現(xiàn)代化生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

漆海霞，張鐵民，羅錫文，Thomas Banhazi

(1．華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點實驗室，廣東 廣州 510642;3. National Centre for Engineering in Agriculture (NCEA), University of Southern Queensland (USQ), West Street, Toowoomba QLD, 4350)

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學(xué)科動態(tài)

現(xiàn)代化生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

漆海霞1,2,3，張鐵民1,2*，羅錫文1,2，Thomas Banhazi3

(1．華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點實驗室，廣東 廣州 510642;3. National Centre for Engineering in Agriculture (NCEA), University of Southern Queensland (USQ), West Street, Toowoomba QLD, 4350)

針對現(xiàn)代生豬規(guī)?；B(yǎng)殖帶來的養(yǎng)殖場舍內(nèi)環(huán)境污染對豬生長不利的問題，闡明了豬舍內(nèi)溫濕度、有害氣體(CO、CO2、H2S、NH3)、粉塵和氣流速度等環(huán)境因子對生豬健康生長的影響，及各環(huán)境因子間的相互影響、相互作用的關(guān)系；綜述了國內(nèi)外豬舍環(huán)境測控技術(shù)的現(xiàn)狀，并分析了生豬養(yǎng)殖舍內(nèi)環(huán)境測控技術(shù)的發(fā)展趨勢，為我國生豬養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模化、工程化、工廠化和自動化發(fā)展提供參考，推進(jìn)生豬健康福利養(yǎng)殖。

生豬養(yǎng)殖；豬舍內(nèi)環(huán)境因子；環(huán)境測控技術(shù)

近20年來，我國畜牧業(yè)生產(chǎn)獲得巨大發(fā)展，從小規(guī)模、家庭農(nóng)戶分散飼養(yǎng)到集約化、規(guī)?；?、工廠化養(yǎng)殖，產(chǎn)量越來越高，給養(yǎng)殖戶帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但規(guī)?；B(yǎng)殖也帶來的一系列問題，環(huán)境污染、疾病防控、飼料營養(yǎng)、生存環(huán)境和健康等問題日益突出，對生豬生長、發(fā)育、繁殖都有影響[1-4]，不但影響生豬的健康和生產(chǎn)質(zhì)量，還會影響生豬產(chǎn)業(yè)的良性持續(xù)發(fā)展。生豬養(yǎng)殖環(huán)境測控是調(diào)節(jié)生豬舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的有效措施，本文在概述生豬養(yǎng)殖環(huán)境因子對生豬健康的影響及測控技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,指出現(xiàn)代工廠化生豬養(yǎng)殖環(huán)境測量和控制的發(fā)展趨勢和前景。

1 生豬養(yǎng)殖環(huán)境概述

生豬生存空間中對其生活產(chǎn)生直接或間接影響的因素的總和構(gòu)成了生豬養(yǎng)殖環(huán)境。環(huán)境控制水平是養(yǎng)豬現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，豬的生存環(huán)境對生產(chǎn)起決定作用[1]。適宜的環(huán)境狀態(tài)會讓生豬感覺舒適，保障豬的生理健康，保證增重快、繁殖成活率高，提高飼料轉(zhuǎn)化率，節(jié)約了生產(chǎn)成本[2-5]。生豬養(yǎng)殖環(huán)境主要包括空間環(huán)境、光環(huán)境、水環(huán)境和空氣環(huán)境?？諝猸h(huán)境主要包括溫度、濕度、O2、有害氣體(NH3、H2S、CO、CO2)濃度、粉塵濃度、微生物、氣流速度等[6-7]。針對空氣環(huán)境因子的測量和控制，在現(xiàn)有豬場設(shè)施和生產(chǎn)模式下，保證豬生存環(huán)境空氣質(zhì)量。

1.1 溫濕度對生豬健康的影響

溫濕度是豬舍環(huán)境控制的先決條件[8]。豬只對環(huán)境溫度非常敏感，環(huán)境溫度過高或過低都不利于豬的生長，會導(dǎo)致熱應(yīng)激和冷應(yīng)激，引發(fā)各種疾病，如高溫會引起熱射病、胃腸道疾患、抵抗力下降等；溫度過低，超過機(jī)體的代償能力，會使體溫下降，對疾病抵抗力降低[8-9]；一般豬舍適宜的濕度是60%～75%，高濕度(高于80%)總是不利于豬生長；高溫高濕，會加劇熱應(yīng)激，急性死亡增多，產(chǎn)仔數(shù)減少；低溫高濕，會加劇冷應(yīng)激，豬只易患感冒、風(fēng)濕、關(guān)節(jié)炎、腸炎、下痢等疾病，飼料轉(zhuǎn)化率和生長速度都會下降，不利于豬生產(chǎn)和健康[9]。育肥豬只最適合在溫度14～23℃，相對濕度50%～80%的環(huán)境生存，病原體不易繁殖，生長快，肥育的效果好[2]。

1.2 有害氣體對生豬健康的影響

豬舍內(nèi)有害氣體主要由豬生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，主要的有害氣體包括NH3、H2S、CO和CO2。豬舍空氣中有害氣體的最大允許值：NH3為30 mg/L，H2S為20 mg/L，CO為5 mg/L，CO2為1 500 mg/L[10]；豬只長期生存在高濃度有害氣體的環(huán)境中，可引起應(yīng)激綜合癥，會發(fā)生中毒或慢性中毒現(xiàn)象[9]。有害氣體NH3、H2S會影響細(xì)胞呼吸，造成組織缺氧[8]，易引起結(jié)膜炎、鼻炎、氣管炎、肺炎等疾病[3]，長期處于低濃度NH3、H2S環(huán)境下，可導(dǎo)致豬體質(zhì)變?nèi)?、抵抗力下降、增重緩慢、發(fā)病率上升[9]。舍內(nèi)CO、CO2含量過高，也會使豬慢性缺氧，體質(zhì)虛弱，易感染肺結(jié)核等各種慢性傳染病[3，9]。

1.3 粉塵對生豬健康的影響

豬舍內(nèi)由于飼料、墊草、豬的皮毛等原因產(chǎn)生灰塵，灰塵濃度高，可以引起舍內(nèi)豬只發(fā)生眼病、皮膚病、呼吸道疾病[3，11]；灰塵附著在皮膚上，還會堵塞皮脂腺，使皮膚干燥，易破損，抵抗力下降。塵埃直徑越小，越會深入進(jìn)入呼吸道，當(dāng)灰塵直徑小于5 μm時，可到達(dá)細(xì)支氣管，直到肺泡，導(dǎo)致呼吸道炎癥，甚至肺炎[9，12]。豬舍內(nèi)粉塵的含量限值，一般豬舍要求在1.5 mg/m3以下；育肥豬舍最大值不能超過3.0 mg/m3；帶仔母豬和哺乳仔豬要求較高，不得大于1.0 mg/m3。細(xì)菌、有毒有害氣體(如NH3)、病原微生物等可吸附在粉塵上。塵埃中的微生物，大多為腐生菌、霉菌、酵母菌等細(xì)菌，疫病流行時，還會有病原微生物，如流行感冒病毒、破傷風(fēng)桿菌、炭疽病等。通風(fēng)不良或經(jīng)常不透陽光時，塵埃更能促進(jìn)各種微生物的繁殖。豬舍內(nèi)紫外線弱，微生物來源多，會致使微生物含量比大氣高出50～100倍，微生物附著灰塵上，在舍內(nèi)傳播疾病[3，12]。

1.4 氣流速度

豬舍內(nèi)空氣的流動，利于驅(qū)散舍內(nèi)熱量，將有害氣體及時排除舍外，使舍內(nèi)溫濕度、空氣成分均勻，保證舍內(nèi)空氣清潔[9]。豬舍內(nèi)氣流速度應(yīng)與溫度相關(guān)，高溫時，加強(qiáng)空氣的對流速度，豬體熱量散發(fā)快，豬只感覺舒適涼快，減輕熱應(yīng)激對豬只的危害，當(dāng)環(huán)境溫度高于豬體表溫度時，對流使豬只反而獲得熱量，須借助噴淋或滴水等降溫措施[13]，同時加大流速，來達(dá)到水分蒸發(fā)散熱的效果[9]。低溫時，氣流會帶走豬體表熱量，應(yīng)減小氣流避免冷應(yīng)激對豬只的危害[14-15]。通風(fēng)是消除有害氣體的重要方法，無論什么情況下，豬舍內(nèi)應(yīng)保持一定氣流速度[16-17],一般冬天豬場氣流速度以0.1～0.2 m/s為宜，最高不要超過0.25 m/s;夏季最熱時，各類豬群舍內(nèi)風(fēng)速最大不超過1 m/s秒。

2 豬舍環(huán)境測控技術(shù)現(xiàn)狀

國外學(xué)者較早關(guān)注豬舍環(huán)境質(zhì)量的研究。最早的畜禽舍內(nèi)的空氣質(zhì)量研究報道是在1953年，研究具體的污染因素、舍內(nèi)通風(fēng)對氣體濃度的影響、污染對動物和飼養(yǎng)工人的影響。研究顯示，牛、羊、豬、禽的飼養(yǎng)環(huán)境中，由于豬的排泄量大，舍內(nèi)飼養(yǎng)導(dǎo)致舍內(nèi)環(huán)境惡氣大，空氣質(zhì)量差。因此，針對豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測和空氣質(zhì)量控制，提出環(huán)境的綜合管理系統(tǒng)(Integrated Management System, IMS)。20世紀(jì)90年代，普度大學(xué)首次研究了畜禽舍內(nèi)技術(shù)及測控系統(tǒng)用于實驗室和舍內(nèi)實驗[18]。目前，國外豬舍環(huán)境測控系以荷蘭、美國、丹麥、日本、加拿大、澳大利亞等畜牧大國發(fā)展較快[5，19]。如荷蘭DigDutchman公司研制了畜禽環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)(The Agro Management and Control System，Amacs)，能實現(xiàn)溫度、濕度、氨氣濃度的參數(shù)采集，自動控制舍內(nèi)溫度、通風(fēng)、喂料，還可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問[20]。日本研究的畜禽環(huán)境調(diào)控集群系統(tǒng)，引入專家系統(tǒng)，可對環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，還可診斷發(fā)病畜禽[21]。加拿大圭爾大學(xué)研發(fā)出豬場氣味無線傳感器檢測設(shè)備，用來監(jiān)控養(yǎng)殖環(huán)境，并根據(jù)氣味分析豬的健康情況[22-23]。除此之外，便攜式環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測儀，體積小、價格便宜，可以對環(huán)境因子CO2、NH3、CO等常規(guī)污染物進(jìn)行監(jiān)測，如澳大利亞南澳大學(xué)和南昆士蘭大學(xué)聯(lián)合，經(jīng)過幾年不斷更新及改型，于2005年開發(fā)了畜禽設(shè)施內(nèi)環(huán)境質(zhì)量測量系統(tǒng)BASE-Q(Building Assessment System for Environment Quality)工具箱，該產(chǎn)品具有輕便、價廉、便攜、低耗的特點，可以將其固定在舍內(nèi)任何位置以檢測現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)[24-25]?？傊?，國外畜禽舍內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)，綜合了多因子檢測，環(huán)境綜合調(diào)控，豬只健康分析，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

我國對豬舍環(huán)境參數(shù)控制問題的研究最近10年才引起重視，長期以來豬舍環(huán)境因子測控處于人工控制或半自動化狀態(tài)，依靠工作人員對豬舍內(nèi)環(huán)境的主觀判斷，人工控制或調(diào)整環(huán)境的各種機(jī)械設(shè)備來實現(xiàn)[5，18]。中央一號文件提出生豬養(yǎng)殖規(guī)模化發(fā)展，對豬舍內(nèi)環(huán)境測控提出了更高的要求。我國在動物育種、營養(yǎng)、飼料方面做了大量的工作[1]，而在畜禽應(yīng)激、環(huán)境測控技術(shù)研究相對薄弱[9，5]，多為單一技術(shù)的研究?，F(xiàn)有的生豬舍環(huán)境自動測控系統(tǒng)以全套進(jìn)口的為主，價格貴，難以適應(yīng)我國生豬生產(chǎn)地域差異的養(yǎng)殖需要。

3 豬舍內(nèi)環(huán)境測控技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 豬舍環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)

豬舍內(nèi)待測環(huán)境空間大，舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)的檢測隨著電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采用分布式控制系統(tǒng)在線采集數(shù)據(jù)和調(diào)控，根據(jù)所用的微控制器不同構(gòu)成不同的系統(tǒng)。 黃華[8]、鄒麗娜等[26]研究了基于單片機(jī)的畜禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，分別對溫度、濕度、CO2、NH3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過加熱裝置和通風(fēng)機(jī)進(jìn)行參數(shù)調(diào)控；李立峰[5]采用商業(yè)化的西門子PLC和King View組態(tài)軟件研發(fā)豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能采集溫濕度、NH3濃度，機(jī)械通風(fēng)和熱水采暖，適合于北方寒冷地區(qū)豬舍環(huán)境監(jiān)控；張玉峰[27]、戴春霞[28]研究基于現(xiàn)場總線的豬舍現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，這些傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，都是采用有線方式分布設(shè)備，系統(tǒng)布線復(fù)雜，容易造成接觸不良，維護(hù)困難，成本較高[29]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、通信技術(shù)等新技術(shù)，能協(xié)作實時監(jiān)測、感知、采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境或監(jiān)測對象詳盡準(zhǔn)確信息，并進(jìn)行處理，傳送到需要信息的用戶，且具有節(jié)點可以任意布置、無需硬件布線、低耗價廉等優(yōu)點。梁萬杰等[30]研究了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的豬舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測光照強(qiáng)度、溫度、濕度和氨氣含量等豬舍基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)，并采用J2EE軟件系統(tǒng)，開發(fā)了一套豬舍環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)。朱偉興等[29]提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的保育豬舍環(huán)境可視化精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)， 將養(yǎng)豬場所有豬舍組建成一個可視化精準(zhǔn)調(diào)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)集中管理。

3.2 采集參數(shù)傳感器的布置

豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)呈非線性、時變性和大滯后的特點。由于滯后時間長，不同時刻測量同一測量點的環(huán)境參數(shù)，其參數(shù)變化緩慢；同一時刻測量不同的測量點，其參數(shù)可能會有較大的差異[31-32]。因此，傳感器的布置點不同、采集點的變化，都會使測量結(jié)果有較大的變化，從而引入測量誤差，降低了測量數(shù)據(jù)的可信度。研究傳感器的合理布置、提高環(huán)境參數(shù)采集的效率和可靠性，是舍內(nèi)環(huán)境測量等解決的關(guān)鍵問題之一。

3.3 環(huán)境參數(shù)智能測控策略

生豬舍內(nèi)環(huán)境各因子對生豬生長的影響各不相同，而且是多因子復(fù)雜的、相互耦合的關(guān)系?，F(xiàn)有的測控系統(tǒng)大多是對環(huán)境因子的單一調(diào)控，環(huán)境參數(shù)調(diào)控策略是簡單的開關(guān)量控制或比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)，難以滿足豬舍內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境綜合測控要求。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能算法、傳感器數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的發(fā)展，使豬舍環(huán)境測控向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合調(diào)控方向發(fā)展。俞守華等[33]研究了遺傳算法和模糊控制解決豬舍內(nèi)H2S、NH3有害氣體的檢測傳感器的交叉敏感問題，以及對舍內(nèi)溫度的智能控制算法；滕翠鳳等[34]采用自適應(yīng)加權(quán)算法和D-S證據(jù)推理算法結(jié)合，研究一種適用于豬舍環(huán)境監(jiān)測的分布式多傳感器體系結(jié)構(gòu)和二級融合模型，對溫度、濕度、光照度采集的信息進(jìn)行融合，提高豬舍環(huán)境檢測的準(zhǔn)確度；王新政[35]基于模糊理論，以畜禽舍溫度為采集對象，提出統(tǒng)計方法和時空融合方法的多傳感器模糊貼近度計算方法，提高傳感器檢測的精度。

3.4 豬舍小氣候環(huán)境控制

地域差異、四季變換、晝夜溫差等自然環(huán)境的變化，會使得豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)隨室外溫度差異有較大的變化，通過風(fēng)機(jī)、濕簾、加熱器等環(huán)境調(diào)控設(shè)施和設(shè)備，對舍內(nèi)溫度、濕度、氣流、光照、空氣質(zhì)量等環(huán)境因子進(jìn)行改善和調(diào)節(jié)，為豬只提供良好的舍內(nèi)小氣候環(huán)境生存條件。同時，個體豬只的生活空間相對豬舍內(nèi)小氣候空間的局部小環(huán)境，由于(1)豬舍內(nèi)空間大，環(huán)境參數(shù)在舍內(nèi)不均勻變化，環(huán)境參數(shù)采集點的選擇是否合理，圈欄的結(jié)構(gòu)、飼養(yǎng)方式、氣流速度等，都會影響到豬只個體感受的生活小環(huán)境氣候差異；(2)不同品種、不同日齡的豬只對環(huán)境要求也有差別，如生長育肥豬，室溫18～22 ℃，相對濕度60%～65%，哺乳仔豬，室溫25～30 ℃，相對濕度65%～70%[36]。因此，豬舍的小氣候環(huán)境和局部小氣候環(huán)境測控是改善和創(chuàng)造豬生長的適宜條件，使生豬增得快、繁殖在活率高、飼料轉(zhuǎn)化率高，提高豬只生產(chǎn)辦的前提。豬生長局部小氣候環(huán)境主要是針對豬只的生存活動小范圍空間的氣候調(diào)節(jié)，如在寒冷的冬季，給仔豬舍、保育豬舍添加紅外取暖等增溫、保溫設(shè)備；環(huán)境檢測傳感器盡量安裝在豬圈附近采集數(shù)據(jù)，使檢測的數(shù)據(jù)更接近豬只的感受。

3.5 環(huán)境因子流場分析和控制

計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)是用離散的數(shù)學(xué)方法，對流體的各類問題進(jìn)行數(shù)值實驗、計算機(jī)模擬和分析研究。CFD分析應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的時間不長，近年來日益增多，主要應(yīng)用在溫室、畜禽舍、室內(nèi)空氣流動及環(huán)境狀態(tài)模擬[15，37-40]。國內(nèi)外都有對畜禽舍內(nèi)氣流場、溫度場進(jìn)行研究[15,41-43]，流場模擬可以分析舍內(nèi)流場的分布，分析不同的豬舍結(jié)構(gòu)、縱向或橫向通風(fēng)方式、圍欄高度等對流場分布的影響，可以此為作為豬舍的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和評價依據(jù)。CFD數(shù)值模擬，用一個虛擬情形模擬，節(jié)省了實驗和畜禽舍內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時的人力、物力、時間。通過CFD數(shù)值模擬與驗證，研究舍內(nèi)小環(huán)境下，豬只身體周圍對流引起的熱浮力流動,空間流場，預(yù)測流場分布，獲得豬舍設(shè)計參數(shù)等方面起著重要作用[37]。

3.6 通風(fēng)換氣

通風(fēng)換氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)豬舍內(nèi)小氣候環(huán)境空氣狀態(tài)，合理的通風(fēng)換氣，將有害氣體及時排出舍外，保證舍內(nèi)空氣質(zhì)量，是豬舍內(nèi)溫度、濕度、有害氣體控制的最主要手段[15，44]。豬場通風(fēng)換氣方式的設(shè)計結(jié)合具體的季節(jié)和舍內(nèi)的環(huán)境情況，形成一定的氣流，實現(xiàn)對豬舍內(nèi)空氣流控制和調(diào)節(jié)。豬舍內(nèi)氣流可促進(jìn)豬體表對流散熱和蒸發(fā)散熱[44-45]。豬舍內(nèi)熱控制和通風(fēng)換氣是豬場設(shè)計的重點，豬場設(shè)計時需考慮與豬場匹配的通風(fēng)方式，如根據(jù)豬舍最大夏季通風(fēng)量和最小冬季通風(fēng)量，選擇通風(fēng)設(shè)備相關(guān)參數(shù)；在滿足不同通風(fēng)量要求前提下，設(shè)計最優(yōu)機(jī)械通風(fēng)方案，避免舍內(nèi)風(fēng)機(jī)配置過量，減少通風(fēng)系統(tǒng)能耗；較大型豬場，面積較大，需采用多種通風(fēng)方式；豬場內(nèi)避免出現(xiàn)“賊風(fēng)”和“穿堂風(fēng)”[44-45]。豬舍內(nèi)環(huán)境因子測控系統(tǒng)檢測環(huán)境因子參數(shù)，通過計算給出控制量，通過通風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)對舍內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)，未來風(fēng)機(jī)的控制不再是簡單的開關(guān)量的控制，而是對風(fēng)速和風(fēng)量進(jìn)行有效的精確的調(diào)節(jié)[44]。空氣過濾系統(tǒng)減少豬舍空氣中的塵埃。

3.7 豬舍內(nèi)相關(guān)環(huán)境控制法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；瘜砑S污廢棄物污染和排放、動物疫情檢測和預(yù)防、動物生存福利和健康等問題，國際動物衛(wèi)生組織(OIE)《國際動物衛(wèi)生法典》就養(yǎng)殖環(huán)境控制、畜禽糞尿、廢污水污染處理、排放標(biāo)準(zhǔn)等都有詳細(xì)法規(guī)[46]。

我國國家環(huán)?？偩钟?001年3月頒布《畜禽養(yǎng)殖場污染防治管理辦法》，2005年12月頒布了《畜牧法》，2008年1月開始實施的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》，2014年1月開始實施的《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，這些法規(guī)以及GB/T 19630.1-2011都有對畜禽養(yǎng)殖“飼養(yǎng)條件”的標(biāo)準(zhǔn)，但沒有對生豬等舍內(nèi)動物生存環(huán)境具體的量化指標(biāo)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，有利于養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化和工程化發(fā)展，有利于生豬高效、優(yōu)質(zhì)、安全和無公害生產(chǎn)。

4 小結(jié)與展望

生豬養(yǎng)殖舍內(nèi)環(huán)境測控技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動化方向發(fā)展。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動檢測技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合豬舍內(nèi)環(huán)境檢測傳感器的合理布置，傳感器信息的優(yōu)化處理計算，對豬舍內(nèi)環(huán)境因子流場分析及參數(shù)建模，配合自動控制通風(fēng)、加熱、降溫等裝置，可對豬舍內(nèi)環(huán)境因子實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定的參數(shù)調(diào)節(jié)。未來生豬養(yǎng)殖場測控系統(tǒng)將向精細(xì)養(yǎng)殖的方向發(fā)展：(1)人工智能化。對環(huán)境參數(shù)的測量，采用模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信息融合等人工智能算法，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲得對參數(shù)的精確的控制；(2)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)應(yīng)適合豬只的生存，環(huán)境參數(shù)依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制度的指標(biāo)進(jìn)行控制，實現(xiàn)舍內(nèi)環(huán)境因子的標(biāo)準(zhǔn)化；(3)綜合調(diào)控合理化。對環(huán)境因子的調(diào)控不再是單一的開關(guān)量的控制，應(yīng)該是環(huán)境相關(guān)多個因子的綜合調(diào)控，通過控制算法，計算各個因子的合理輸出值，使環(huán)境達(dá)到適合生豬健康生長的最優(yōu)狀態(tài)；(4)設(shè)施自動化。設(shè)施自動化調(diào)節(jié)是豬舍環(huán)境自動控制的保證，通過豬舍設(shè)施實現(xiàn)環(huán)境通風(fēng)、升溫、降溫和除濕等調(diào)節(jié)，舍內(nèi)環(huán)境設(shè)施控制全自動化，能根據(jù)計算結(jié)果，對風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量和風(fēng)速自動調(diào)節(jié)，溫度進(jìn)行精確的智能調(diào)控。

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Advances and Prospects of Environment Monitoring Techniques in Modern Piggery

QI Hai-xia1,2,3, ZHANG Tie-min1,2, LUO Xi-wen1,2，Thomas Banhazi3

(1．CollegeofEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou, 510642,China;2.KeyLaboratoryofKeyTechnologyonAgriculturalMachineandEquipment,MinistryofEducation,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,510642,China; 3.NationalCentreforEngineeringinAgriculture(NCEA),UniversityofSouthernQueensland(USQ),WestStreet,ToowoombaQLD, 4350)

Targeting at piggery pollution and their hazard to animal growth in the large scale modern farms, the paper investigated the effect of environmental factors including humiture, hazardous gases (CO, CO2,H2S, S NH3), dust and air flow aped on the healthy growth of pigs, illustrated their correlation and interaction, reviewed the current research status on the techniques, and analyzed the technique prospects to provide reference for piggery scale development, industrialization, automation to promote the animal welfare raising.

pig breeding; piggery humiture; environment monitoring technique

2014-12-05，

2015-01-05

廣東省家禽健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心

漆海霞(1969-)，女，湖南醴陵人，高級工程師，博士研究生，所從事的專業(yè)研究方向：分布式控制系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航與定位，畜禽環(huán)境監(jiān)測與控制。E-mail：qihaixia_scau@126.com

*[通訊作者] 張鐵民(1961-)，男，黑龍江大慶人，教授，博士，所從事的專業(yè)研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航，微機(jī)電系統(tǒng)，畜禽健康養(yǎng)殖。E-mail：tm-zhang@163.com

S811.6

A

1005-5228(2015)04-0001-05