豬場(chǎng)數(shù)字化、智能化的探索

蘇 一

(阜新市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123000)

隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)視覺、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、人工智能、數(shù)字孿生、5G等信息化技術(shù)在養(yǎng)殖領(lǐng)域的應(yīng)用，打破了豬場(chǎng)傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)模式，使豬場(chǎng)數(shù)據(jù)智能化采集成為可能，逐漸形成了遠(yuǎn)程化、無人化、數(shù)字化、智能化的生豬產(chǎn)業(yè)模式，助力生豬產(chǎn)業(yè)進(jìn)入產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、綠色節(jié)能的高質(zhì)量發(fā)展階段。本文分別從建立豬場(chǎng)數(shù)據(jù)化中心、生物安全預(yù)警系統(tǒng)和溯源管理系統(tǒng)三方面探索豬場(chǎng)數(shù)字化、智能化生產(chǎn)管理，將豬場(chǎng)育種、營(yíng)養(yǎng)、獸醫(yī)、環(huán)控、生物安全、畜產(chǎn)品安全等聯(lián)系到一起。

1 建立豬場(chǎng)數(shù)據(jù)化中心

數(shù)字化養(yǎng)豬就是在養(yǎng)殖過程中合理規(guī)劃各類數(shù)據(jù)，有效使用數(shù)據(jù)，合理利用資源，通過數(shù)據(jù)合理利用資源，支撐生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1 生豬的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

在仔豬生產(chǎn)階段，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)視覺、傳感器等技術(shù)手段監(jiān)控豬群生長(zhǎng)監(jiān)，實(shí)現(xiàn)豬個(gè)體的大小識(shí)別，并根據(jù)個(gè)體的差異化實(shí)現(xiàn)飼料的精準(zhǔn)投喂，根據(jù)種群的體量管控母豬需求[1]。

在育肥豬生產(chǎn)階段(70 ～180 日齡)，此階段是豬生長(zhǎng)發(fā)育最快的時(shí)期，也是養(yǎng)豬經(jīng)營(yíng)者獲得經(jīng)濟(jì)效益高低的關(guān)鍵時(shí)期，需要精準(zhǔn)飼喂。通過生物傳感器、巡檢機(jī)器人實(shí)時(shí)收集豬個(gè)體每日的體尺、體重與體況、日采食量、飲水量等數(shù)據(jù)及一些行為參數(shù)、生理參數(shù)，根據(jù)收集數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算營(yíng)養(yǎng)需要量，通過智能化料塔調(diào)整飼料配比，精準(zhǔn)下料，提高飼料利用效率[2]。并對(duì)肥育豬的生長(zhǎng)速度，生長(zhǎng)性能及體重均勻度進(jìn)行追蹤預(yù)警。

種豬管理實(shí)現(xiàn)智能化。采集種豬配種、配種受胎、種豬分娩、斷奶數(shù)據(jù)； 優(yōu)選后備種豬，發(fā)揮優(yōu)質(zhì)母豬優(yōu)生、多生。另外，利用智能可穿戴等設(shè)備采集同期發(fā)情和排管相關(guān)的精準(zhǔn)狀態(tài)數(shù)據(jù)、種豬性能數(shù)據(jù)、近交情況數(shù)據(jù)，通過多種統(tǒng)計(jì)分析模型實(shí)現(xiàn)智能化育種。

1.2 豬場(chǎng)環(huán)境的智能管控

利用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等技術(shù)手段，自動(dòng)獲取豬場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。溫濕度、二氧化碳、氨氣、光強(qiáng)是影響生豬生長(zhǎng)的重要因素，為了保證生豬的正常生長(zhǎng)，豬場(chǎng)采用溫濕度、二氧化碳、氨氣、光照強(qiáng)度傳感器等來檢測(cè)養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)的環(huán)境因素[3]。這些傳感器結(jié)合生豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)一起使用，當(dāng)豬舍環(huán)境不利于豬生長(zhǎng)時(shí)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)智能管控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境，從而達(dá)到采用豬場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制豬舍環(huán)境的作用。

通過溫濕度傳感器、二氧化碳、氨氣、光照強(qiáng)度等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集豬舍數(shù)據(jù)，再結(jié)合豬場(chǎng)智能化控制系統(tǒng)管理和調(diào)控養(yǎng)豬場(chǎng)的環(huán)境。

1.2.1 溫濕度傳感器 溫濕度傳感器是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中用的最多的一種傳感器，大部分農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中都需要用到溫濕度傳感器。溫濕度傳感器是一種采用數(shù)字溫濕度傳感器的網(wǎng)絡(luò)型變送器，將豬場(chǎng)中的溫度和濕度轉(zhuǎn)變成與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，可以通過有線網(wǎng)絡(luò)連接，將溫濕度數(shù)據(jù)上傳給主機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

豬場(chǎng)養(yǎng)殖溫濕度傳感器可實(shí)現(xiàn)豬舍內(nèi)溫濕度的準(zhǔn)確測(cè)量，根據(jù)舍內(nèi)生豬生長(zhǎng)需要的溫濕度要求，當(dāng)豬舍內(nèi)溫濕度過高或過低時(shí)都及時(shí)啟動(dòng)升溫、降溫、除濕、加濕，以保適合豬生長(zhǎng)合理的溫濕度。

1.2.2 光照監(jiān)測(cè) 通過對(duì)光照強(qiáng)度和光周期的實(shí)時(shí)管控，調(diào)整適合豬生長(zhǎng)的光環(huán)境。研究表明，適當(dāng)延長(zhǎng)光照周期和光強(qiáng)度，可以提升豬腎上腺皮質(zhì)的功能，促進(jìn)食欲，增強(qiáng)仔豬消化機(jī)能，提高免疫力，提高仔豬增重速度與成活率。

1.2.3 氨氣傳感器(氨氣濃度檢測(cè)儀) 氨氣含量在豬的生長(zhǎng)周期中也發(fā)揮重要作用，氨氣是豬舍內(nèi)最有害的氣體之一，氨氣濃度將直接影響生豬的生長(zhǎng)發(fā)育及抵抗病毒的能力。一般的氨氣傳感器都加有蜂鳴報(bào)警裝置，當(dāng)氨氣濃度超標(biāo)就會(huì)報(bào)警。

1.2.4 二氧化碳傳感器(CO2濃度測(cè)試儀) 二氧化碳對(duì)豬的生長(zhǎng)也非常重要，養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)二氧化碳含量過高，會(huì)導(dǎo)致豬慢性缺氧，進(jìn)而體質(zhì)虛弱，此時(shí)豬容易感染各種傳染病。數(shù)顯功能的二氧化碳檢測(cè)儀能夠直觀的看出舍內(nèi)的二氧化碳濃度。

通過智能控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖環(huán)境各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)決策、基于數(shù)據(jù)決策的再反饋等一些列過程實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)的智能化管控，只能管控平臺(tái)的搭建和使用可使養(yǎng)豬場(chǎng)增加更多的收益[4]。

豬場(chǎng)的數(shù)據(jù)化中心將生豬飼養(yǎng)過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃管理，通過智能化硬件與軟件將養(yǎng)豬生產(chǎn)各環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，建立豬場(chǎng)數(shù)據(jù)化中心，數(shù)據(jù)挖掘結(jié)合智慧調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智慧豬場(chǎng)的管理。

2 生物安全預(yù)警系統(tǒng)

當(dāng)前我國(guó)豬場(chǎng)的生物安全防控措施參差不齊，生豬重大疫病時(shí)有發(fā)生，生物安全防護(hù)意識(shí)需要整體提高，統(tǒng)一建立標(biāo)準(zhǔn)化生物安全預(yù)警系統(tǒng)，從而降低感染生豬重大疫病帶來的損失，提升對(duì)突發(fā)事件的防范能力[5]。

豬場(chǎng)生物安全體系的建立是基于豬場(chǎng)的選址、設(shè)計(jì)工藝及所有進(jìn)出豬場(chǎng)的車輛、人員、物資及豬只的生物安全管理，包括消毒、無害化處理、免疫和重大生豬疫病控制與凈化等。

通過生物安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)融合相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行安全管理及智能預(yù)警。針對(duì)豬只離欄、扎堆、死亡等異常行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警。建立非洲豬瘟、口蹄疫等重大動(dòng)物病原體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，提升防控策略針對(duì)性，生豬常見疾病及主要風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視、實(shí)時(shí)預(yù)警。針對(duì)豬猝死建成快速鑒定平臺(tái)，及時(shí)有效處理，配套研發(fā)豬疫病現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法，提升一線篩檢識(shí)別能力。

另外，我國(guó)實(shí)際從事動(dòng)物診療活動(dòng)的人員中，獲得執(zhí)業(yè)獸醫(yī)資格的人員不到2%，很難滿足養(yǎng)殖業(yè)的實(shí)際需求，如果選擇公共獸醫(yī)服務(wù)，則需要考慮疾病問診的時(shí)效性和風(fēng)險(xiǎn)性。為了解決這一難題，可將AI 動(dòng)物疾病智能診療平臺(tái)加入生物安全應(yīng)急平臺(tái)體系，統(tǒng)籌利用全社會(huì)獸醫(yī)資源。同時(shí)完善政府指揮協(xié)調(diào)和情報(bào)信息共享機(jī)制，將生物安全信息集中共享，提高使用率和安全性，健全建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保障互聯(lián)互通和信息共享。統(tǒng)籌物質(zhì)、信息和智力資源，發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。

3 溯源管理系統(tǒng)

豬肉及其制品溯源系統(tǒng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)從源頭生產(chǎn)、加工、倉儲(chǔ)、物流、銷售到消費(fèi)者的全程追溯。此系統(tǒng)采用區(qū)塊鏈技術(shù)，結(jié)合豬肉產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)際生產(chǎn)過程和豬肉產(chǎn)品的溯源需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)管理、業(yè)務(wù)邏輯等模塊[6]。

數(shù)據(jù)采集模塊。采用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、GPS 實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)、可視化識(shí)別系統(tǒng)、分析儀等設(shè)備在線或離線采集畜產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈從出欄、屠宰、運(yùn)輸、銷售等的數(shù)據(jù)，包括豬的生產(chǎn)及豬場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)(豬的產(chǎn)地、品種、飼料來源、免疫等信息、用戶簡(jiǎn)介、設(shè)備概況、來自傳感器的環(huán)境數(shù)據(jù)等)、屠宰、運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間節(jié)點(diǎn)、運(yùn)輸?shù)能囕v、銷售日期、各個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)責(zé)任人的人臉識(shí)別、線上簽字及屠宰加工后的成品信息等數(shù)據(jù)。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)層。本地?cái)?shù)據(jù)庫或云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫均可用于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。對(duì)采集的畜產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)化、融合等標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理，基于區(qū)塊鏈技術(shù)通過智能合約對(duì)生豬全產(chǎn)業(yè)鏈各節(jié)點(diǎn)規(guī)范化后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地或云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫中。

服務(wù)管理模塊。負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的安全服務(wù)體系，對(duì)系統(tǒng)賬戶、密碼、訪問權(quán)限等進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)更新維護(hù)系統(tǒng)算法庫、畜產(chǎn)品質(zhì)量安全法律法規(guī)庫、畜產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)庫、畜牧獸醫(yī)專家知識(shí)庫等、制定編碼規(guī)則并管理。

業(yè)務(wù)邏輯模塊。為豬場(chǎng)、質(zhì)監(jiān)部門、監(jiān)管部門及消費(fèi)者提供需要查詢的數(shù)據(jù)，如物流跟蹤、環(huán)境調(diào)控、檢驗(yàn)檢疫等整個(gè)畜產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的信息查詢、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、區(qū)塊鏈管理、溯源編碼等業(yè)務(wù)功能。最終為消費(fèi)者、政府、養(yǎng)殖場(chǎng)提供真實(shí)可靠的溯源信息和決策支持。

應(yīng)用畜產(chǎn)品溯源管理系統(tǒng)，消費(fèi)者掃碼就能查詢到豬肉從養(yǎng)殖、檢疫、屠宰。儲(chǔ)藏物流、零售商資質(zhì)、價(jià)格、重量等信息。實(shí)現(xiàn)來源可查、去向可追、責(zé)任可究。

4 結(jié)語

綜上所述，豬場(chǎng)三大智能信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)發(fā)揮作用的。未來將進(jìn)一步探索智慧養(yǎng)豬相關(guān)技術(shù)成果應(yīng)用，如機(jī)器人巡檢系統(tǒng)、機(jī)器人洗消系統(tǒng)、語音識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)和可穿戴設(shè)備等多項(xiàng)技術(shù)，結(jié)合福利化養(yǎng)豬工藝與智能養(yǎng)豬裝備的配套技術(shù)，真正將智能設(shè)備、系統(tǒng)、數(shù)字技術(shù)等全面應(yīng)用于豬場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)真正的智能化、數(shù)字化管控。