。近年來，隨著人工智能技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步，越來越多的智能技術(shù)、智能設(shè)備及先進(jìn)的科技成果逐步運(yùn)用到各大養(yǎng)殖場，母豬的生產(chǎn)效率有了一定程度的提高，飼養(yǎng)管理也更加科學(xué)、合理。母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)在集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖領(lǐng)域進(jìn)一步推廣應(yīng)用，它能夠確保飼養(yǎng)管理的科學(xué)性，飼料投喂的精確性，能夠及時(shí)自動(dòng)鑒定、隔離發(fā)情母豬，及時(shí)有效分離問題母豬，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，有效降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率[1]。

1 應(yīng)用背景

20世紀(jì)80年代，母豬限位欄飼養(yǎng)在中大型養(yǎng)殖場和集約化的規(guī)模豬場得到廣泛應(yīng)用，一些初具規(guī)模的家庭農(nóng)場也有運(yùn)用。國家環(huán)保政策也間接推動(dòng)了這種飼養(yǎng)方式的發(fā)展，當(dāng)這種飼養(yǎng)方式被廣大養(yǎng)殖者接受后，隨之而來的問題也出現(xiàn)了，國內(nèi)外的專家都對(duì)限位欄飼養(yǎng)母豬提出了質(zhì)疑，人們發(fā)現(xiàn)這種飼養(yǎng)方式使母豬缺乏鍛煉，體質(zhì)變得越來越差，并對(duì)實(shí)質(zhì)性臟器有一定的損害，由于衛(wèi)生條件差，所以生殖系統(tǒng)易受到病菌感染，容易發(fā)生母豬流產(chǎn)及子宮內(nèi)膜炎等疾病，同時(shí)由于限位，所以母豬行動(dòng)受限，孤獨(dú)、神經(jīng)質(zhì)行為時(shí)常發(fā)生，這對(duì)母豬造成了一定的心理傷害，母豬身心健康難以保證，使得養(yǎng)豬場母豬淘汰率在35%以上，母豬使用年限大大縮短[2]。傳統(tǒng)限位欄養(yǎng)殖技術(shù)對(duì)母豬造成的危害已成為嚴(yán)重影響?zhàn)B豬業(yè)健康發(fā)展的主要因素，因此近現(xiàn)代西方發(fā)達(dá)國家逐漸摒棄這種養(yǎng)殖模式，尋求更為科學(xué)、高效的養(yǎng)殖方式。近年來，隨著人工智能及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，各類人工智能及自動(dòng)化設(shè)備逐步出現(xiàn)在養(yǎng)豬場中，特別是大型規(guī)?；B(yǎng)殖場，采用了自動(dòng)化、智能化喂養(yǎng)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，歐美國家已有超過60%的母豬實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化精確飼喂，喂養(yǎng)過程無任何人工干預(yù)，大量減少因人類接觸而產(chǎn)生的疾病與流感。由于群養(yǎng)，母豬活動(dòng)范圍變大，運(yùn)動(dòng)量加大，心情變得愉悅，母豬的身心健康得到保證，體質(zhì)增強(qiáng)，生產(chǎn)性能得到顯著提升，使用年限也大大增長。目前，國外有不少公司研發(fā)母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)，如德國BigDutchman公司、荷蘭睿保樂公司、美國Osboren公司及奧地利Schauer公司等[3]，這些公司研發(fā)的養(yǎng)殖設(shè)備雖然技術(shù)較為成熟，但是設(shè)備昂貴，使用條件也較為苛刻，我國很多養(yǎng)殖企業(yè)難以擔(dān)負(fù)這些昂貴的費(fèi)用，同時(shí)有不少運(yùn)用難題。因此，本文基于國內(nèi)目前母豬養(yǎng)殖過程中遇到的實(shí)際困難，設(shè)計(jì)出一款適合我國養(yǎng)殖國情、低成本的母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅成本低，還可以節(jié)省勞動(dòng)力、提高養(yǎng)殖場生產(chǎn)效率，能夠維護(hù)母豬的身心健康，滿足母豬不同生理狀態(tài)的特性和復(fù)雜性飼喂方式的要求，具有廣闊的運(yùn)用前景。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及原理

母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)涉及RFID射頻識(shí)別技術(shù)、PLC程序控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息、數(shù)據(jù)庫管理等多種先進(jìn)技術(shù)，除了融合先進(jìn)科技外，該系統(tǒng)平臺(tái)還結(jié)合母豬生長特性研究出符合母豬生產(chǎn)、管理的豬場智能化管理平臺(tái)。該系統(tǒng)包括精準(zhǔn)飼喂模塊、發(fā)情鑒定自動(dòng)分離模塊、信息管理模塊三大智能模塊。無線射頻識(shí)別技術(shù)為每一頭母豬建立身份檔案，“一豬一標(biāo)”，母豬進(jìn)入無線射頻識(shí)別區(qū)域即可自動(dòng)識(shí)別母豬身份，調(diào)出該母豬的檔案。紅外傳感器及稱重傳感器在母豬采食過程中完成母豬體溫測量和體重測量，并向系統(tǒng)上傳該母豬的體溫及體重，以此為依據(jù)判斷母豬健康狀況。使用全機(jī)械的入口門控制實(shí)現(xiàn)母豬的隔離飼喂，當(dāng)待采食母豬靠近入口時(shí)，系統(tǒng)檢測到母豬身份信息，進(jìn)門口打開，豬只進(jìn)入后，進(jìn)門口關(guān)閉，其他母豬靠近進(jìn)門口時(shí)系統(tǒng)顯示已有豬只采食，進(jìn)門口感應(yīng)器不響應(yīng)，因此不能進(jìn)入飼喂站進(jìn)行采食，而飼喂站中的母豬可以安心采食，不受其他豬只影響。系統(tǒng)根據(jù)母豬的體重及檔案信息自動(dòng)計(jì)算出科學(xué)合理的飼喂量，采用直線輸送的絞龍式送料機(jī)構(gòu)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)飼料的精準(zhǔn)投放。同時(shí)，飼養(yǎng)員也可以通過操作觸摸屏，通過修改飼喂信息和飼喂參數(shù)進(jìn)行精確飼喂。母豬智能化精準(zhǔn)飼喂裝置如圖1所示。

2.1 飼喂系統(tǒng)

建立每頭母豬的檔案信息，方便系統(tǒng)統(tǒng)一管理。系統(tǒng)為每一頭母豬配置無線射頻電子耳標(biāo)，“一豬一標(biāo)”，通過系統(tǒng)的無線傳感器對(duì)每頭母豬進(jìn)行身份識(shí)別，母豬進(jìn)入檢測范圍內(nèi)就被系統(tǒng)傳感器所識(shí)別[4]。每個(gè)單體飼喂站滿足豬只的采食數(shù)量可以根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定，一般設(shè)定為50頭母豬。當(dāng)母豬靠近飼喂站后，系統(tǒng)識(shí)別到有母豬需要采食，飼喂站門自動(dòng)打開，采食母豬進(jìn)入，母豬進(jìn)入后飼喂站門自動(dòng)上鎖，外面的豬只無法進(jìn)入，不影響站內(nèi)豬只采食。母豬進(jìn)入飼喂站后，通過紅外體溫感應(yīng)傳感器自動(dòng)測量體溫，通過自動(dòng)測重秤測量體重，然后將該母豬的體溫及體重?cái)?shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)上傳到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)判斷該母豬身體狀況是否正常，同時(shí)通過無線射頻耳標(biāo)快速調(diào)出該母豬的相關(guān)檔案信息，比如無線射頻ID號(hào)、背膘情況、是否屬于妊娠期等，系統(tǒng)以保證母豬理想體型為最優(yōu)原則，以該ID號(hào)母豬相關(guān)信息為輸入條件自動(dòng)計(jì)算出該母豬該次飼料投料量及飲水量，下料器根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)每頭母豬的不同喂料信息，通過PLC控制將系統(tǒng)計(jì)算好的飼料量及飲水量投放給相應(yīng)的母豬，當(dāng)母豬采食完成后，系統(tǒng)會(huì)通過秤重喂料槽中剩余的飼料，以剩余飼料量來修正該母豬的喂料公式，確保下次投料更加合理精確。為防止母豬采食完成后在站內(nèi)躺臥，飼喂站內(nèi)還設(shè)計(jì)了“防躺桿”，母豬采食完成后因“防躺桿”的存在無法躺臥而離開飼喂站，飼喂站出口門鎖打開，下一頭母豬進(jìn)入飼喂站采食。當(dāng)系統(tǒng)在采食時(shí)間內(nèi)重復(fù)檢測到相同耳標(biāo)，即已經(jīng)采食完成的母豬再次靠近飼喂站時(shí)，系統(tǒng)提示識(shí)別錯(cuò)誤，飼喂站進(jìn)門不打開，防止母豬進(jìn)入重復(fù)采食。飼料投喂系統(tǒng)采用“儲(chǔ)料塔+自動(dòng)送料+自動(dòng)喂料+信息管理系統(tǒng)”的自動(dòng)供料、自動(dòng)飼喂模式，從儲(chǔ)物料塔到飼喂料槽，采用密封式管道自動(dòng)下料輸送飼料，實(shí)現(xiàn)飼料計(jì)算配制、飼料供給自動(dòng)化、管理自動(dòng)化。每頭豬每日飼料投喂量能自動(dòng)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中心，數(shù)據(jù)采用報(bào)表或圖表的形式顯示，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線、飼料投放量曲線都可顯示在控制系統(tǒng)中心或飼養(yǎng)人員手機(jī)上，方便企業(yè)飼養(yǎng)管理人員根據(jù)飼喂曲線隨時(shí)隨地判斷母豬飲食、生長是否正常，并及時(shí)進(jìn)行處理。飼喂站工作流程如圖2所示。

2.2 發(fā)情鑒定、自動(dòng)分離系統(tǒng)

母豬發(fā)情簽定的原理主要是根據(jù)母豬一日探望公豬的次數(shù)及探望持續(xù)時(shí)間來決定，探望次數(shù)采用傳感器測試完成，探望1次，傳感器響應(yīng)1次，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)累計(jì)探望的次數(shù)及計(jì)算每次探望的持續(xù)時(shí)間，當(dāng)探望次數(shù)及累計(jì)探望時(shí)間到達(dá)一定上限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷該母豬進(jìn)入發(fā)情期。發(fā)情鑒定隔離是在母豬吃料的同時(shí)進(jìn)行隔離，當(dāng)母豬被判斷已進(jìn)入發(fā)情期，該母豬采食完成后，自動(dòng)分離器第二通道打開，自動(dòng)引導(dǎo)該母豬進(jìn)入小圈等待配種。在飼喂站內(nèi)，系統(tǒng)可根據(jù)識(shí)別到的體溫、采食、發(fā)情等報(bào)告，自動(dòng)判斷該母豬是否需要隔離，將發(fā)情母豬、妊娠母豬、臨產(chǎn)母豬、接種免疫母豬、病豬、無耳標(biāo)等異常母豬自動(dòng)分離出來。分離隔離在母豬采食完成后進(jìn)行，并通過自動(dòng)噴不同顏色給不同類型問題的母豬進(jìn)行標(biāo)記，方便飼養(yǎng)員采取相應(yīng)措施。

2.3 信息管理系統(tǒng)

母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)離不開系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享、分析處理和整合，需要用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)快速獲取各個(gè)養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)時(shí)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母豬24 h不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控、完成精確的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、完成自動(dòng)精確投料、自動(dòng)鑒定和隔離發(fā)情母豬、問題母豬。通過系統(tǒng)生成的生長圖表為管理者科學(xué)養(yǎng)殖提供精確的數(shù)據(jù)及決策支持。

3 應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 保證母豬福利，提高生殖能力及防疫水平

使用該系統(tǒng)最大的受益者是母豬，系統(tǒng)使用的同時(shí)廢除了限位欄，給母豬提供了更大的自由活動(dòng)空間，母豬可以根據(jù)自己的喜好結(jié)伴相處，可以自行進(jìn)行交流溝通、相處與游戲，母豬的運(yùn)動(dòng)量增大，心情變得愉悅，健康水平得到了很大的提高，動(dòng)物福利得到了充分保障，具有強(qiáng)健體魄的母豬為生產(chǎn)健康的仔豬奠定了良好的基礎(chǔ)，降低了仔豬的死亡率，提高仔豬量，同時(shí)延長了母豬使用年限，真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、福利化養(yǎng)殖母豬[5]。

3.2 實(shí)現(xiàn)母豬生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制，提高生產(chǎn)效率

整個(gè)母豬飼養(yǎng)、生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化。智能化精確飼喂系統(tǒng)采用“儲(chǔ)料塔+自動(dòng)識(shí)別+自動(dòng)下料+信息管理系統(tǒng)”的自動(dòng)供料的模式，實(shí)現(xiàn)供料、投料自動(dòng)化;發(fā)情鑒定隔離過程不需要人工鑒別、隔離，系統(tǒng)同時(shí)還配套了自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，出現(xiàn)問題自動(dòng)報(bào)警，方便飼養(yǎng)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題。通過各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸、共享，自動(dòng)繪制出母豬生長變化曲線圖表及數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每頭母豬生長質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)控，為管理者提供形象而精確的決策依據(jù)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖自動(dòng)化，極大提高了企業(yè)飼養(yǎng)人員的管理效率，2人即可管理1個(gè)規(guī)模為750頭母豬的養(yǎng)殖場，飼養(yǎng)管理人員工作量普遍較小，每天工作時(shí)間平均不超過1 h，在整個(gè)飼養(yǎng)過程中養(yǎng)殖人員與豬只接觸的時(shí)間大大減少，養(yǎng)殖過程中人為干擾因素的影響降到最低，大幅度提高了母豬繁殖效率和養(yǎng)殖場的整體經(jīng)濟(jì)效率[6]。

4 結(jié)語

本文針對(duì)大規(guī)模集約化飼養(yǎng)過程中限位欄對(duì)母豬養(yǎng)殖的弊端進(jìn)行分析，得出限位欄養(yǎng)殖母豬將逐步被智能化養(yǎng)殖設(shè)備取代的結(jié)論。在此背景下，本文提出采用智能化精確飼喂系統(tǒng)對(duì)群養(yǎng)母豬進(jìn)行自動(dòng)飼養(yǎng)和全程自動(dòng)化管理，闡述系統(tǒng)組成及原理，分析其應(yīng)用優(yōu)勢。智能化精確飼養(yǎng)系統(tǒng)的運(yùn)用將大大提高我國母豬養(yǎng)殖的質(zhì)量及生產(chǎn)效益，增強(qiáng)我國養(yǎng)豬業(yè)的競爭力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]聶雁鴻.智能化全自動(dòng)乳豬料槽——智能豬媽媽在豬場的應(yīng)用[J].豬業(yè)觀察，2014（10）：63-66.

[2]李紅媛.淺析養(yǎng)豬機(jī)械設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].農(nóng)機(jī)化研究，2018（11）：52.

[3]畢月霞.母豬智能化精確飼喂系統(tǒng)的應(yīng)用[J].畜牧獸醫(yī)科學(xué)，2020（1）：28-29.

[4]胡圣杰.基于RFID的母豬自動(dòng)飼喂控制系統(tǒng)的研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[5]EGEA M，LINARES M B，GARRIDO M D，et al.Feeding Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassandme-

atquality[J].MeatSci，2016（1）：78-84.

[6]張榮波，李煥烈.我國養(yǎng)豬機(jī)械設(shè)備發(fā)展概況及前景 [J].養(yǎng)豬，2011（1）：49-53.