樓房養(yǎng)豬智能化設備應用

金 鑫

（青島科創(chuàng)信達科技有限公司，山東 青島 266100）

1 關于樓房養(yǎng)豬

1.1 樓房養(yǎng)豬的發(fā)展

養(yǎng)殖業(yè)一直是我國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，集約化、智能化是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的方向，而隨著規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，對于土地的需求也越來越多，養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展也是從傳統(tǒng)的平房養(yǎng)殖轉移到立體樓房養(yǎng)殖，而在樓房養(yǎng)殖的發(fā)展過程中也是經(jīng)歷了平層疊加的探索以及集中通風樓房的創(chuàng)新，目前樓房養(yǎng)殖還處于不斷探索不斷創(chuàng)新的發(fā)展過程中。養(yǎng)豬的模式發(fā)展過程如圖1所示。

圖1 養(yǎng)豬模式的發(fā)展

1.2 樓房養(yǎng)豬的優(yōu)勢

樓房養(yǎng)豬之所以會受到越來越多人的關注，主要是其有太多的優(yōu)勢值得從業(yè)者去探索，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）更智能：集約化的建設，各種智能化設備應用更加便捷，包括智能環(huán)控、精準飼喂及AI監(jiān)控等智能化、信息化的設備助力樓房養(yǎng)豬健康發(fā)展；

（2）更環(huán)保：養(yǎng)殖環(huán)境集中處理，廢氣，糞便無論是監(jiān)測還是處理都更加方便；

（3）更高效：減少了對于土地的依賴，占地面積小，單位面積產(chǎn)出大，隔離防疫更科學；

（4）更標準：集約化管理，跨界企業(yè)包括房地產(chǎn)，高科技企業(yè)的介入加速標準化建設；

（5）更節(jié)能：樓房建筑在保溫密封方面做得非常好，而且集中通風模式風機可以協(xié)同工作，更加高效節(jié)能。

1.3 樓房養(yǎng)殖的痛點

雖然樓房養(yǎng)豬有諸多優(yōu)點，也有很多痛點亟需解決。

（1）設備：各個樓層之間相互隔離，但是各個樓層設備運行狀態(tài)，參數(shù)設置，報警信息相互影響；

（2）通風：多單元、多品種養(yǎng)殖模式，養(yǎng)殖參數(shù)不同又相互影響、互相制約，如何精密通風是一個很難的問題；

（3）經(jīng)驗不足：樓房養(yǎng)豬作為一種新興的養(yǎng)殖模式，缺乏專業(yè)人才，又缺乏養(yǎng)殖經(jīng)驗，只能摸索；

（4）噪聲：集中通風，風機匯集到一個點，如何消除噪聲已經(jīng)是個很大問題。

還有很多其他問題需要從業(yè)者不斷去解決，養(yǎng)殖模式由平層變成立體，設備如何維護保養(yǎng)困擾著豬場經(jīng)營者，雖然隔離防疫更加科學，但是如此集中的養(yǎng)殖規(guī)模，構建完善的生物安全體系卻是非常困難，還有養(yǎng)殖成本控制，建筑結構維保等等諸多問題。

2 智能化裝備在樓房養(yǎng)豬中的應用

傳統(tǒng)養(yǎng)殖，主要依靠飼養(yǎng)員的肉眼觀察與經(jīng)驗來判斷，很難做到對所有個體信息的實時、精準監(jiān)控。樓房養(yǎng)豬有諸多痛點，可以借助智能化的方式解決。通過智能化設備和大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控每頭豬的情況，通過大數(shù)據(jù)分析建立數(shù)字化養(yǎng)殖數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)字化養(yǎng)殖，更加高效。

利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、無模型自適應算法等技術解決了樓房養(yǎng)殖中的諸多痛點，同時為養(yǎng)殖企業(yè)輸出高品質產(chǎn)品。主要體現(xiàn)在如圖2的智能化設備的應用。

圖2 智能樓房養(yǎng)殖系統(tǒng)

圖3為智能樓房系統(tǒng)架構，把系統(tǒng)分為如下幾個層級：每個單元，樓頂主控，云平臺。

圖3 智能樓房系統(tǒng)架構

（1）每個單元配備如下智能化設備：①智能裝備：智能環(huán)控、智能飼喂、AI監(jiān)控、智能料線、刮糞等智能化設備；②傳感器：溫度、濕度、CO2、風速、靜壓等傳感器感知環(huán)境信息；③消耗數(shù)據(jù)：水、電和飼料等的消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計。這些智能化設備構成了每個單元的基礎設施，可以有效優(yōu)化人工效率，降本增效，并提高安全等級。

（2）樓頂主控：智能環(huán)控主機管理交互每一臺從機，根據(jù)各個從機的狀態(tài)運用無模型自適應算法控制樓頂風機群。

（3）云平臺：所有智能化的設備信息統(tǒng)一上報到云平臺，云平臺會有相應的數(shù)據(jù)展示，數(shù)據(jù)分析等，另外還有手機端App可以隨時隨地掌控養(yǎng)殖場的數(shù)據(jù)。

2.1 智能環(huán)控

環(huán)控通風是智慧養(yǎng)殖的核心，也是決定養(yǎng)殖成敗的關鍵因素，對于樓房養(yǎng)豬來講，環(huán)控尤為關鍵，對于樓房養(yǎng)豬來說多品種、多單元、多參數(shù)的養(yǎng)殖模式，特別是集中通風的樓房，由于風井結構的特殊模式，多個單元互相影響，決定了做好樓房養(yǎng)殖的通風非常關鍵，也是必須要做好的工作。

通過對于樓房通風的風量、風速的模擬來看，各項數(shù)據(jù)差異明顯（見圖4、圖5）。

圖4 風量差異

圖5 風速靜壓差異

針對如上問題，利用無模型自適應算法，采用主控和分控組合模式構建整體樓房智能通風控制。分控為樓層各單元信息采集控制器，主要采集各單元溫度、濕度、風速等舍內(nèi)信息，同時控制單元進出風窗的張開度大小、濕簾啟動、舍內(nèi)擾流風機等設備維持小單元舍內(nèi)環(huán)境，為豬只提供適宜的生存環(huán)境（見圖6）。

圖6 環(huán)控核心算法

2.2 智能飼喂

如何降低養(yǎng)殖成本、降低疫情風險、提高飼料利用率、提高母豬生產(chǎn)效率是生豬養(yǎng)殖業(yè)亟需解決的問題。智能飼喂通過小科智能飼喂引擎（圖7），閾值精準飼喂引擎，實現(xiàn)精準的飼喂管理與數(shù)據(jù)采集，針對不同的個體差異制定個性化的飼喂管理曲線，實現(xiàn)最大化的生產(chǎn)效率。精準飼喂主要體現(xiàn)在如下幾個部分。

圖7 小科飼喂引擎

2.2.1 建立個體日齡飼喂模型

系統(tǒng)可以建立整個養(yǎng)殖周期的飼喂模型，根據(jù)日齡變化生成飼喂曲線，通過預設每個最小飼養(yǎng)單元的存欄量從而計算出每個單元的總飼喂量；系統(tǒng)可以預設餐次曲線和飼喂比例，通過精細化的飼養(yǎng)管理實現(xiàn)精準飼喂達到最優(yōu)飼喂效果；系統(tǒng)關聯(lián)死淘數(shù)據(jù)，自行計算飼喂總量并進行調整。

2.2.2 個體生長健康狀況管理系統(tǒng)

系統(tǒng)可根據(jù)個體健康情況、個體增重情況、疫病情況以及現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)從而針對最小單元進行飼喂量的微調，可以有效地控制個體在最佳的生長曲線，使每頭豬只都能達到最優(yōu)的生產(chǎn)性能。

2.2.3 多因子自優(yōu)化飼喂系統(tǒng)

針對個體飼喂精準的飼喂數(shù)據(jù)計量，可以有效地監(jiān)管動物的健康狀態(tài)，并且系統(tǒng)可以關聯(lián)飲水量的數(shù)據(jù)，自動計算水料比，建立飼喂量分布曲線；系統(tǒng)可以根據(jù)飼喂量分布曲線，環(huán)境信息數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)等多個影響因子的數(shù)據(jù)，通過算法自動優(yōu)化飼喂曲線模型，真正做到精準飼喂。

2.3 生物安全

生物安全對于樓房養(yǎng)豬來說極為關鍵，尤其針對于非洲豬瘟這種烈性傳染病，及時發(fā)現(xiàn)存在的危險因素并且實時有效的隔離是防范的要點。智能AI生物安全監(jiān)測系統(tǒng)，通過安裝智能裝備以及場內(nèi)攝像頭，針對入場的車輛、人員、物品、以及場區(qū)內(nèi)的人車物以及流程管理進行實時監(jiān)控，及時檢測外圍出現(xiàn)的人、車、動物等關鍵信息，通過小科愛牧O2S大數(shù)據(jù)平臺展示并及時報警，排除潛在因素，提高生物安全等級（圖8）。

圖8 生物安全體系

2.4 大數(shù)據(jù)平臺

數(shù)據(jù)上云一站式解決方案如圖9所示。

圖9 數(shù)據(jù)上云一站式解決方案

2.4.1 智能化與信息化有效結合助力企業(yè)數(shù)字化轉型

養(yǎng)殖企業(yè)數(shù)字化轉型已經(jīng)是必然的趨勢，智能化解決現(xiàn)場管理難題的同時將數(shù)據(jù)同步上傳到云端，結合必要的人工錄入數(shù)據(jù)，企業(yè)可將所有的數(shù)據(jù)進行云端處理，實現(xiàn)無紙化辦公，數(shù)據(jù)的積累會幫助企業(yè)進行日常報表以及管理的優(yōu)化升級，以及決策支撐，降低企業(yè)運營風險，實現(xiàn)品牌賦能。

2.4.2 智能化預警系統(tǒng)

預警系統(tǒng)作為養(yǎng)殖過程風險控制的重要一環(huán)，可以讓風險提前被感知并得到有效處理，平臺基于多種養(yǎng)殖模型，采用多級別，階梯式告警，劃分告警級別，細分告警內(nèi)容，保證養(yǎng)殖人員在第一時間了解到養(yǎng)殖的問題所在，并能根據(jù)告警信息準確的定位問題，縮短問題解決時間，從而保證生物的健康狀況，極大地減少養(yǎng)殖風險，保證生物資產(chǎn)的安全。

2.4.3 數(shù)字化養(yǎng)殖經(jīng)驗，實現(xiàn)近似無人化養(yǎng)殖

平臺為用戶存儲養(yǎng)殖策略，以保證在不同的養(yǎng)殖策略能得到有效地調整，引導養(yǎng)殖經(jīng)驗從言傳身教向數(shù)據(jù)化轉變，結合特征提取等算法，對養(yǎng)殖經(jīng)驗數(shù)字化，采用因子分析尋找養(yǎng)殖策略與環(huán)境信息，天氣狀況、氣候差異、地域條件之間的關聯(lián)性，不斷地進行技術迭代和鏈路補全。從而在生豬生產(chǎn)的全生命周期，為用戶提供精準有效的管理策略調整。優(yōu)化生產(chǎn)流程，從傳統(tǒng)的人管設備，轉變?yōu)楣芾碚咛岢瞿繕?，目標決定策略，策略管理設備，再通過多因子的干預，逐步實現(xiàn)無人化養(yǎng)殖。

3 樓房養(yǎng)殖智能化的發(fā)展

樓房養(yǎng)豬作為一種新興的養(yǎng)殖模式正在不斷發(fā)展，智能樓房養(yǎng)殖系統(tǒng)可以將物聯(lián)網(wǎng)智能化感知、信息傳輸和智能控制技術與傳統(tǒng)養(yǎng)殖工藝結合起來，利用先進的智能硬件，傳感器技術，數(shù)字信息傳輸技術，物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)智能分析技術，圍繞樓房養(yǎng)殖生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)設計而成的智能自動化養(yǎng)殖系統(tǒng)。利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等先進的技術結合傳統(tǒng)的養(yǎng)殖，不斷針對當前遇到的各種問題優(yōu)化迭代升級，樓房養(yǎng)豬將會是未來發(fā)展的一個重要的方向。