生豬智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

李常營 ，鄭玉倩 ，曾 兵 ，王長生

（1.西南大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，重慶 榮昌 402460；2.重慶大鴻農(nóng)牧機(jī)械有限公司，重慶 榮昌 402460）

生豬健康養(yǎng)殖對養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，尤其近10年來，越來越多的行業(yè)人員關(guān)注著生豬養(yǎng)殖過程中的環(huán)控設(shè)施設(shè)備、全自動飼喂設(shè)施設(shè)備以及自動化、智能化的個體識別、精準(zhǔn)飼喂技術(shù)的發(fā)展，以期提高生豬健康管理水平、提高生產(chǎn)效益。眾所周知，生豬養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)中最重要的產(chǎn)業(yè)之一，無論是從出欄量還是豬肉消費(fèi)量上進(jìn)行統(tǒng)計，我國生豬養(yǎng)殖量和豬肉消費(fèi)量都是世界第一。但是，我國的生豬生產(chǎn)性能處于較低的水平、飼料原料緊缺、人工及飼料成本較高[1]。因此，提高生豬生產(chǎn)性能和改善養(yǎng)殖條件是養(yǎng)豬人持續(xù)不斷追求的目標(biāo)。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國畜牧養(yǎng)殖設(shè)施化、規(guī)模化的比例顯著增加。特別是隨著生豬智能養(yǎng)殖設(shè)備的不斷出現(xiàn)，生豬飼喂技術(shù)開始呈現(xiàn)出智能化、精準(zhǔn)化、信息化趨勢，據(jù)已采用智能飼喂設(shè)備的豬場統(tǒng)計，智能化精準(zhǔn)飼喂設(shè)備可以提高豬的生產(chǎn)性能和使用壽命、減少飼料浪費(fèi)、增加養(yǎng)殖企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入、提高生產(chǎn)效益[2]。不僅如此，養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展趨勢還表現(xiàn)為自動化、智能化，生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)化、操作可視化、標(biāo)準(zhǔn)化[3]。近年來，我國的生豬智能飼喂系統(tǒng)研發(fā)不斷取得新成果，但是我國與歐美等發(fā)達(dá)國家相比仍存在很大的差距，比如在母豬飼養(yǎng)與管理方面還有很大的改進(jìn)空間[4]。因此，了解和熟悉國內(nèi)外生豬智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)的發(fā)展是必要的，尤其是對我國生豬智能化精準(zhǔn)飼喂技術(shù)的提高是有所幫助的。

1 智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)

精準(zhǔn)飼喂的概念提出較早，隨著技術(shù)革新，目前的智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)可以達(dá)到對生豬的生長、繁殖、健康等數(shù)據(jù)的管理；工作原理是由作為控制中心的計算機(jī)軟件、作為控制終端的飼喂器和作為中間媒介的傳感器組成，傳感器可以獲取豬的相關(guān)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)提供給計算機(jī)，通過計算機(jī)的計算和處理后下指令給飼喂器工作，進(jìn)行精準(zhǔn)下料[5]。

2 國外研究現(xiàn)狀

國外一些發(fā)達(dá)國家在生豬養(yǎng)殖領(lǐng)域研究較早[6-7]，大部分養(yǎng)殖場都采用了智能化飼喂技術(shù)。目前，國外常見的智能化飼喂系統(tǒng)如下所述。

2.1 Nedap Velos 智能化母豬管理系統(tǒng)

荷蘭Nedap公司開發(fā)的睿保樂（Nedap Velos）智能化母豬管理系 統(tǒng) 包 括 Nedap ESF、Nedap FF、Nedap Sorting和Nedap PPT四大類，通過使用該系統(tǒng)，母豬PSY可達(dá)到24頭以上，其使用壽命平均增加1～1.5年[8-9]。其中，群養(yǎng)管理系統(tǒng)包含飼喂系統(tǒng)、發(fā)情鑒定系統(tǒng)和智能化分離系統(tǒng)三大部分[10]。

2.1.1 飼喂系統(tǒng)

母豬進(jìn)入飼喂系統(tǒng)后，通過傳感器識別母豬佩戴的電子耳標(biāo)并記錄每頭母豬的相關(guān)信息，能夠?qū)Υ笕猴曫B(yǎng)中的個體豬只進(jìn)行精準(zhǔn)飼喂，下料系統(tǒng)根據(jù)不同母豬的情況確定其下料量，避免飼料的浪費(fèi)從而降低了飼料成本，進(jìn)一步提高了母豬使用年限及生產(chǎn)性能[11]。

2.1.2 發(fā)情鑒定系統(tǒng)

通過掃描耳標(biāo)的方式，每只佩戴電子耳標(biāo)的母豬都會被詳細(xì)記錄其活動情況，通過數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)傳入發(fā)情鑒定系統(tǒng)。發(fā)情鑒定系統(tǒng)根據(jù)母豬與公豬之間交流的次數(shù)和時間，根據(jù)內(nèi)置的判定標(biāo)準(zhǔn)從而判定該母豬是否發(fā)情；該系統(tǒng)在節(jié)約人工成本的同時提高了勞動效率，從而降低了飼養(yǎng)成本[12]。

2.1.3 智能化分離系統(tǒng)

母豬在采食結(jié)束后，由于系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計豬只無法躺臥將會自行離開飼喂系統(tǒng)。分離系統(tǒng)通過使用不同的顏料將患病的、發(fā)情的、需要疫苗接種的、臨產(chǎn)的、需更換電子耳標(biāo)的特殊母豬分離出來；不同顏色的標(biāo)記可以使飼養(yǎng)員節(jié)約時間，降低了勞動力成本[13]。

Nedap Velos智能化母豬管理系統(tǒng)除了精準(zhǔn)飼喂、發(fā)情鑒定、智能化分離外，還可以實(shí)現(xiàn)自動報警、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?；適用于中、大型養(yǎng)豬場。

2.2 Gestal智能化母豬飼養(yǎng)管理系統(tǒng)

加拿大JYGA公司生產(chǎn)的Gestal智能化母豬飼喂管理系統(tǒng)，具體包括Gestal 3G妊娠母豬群養(yǎng)系統(tǒng)和Gestal F2哺乳母豬自動飼喂系統(tǒng)兩大類。

2.2.1 Gestal 3G妊娠母豬群養(yǎng)系統(tǒng)

Gestal 3G是針對妊娠母豬群養(yǎng)開發(fā)的一款飼喂系統(tǒng)，3～5臺飼喂器可飼喂16～22頭母豬。在結(jié)構(gòu)上，進(jìn)出口及通道高度融合、占地面積少、安裝與移動方便[14]。Gestal 3G飼喂系統(tǒng)符合動物福利要求，使母豬有一定的活動空間，減少采食時豬只的爭斗；因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單而使設(shè)備成本降低[15]。

2.2.2 Gestal F2哺乳母豬自動飼喂系統(tǒng)

Gestal F2是針對哺乳母豬單體開發(fā)的一款飼喂系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)母豬的泌乳期、產(chǎn)仔數(shù)、胎次、產(chǎn)仔日期等相關(guān)數(shù)據(jù)通過內(nèi)置的飼喂曲線進(jìn)行精確投料量。母豬1 d之內(nèi)可以進(jìn)行多次飼喂，每次的飼喂量較小，體現(xiàn)“少食多餐”飼喂特點(diǎn)；通過“少食多餐”的方式能夠確保母豬的采食量、母豬的泌乳能力最大化、提高仔豬斷奶重和成活率[16]。Hall豬場在使用Gestal飼喂系統(tǒng)后認(rèn)為該系統(tǒng)是管理哺乳母豬的好工具，可以提高母豬采食量、優(yōu)化母豬體況，提高母豬繁殖性能[17]。梁龍華等[18]試驗(yàn)表明，與人工飼喂相比，在生長性能方面Gestal飼喂系統(tǒng)能夠改善母豬生產(chǎn)性能，其具體表現(xiàn)在增加母豬采食量、減少背膘損失；在繁殖性能方面該系統(tǒng)能夠提高母豬繁殖性能，其具體表現(xiàn)在增加斷奶仔豬頭數(shù)、增加21日齡斷奶窩質(zhì)量和21日齡斷奶質(zhì)量、縮短斷奶配種間隔。

Gestal智能化母豬管理系統(tǒng)適用于哺乳母豬、妊娠母豬等，該系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的信息化水平，但母豬福利仍有待提高，其生產(chǎn)成本相對較高[19]。

2.3 Compident 智能飼喂系統(tǒng)

奧地利Schauer公司研發(fā)了不同飼養(yǎng)模式下智能飼喂系統(tǒng)，包括兩種：一種是針對動態(tài)飼養(yǎng)模式研發(fā)推出的Compident VII，另一種是針對靜態(tài)飼養(yǎng)模式研發(fā)推出的Compident Smart智能飼喂系統(tǒng)。

2.3.1 Compident VII動態(tài)飼養(yǎng)模式

Compident VII為母豬智能動態(tài)飼養(yǎng)模式，該模式由多臺飼喂設(shè)備，分離設(shè)備、發(fā)情鑒定設(shè)備組成，比較適合在200～800頭母豬的養(yǎng)豬場內(nèi)使用[15]；出口區(qū)域的緩沖區(qū)和離開時的加速傳感器保證對母豬進(jìn)行安全有序的飼喂；喂料槽一次儲存量就可飼喂30頭母豬，每天僅需上2～3次料即可。避免母豬間的打斗，有利于母豬健康，達(dá)到群體動態(tài)平衡，提高了設(shè)備利用率和管理效率、減少了豬只在轉(zhuǎn)舍時產(chǎn)生的應(yīng)激[20]。

2.3.2 Compident Smart靜態(tài)飼養(yǎng)模式

Compident Smart為母豬智能靜態(tài)飼養(yǎng)模式，為保持群體內(nèi)部的穩(wěn)定將生產(chǎn)周期一致的母豬放在同一組群，該模式只有一臺飼喂設(shè)備，適用于800頭以上大型養(yǎng)豬場使用；該飼喂方式優(yōu)點(diǎn)是便于飼養(yǎng)管理實(shí)現(xiàn)整群“全進(jìn)全出”、方便欄舍清洗消毒和管理、對母豬進(jìn)行有效的管理；避免疾病傳播、減少打架和流產(chǎn)、利于母豬健康；靜態(tài)群養(yǎng)模式比動態(tài)飼養(yǎng)模式容易管理[21]。

2.4 Callmatic 2母豬群養(yǎng)管理系統(tǒng)

Callmatic 2母豬群養(yǎng)管理系統(tǒng)由德國Big Dutchman公司研制，是一種適用于群養(yǎng)母豬的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計算機(jī)控制，將每頭母豬的體況和進(jìn)食量相關(guān)聯(lián)，以達(dá)到精準(zhǔn)飼喂；保證了母豬生產(chǎn)效能最大化，提高了產(chǎn)仔數(shù)[22]。該系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計適用于不同養(yǎng)殖場，運(yùn)輸方便；系統(tǒng)有額外的飼料添加劑料箱，有專門訓(xùn)練后備母豬的控制系統(tǒng)；采用“少量多次”的飼喂模式，避免了飼料浪費(fèi)的同時保證了母豬采食量最大化，其單套飼喂量可以達(dá)到60頭[23]。

2.5 TEAM全自動母豬飼喂系統(tǒng)

TEAM母豬電子飼喂管理系統(tǒng)是一款適用于妊娠母豬、群養(yǎng)狀態(tài)下的飼喂系統(tǒng)，由美國奧斯本工業(yè)有限公司研發(fā)，相對于傳統(tǒng)的定位欄其可提高母豬的分娩率和降低淘汰率[24]。該系統(tǒng)主要通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制母豬進(jìn)食量，使得飼喂更精確；系統(tǒng)不僅可以記錄豬舍日常產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而且具有簡單的分析功能。

3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國外研發(fā)的智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)雖然技術(shù)成熟，但其設(shè)備較貴、使用條件也苛刻，我國許多養(yǎng)殖企業(yè)難以負(fù)擔(dān)昂貴的費(fèi)用，同時面臨著應(yīng)用的難題[4]。因此，我國相繼研發(fā)出適合我國養(yǎng)豬業(yè)的智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)。

中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院所屬的中機(jī)華豐科技有限公司研制出ZWZ50C型母豬電子飼喂站，該設(shè)備適用于妊娠母豬群養(yǎng)。該飼喂站包括精準(zhǔn)飼喂、智能分離、欄體三大模塊，創(chuàng)新之處在于將入口門設(shè)計成雙側(cè)入口，使得分離區(qū)和飼養(yǎng)區(qū)母豬隔離時共用一臺飼喂器。但該系統(tǒng)缺少配套的發(fā)情監(jiān)測設(shè)備和疾病診斷設(shè)備[23]。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所熊本海等[25]研制出哺乳母豬精準(zhǔn)飼喂下料控制系統(tǒng)，適用于大、中、小型的種豬場；該系統(tǒng)通過控制電動桿與嵌入式系統(tǒng)的協(xié)同工作，獲得穩(wěn)定的下料量；該設(shè)備操作簡單、精準(zhǔn)下料、成本低。

鄭州大學(xué)代林波等采用機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計出一款實(shí)現(xiàn)母豬個性化差異精準(zhǔn)飼喂的設(shè)備，該設(shè)備解決了下料不結(jié)拱、不堵塞、定量精準(zhǔn)的問題，為機(jī)械學(xué)方法在養(yǎng)殖場應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[26]。

方東陽等采用了可管理模塊的方式設(shè)計了一款母豬精準(zhǔn)飼喂設(shè)備，該設(shè)備相比較其他設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，下料控制更加精確、改善了設(shè)備性能、延長了設(shè)備的使用壽命；該設(shè)備同時解決了結(jié)構(gòu)不合理、飼喂方法不科學(xué)等問題；其推廣后可以有效促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益[27]。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)史利軍等采用計算機(jī)、自動化控制和無線通信等技術(shù)，制造了一款智能化飼喂系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于群養(yǎng)模式下妊娠母豬管理；此系統(tǒng)使用簡單、價格低廉；因此，便于在我國智能化豬場進(jìn)行推廣[15]。

南昌大學(xué)王京威[19]設(shè)計了一款基于4G網(wǎng)絡(luò)的妊娠母豬精準(zhǔn)飼喂遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)分別由母豬精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)和豬舍溫控系統(tǒng)兩個系統(tǒng)組成，以PLC為主控制器，4G網(wǎng)絡(luò)為橋梁，利用亞控組態(tài)王為系統(tǒng)搭建上位機(jī)界面，模糊控制理論制定飼喂和溫度調(diào)控策略。該系統(tǒng)解決了母豬精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)存在的自動化、信息化不足的問題，提高了豬場信息化、自動化水平、改善了母豬生產(chǎn)環(huán)境、提高了豬只生產(chǎn)性能、增加了豬場收益，為我國實(shí)現(xiàn)無人養(yǎng)殖奠定了基礎(chǔ)。

重慶美特亞智能科技有限公司開發(fā)了一款母豬精準(zhǔn)飼喂器，該飼喂器能省工省時，嚴(yán)格執(zhí)行飼喂曲線進(jìn)行精準(zhǔn)飼喂，最大程度發(fā)揮母豬生產(chǎn)性能，所有設(shè)備使用無線通信，并且支持物聯(lián)網(wǎng)平臺接入。

4 智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

智能飼喂相比于傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式的優(yōu)點(diǎn)是：提高社會經(jīng)濟(jì)效益、提高養(yǎng)殖效率、降低人工成本、提高工作效率和勞動舒適度；提高母豬生產(chǎn)效率，有利于疾病的防范、控制和治療，保證仔豬健康、提高仔豬的斷奶率、促進(jìn)了喂養(yǎng)環(huán)節(jié)的專業(yè)化和自動化[28-30]。

但在具體應(yīng)用時也存在一些技術(shù)問題，比如應(yīng)用起點(diǎn)高、理論研究薄弱、對生豬體況的健康識別落后，尤其國產(chǎn)系統(tǒng)如精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)需要養(yǎng)殖操作人員有一定的技術(shù)、適用于一定規(guī)模化養(yǎng)殖場、在應(yīng)用時需要大量的試驗(yàn)研究和驗(yàn)證[30]。精準(zhǔn)飼喂技術(shù)在飼養(yǎng)信息獲取階段的抗干擾能力有待加強(qiáng)、飼料配方精準(zhǔn)性有待提升、智能飼喂設(shè)備智能化程度有待提高[30]。

5 總結(jié)與展望

生豬智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)在國外發(fā)達(dá)國家廣泛使用，而我國使用智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)豬場比較晚也比較少，因花費(fèi)成本較高，一般是大型養(yǎng)殖豬場從國外引進(jìn)[21]。我國生豬智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)目前處于起步階段，對精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)較少，國產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)處于跟蹤模仿階段。我國設(shè)計的智能化精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)與國際主要產(chǎn)品相比有不少的差距，不過越來越多的設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)入研發(fā)階段，不斷革新開發(fā)適合中國豬場的精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)。除此之外，設(shè)備制造企業(yè)與生豬養(yǎng)殖企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)融合，針對關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)一步研發(fā)出成本合理、精準(zhǔn)、高效、智能的飼喂系統(tǒng)。