浅析智能化技术在生猪养殖中的应用

赵许平，李莉，赵秀渊，裴彤

（河南省畜牧业信息中心，河南 郑州 450008）

智能化养猪作为现代畜牧业的标志之一，在畜牧业生产上起着至关重要的作用。智能化养猪把工业上智能制造的理念迁移到养猪业，围绕养猪产业链构建更广泛的网络化平台，在此平台基础上可以更广泛地协同集成各类软硬件和最新技术，从而基于养猪产业生产等多场景开发相应的产品和服务，带动整个产业的转型升级。随着信息技术、自动化技术等高新科技的快速发展，极大地促进了生猪养殖模式的进步。利用一些智能识别管理技术，根据生产实际需要进行变量投入的精准管理生产模式，精准养殖模式便是其中的重要方面之一。通过智能技术对养殖个体、群体、环境等信息进行精准采集，为养殖者提供科学养殖的决策支持，实现生猪智能养殖的目标。

1 FIRE全自动种猪生产性能测定

FIRE（Feed Intake Recording Equipment）全自动种猪生产性能测定利用RFID电子耳牌的识别技术，从一个群体中识别出每一个个体，并对识别出的个体进行测定和记录。FIRE 系统通过被动方式获取测定数据，系统在获得测定猪采食量和体质量数据时完全不干扰测定猪的正常生活方式，因此所获得的测定数据非常接近于实际生产状况下的猪生长模式。FIRE获得的测定数据可以认为是实际生产状况下的生产数据，FIRE 的测定数据也可直接用于生产实际，如种猪选择或选育，或用于计算生产中猪生长发育曲线。由于FIRE 系统能取得连续的体质量记录，因而为种猪选育提供了一个新的重要的选择指标，即任何生长阶段的日增重和饲料报酬。育种工作者可以通过FIRE 系统所获得的测定数据，对不同测定猪的任何生长阶段的日增重和饲料报酬数据进行比较，从中选择理想的种猪。另外，利用智能称重、智能测温等技术，对生猪生长状态进行实时监测，饲养者及时掌握生猪生长情况，及时采取相应的管理措施，提高养殖效益。

RFID（Radio Frequency IDentification）技术，即射频识别，是利用射频信号通过空间耦合实现无接触传递信息的一种技术。RFID主要由电子标签、天线、阅读器3部分组成。电子标签是RFID的核心，并且每个电子标签具有全球惟一的识别号。电子耳牌和天线的稳定性是个体精确管理的前提，如果电子耳牌不稳定，种猪的信息成为空白，系统无法对种猪进行饲喂。遵循农业部“一畜一标”的要求，为每只猪佩戴RFID 电子耳牌，并为其建立电子档案。对进入测定站的猪只个体通过RFID电子耳牌实现快速识别，系统可以实时记录和统计每头猪的体质量，实现对猪只个体的自动监控和精准养殖。同时，对整场猪群的体质量进行分析和出栏预测，科学地指导猪场和屠宰场的生产计划，减少资源浪费。自动化的种猪生产性能测定可以通过自动化个体饲喂管理，帮助种猪场提高测定的准确性和可靠性，更科学地指导育种生产管理和遗传改良。

2 Web Service 技术

Web Services 是在开放互联网基础上逐步建立并发展起来的，使原来互相孤立的站点能够实现资源共享、信息通信的一种接口技术，在网络中因应用户的身份权限和标准协议，为客户端提供服务以及基于服务的接口。采用基于Web Services 来实现RFID 信息管理系统，可使企业服务器安全快速地获取RFID 电子标签信息以及各松散养殖环境的数据集成，及时分析和管理企业的养殖过程，实现对各个养殖环境实时养殖数据的快速获取，将这些分散养殖环境的数据进行统一汇总、分析和管理，为企业高层和养殖人员提供统一的管理接口。为了应对大规模养殖企业在不同养殖领域的具体需求，实现规模化的RFID 智能养猪管理系统，就必须结合Web Services 网络技术，通过互联网实现养殖企业各分散养殖环境的信息交互和集成管理的应用需求，采用不同的子系统来实现猪群的智能养殖。

3 计算机视觉技术

计算机视觉技术是基于信号和图像处理、概率统计、计算几何、机器学习、神经网络等技术，通过计算机处理视觉信息。计算机视觉技术显著改变了人与世界的交互方式，可完成突破人类视觉局限的任务。计算机视觉技术可通过识别猪的体型、外貌、面部等特征细节，提取每头猪的特征，实现精准识别和定位每头猪。人工观察猪的行为存在费时费力、干预猪生活环境、难以实时监控等缺点。计算机视觉技术可以估计猪只的饮水量，识别猪只饮水行为，较好区分饮水状态和非饮水状态，可以连续识别和跟踪断奶仔猪的活动。在猪运动信息方面，通过计算机视觉技术对猪的进食、饮水、躺卧、走动、排泄行为进行识别，研究结果表明，计算机视觉可有效获取猪运动信息，能够满足长时间、大数据量的运动信息计算，与人工识别的结果吻合程度较高。采用计算机视觉技术监测猪只采食、饮水状态、攻击行为、过度爬跨、母猪分娩、猪群活动、环境舒适度等，可为精准投喂提供依据，并可提高猪的福利饲养。目前来看，计算机视觉技术在养猪上的应用大多数还处于探索阶段，但在未来，随着技术的不断成熟和与产业的深度融合，计算机视觉技术必将为养猪业带来一场变革。

4 精准饲喂管理技术

以精准、高效、个性化定制为主要特征，根据动物营养、生长状态、生长环境、效益目标等多种因素，形成针对不同养殖对象的饲喂配方和饲喂方案。以自动分阶段饲养为例，简单介绍下精准饲喂管理的模式。把猪场分为两个部分：采食区和饮水区，并且在采食区和饮水区之间安装了具有体质量分类功能的个体秤。采食区的生长育肥猪可以自由进入饮水区，但饮水区的生长育肥猪必须通过个体秤才能进入采食区。个体秤可以根据猪的体质量将猪分为2～4栏，并根据测定秤获得的数据，可以清楚知道每栏有多少头猪，以及其真实的平均体质量，并给不同体质量的猪栏投放不同生长阶段的饲料，从而实现精确的分阶段饲养。自动分阶段饲养会使猪在分阶段饲养中饲料转换更有效。饲料完全配合猪的生长速度，既不会因为饲料营养物质不足而影响猪的生长发育速度，也不会因为饲料中营养物质过剩而造成浪费，这大大节省了饲料成本和减少了对环境的污染。对不同体质量的猪喂以不同营养的饲料，这样可以使体质量较轻的猪增加生长速度，对体质量较大的猪则追求更好的饲料报酬。通过调整饲料中的营养成分，更容易使生猪达到预计出栏重量，从而实现精确饲养的目的。自动分阶段饲养系统还提供了猪的生长曲线，管理员可以获得各栏的平均日增重数据，由此可以预计达到出栏体质量的天数和头数，为经营销售工作做好长期或短期的计划。

5 猪舍环境监测技术

稳定舒适的生活环境是动物健康和福利以及获得更安全、更优质的产品的前提，因此，调控舍内环境（氨气水平、灰尘、湿度、温度等），管理食物和水的摄入以及其他对生产力至关重要的任何事情是非常关键的。通常，使用传感器测量猪舍内水的消耗量、温湿度、气压、二氧化碳和氨气水平等，测量的数据被发送到处理数据的中央计算机，结果以精美的图表显示并可根据用户要求进行配置。用户可以读取图表中应包含哪些参数以及数据应显示的时间段，还可以基于实时传感器数据设置警报并在发生事故时采取紧急措施。此外，监测猪舍气压对猪群安全也尤为重要。猪场的入口闸门可分成几个正压力下降的区域，以防止当工作人员、动物或饲料进出时，传染源进入动物体内。如果气压设置是错误的，猪场可能面临生物安全的风险。通过对猪舍环境气候管理进行研究，可以为进一步改善肉品质量奠定基础。

6 小结

智能养猪是大数据、人工智能、互联网、物联网等信息技术在养猪上的整合，在数据采集、数据分析和决策控制等方面赋予机器学习能力，并使各种数据信息互连，形成一个协调高效的自动化系统，部分替代人的思维进行智慧管理。随着人工智能技术的突破和低成本云基础设施的布设，智能化养猪已成为可能，并逐步应用于养猪生产。新技术的飞速发展日新月异，这需要我们养猪从业者顺应潮流，在紧跟时代发展的同时也要助力新技术的成熟。智能化养猪相关技术的推进对我国养猪业健康化、标准化、福利化、精确化等都具有重要意义。