浅析猪场环控设备应用

傅林山，李 睿，卜新宇，毕 卓，刘 良，通信作者

(1.重庆溯青环保技术研究院有限公司，重庆 涪陵 408100；2.长江师范学院，重庆 涪陵 408100；3.重庆市黔江区畜牧技术推广站，重庆 黔江 409000)

0 引言

随着畜牧业的不断发展，生猪产业的养殖规模不断扩大，已从早期的人工饲养为主过渡到智能化、自动化的养猪模式。随着互联网技术和制造技术的不断完善，各类高新设备逐渐被应用到养猪业中，使得产业逐渐走向现代化。现代生猪产业是一个集畜牧兽医、饲料营养、机械电子、经营管理和环境生物工程等多学科的系统工程，其中环控设备是打造智能化猪场的关键因素之一，对于小气候环境的调节控制起到举足轻重的作用。

1 猪场环境控制存在的问题

我国是养猪大国，但猪场养殖众多领域攻坚不足，导致生产及环境控制存在一定的问题。已建中小型养殖场因资金投入少导致建设结构简单，机械化程度较低，大多靠传统人工饲喂和清粪，这给非洲猪瘟常态化条件下的养殖场生物安全控制带来了巨大阻碍。由于部分设备质量层次不齐，环控系统的运行也会时常出现问题，运行稳定性和可靠性不佳。传统养殖模式的猪舍无法实现封闭式管理，进出人员较多，流动性较大，环境调控能力差，工作流程标准化力度不够，巡查工作繁重，难于实时监控每头猪的身体状况及环境状况，人工测量数据不够精准，也难于随调随查。传统的环控设备运行不够精准，导致整体调控繁琐无序[1]。

2 猪场环境控制的重要性

自2018年开始非洲猪瘟给我国生猪产业带来极大的灾难，养殖户深受其害。非洲猪瘟病毒传播速度快，传播途径多，对猪场养殖生物安全控制造成巨大威胁。养殖小气候是影响养殖收益的关键性因素，环境中的应激因素是疾病发生的主要诱因。新生仔猪适宜的生产温度为27.5℃～31.0℃，随着日龄的增加其机体功能越来越完善，对于环境苛求范围逐渐放宽到14.5℃～23.8℃[2]。猪对环境变化的体感较为敏感，当温度较低或潮湿时，皮肤会吸附空气中的水分，导致体温下降，新陈代谢减慢，影响其生产性能。猪舍中有毒有害气体也会影响猪的生长，生产产生的NH3、H2S、CO、CO2等含量过高会使猪的呼吸道等产生病理性侵扰[3]。因此，良好的设施环境直接影响猪产品的质量，形成一个适宜的小气候条件是生产的迫切需求。

3 环控体系构成

环境控制系统通过对猪舍进行强制通风来实现对温湿度和有毒有害气体的控制，从而为生猪营造适宜的生长环境。机械通风包括正压通风、负压通风、联合通风等模式。中国南方地区的猪场普遍采用负压通风模式，微正压通风模式北方应用较多[4]。环境系统由环境控制箱、温度传感器、风机、水帘、通风窗、加热器及空气过滤系统等组成。

3.1 环境控制箱

控制箱是环控系统的心脏。控制箱通过各个传感器实时监测猪舍内外温湿度、有毒有害气体浓度、光照等环境因素，实时将数据传导到控制系统，并通过比对实时监测值与设定值的区别来控制风机、水帘、通风窗等硬件，从而将猪舍环境控制在适宜范围内，从而为猪群创造舒适稳定的生产环境[5]。部分企业生产的控制箱可连接5个温度探头(室内4个和室外1个)，后台可根据传感器的数值完成设施的温度控制，确保猪舍温度不产生剧烈的变化，减弱温度变化带来的应激作用。环境控制箱实体图如图1所示。

图1 环境控制箱实体图

环境控制箱能够实现下列功能：①控制电热板自动启停。②自动调控风机的切换，均衡使用风机频率，有效保障风机的使用寿命，将舍内温度控制在适宜需求范围，适宜温度如表1所示。③控制风机的开启来控制舍内断面风速，监测猪舍内部温湿度情况，达到通风换气和降低有毒有害气体的功能[6]。④调节室内光照度，满足生猪对光照的需求。⑤控制水帘系统的启闭，实现温控功能等。

表1 猪只生长期适宜温度

3.2 风机

风机是环境控制系统中的动力设备。风机属于常用运转设备，因此选购上需要选择质量上乘的品牌，确保使用寿命较长，工作性能可靠，工作效率高。选购风机可从风量、噪声、镀锌层厚度、转速和功率入手[7]。出于运营成本和通风效果考虑，业主单位往往更在意风量和功率，事实上，选购风机时需要考量风机的各项参数。不同类型风机如图2所示。

图2 不同类型风机

3.3 水帘

水帘又称湿帘，是一种特种纸制做的蜂窝状材料，其工作原理是“水蒸发吸收热量”的物理现象。即水在重力的作用下从上往下流，在波纹状纤维表面形成水膜，流动的空气经过水帘时，水膜中的水蒸发时带走大量的热，使经过湿帘的空气温度降低，从而达到降温的目的[8]。在相对湿度较低地区的夏季，“水帘+风机”是最经济有效的降温措施。目前水帘系统一般都较耐腐蚀、强度高、寿命长，但购置时仍需注意一些小的销售公司以次充好。湿帘波纹角度是空气和水进行热交换的重要条件之一，波纹多为60°×30°、45°×45°交错对置，一般用于负压通风设计[9]，波高常见有5 mm、7 mm和9 mm 3种。为保证猪舍的降温效果，要求空气在通过水帘时有较长时间的接触，设计时要求通过水帘的风速不超过2 m/s。水帘如图3所示。

图3 水帘示意图 图4 通风小窗

3.4 通风窗

在猪舍的密闭环境下，为保证舍内空气满足生产需求，必须对猪舍进行强制通风。通过开启通风窗角度，在负压条件下，能够使猪舍外部空气顺利进入舍内，同时形成一定的流速，确保起到通风降温的作用，同时达到换气的目的，通风小窗如图4所示。

不同类别的猪只对于通风量的需求不同。在寒冷的气候条件下，考虑到猪只需要保暖，通风量主要考虑排除多余的有毒有害气体，可以防止外部冷空气进入猪舍导致温度降低；在温和天气时，通风量的需求有所增加，既要适当通风又要防止温度过高，还要考虑不同类别的猪对于有毒有害气体的阈值；在炎热天气时，猪对通风量的需求较大，必须保证充足的通风，使舍内温度达到猪只的适宜生长温度，防止出现中暑等状况[10]。不同气候条件下各类猪对通风量的需求可参考表2。

表2 不同气候条件猪所需通风率

3.5 空气过滤系统

迫于非洲猪瘟的威胁，现代化种猪场地越来越多使用空气过滤系统，主要目的是为了过滤掉空气中的细小微粒和各类病原及病毒。猪场常见病毒有猪流感病毒(0.080～0.120 μm)、蓝耳病毒(0.050～0.065 μm)、猪圆环二型病毒(0.001 7～0.002 2 μm)、支原体(0.3～0.9 μm)，这些病毒不能以单体形式存在于空气中，必须依附在粒径为0.4～0.7 μm的物体上进行传播[11]。这些病毒一旦进入到猪只体内，就会对机体产生较大危害，有些可以导致猪整个消化呼吸系统功能紊乱，严重的甚至导致猪的死亡。密闭猪舍内，一头猪只感染有可能殃及整个猪舍。空气过滤系统能够过滤掉粒径大于0.3 μm的颗粒物，达到净化空气的效果，过滤系统需基于猪舍通风模式设置[12]。正压通风形成截面风速较小，且运营成本较高，但对围护结构的密封性要求相对较低，正压在北方地区较多。空气过滤系统加大了猪场建设的成本，但生物安全控制效果更好，能够降低病毒侵扰带来的风险，是种猪场越来越重视的环控设备之一。

4 展望

环控设备的应用是建设智能化猪场不可或缺的因素，建设一体化的环控设置设备能有效提高猪的生长水平，降低猪的料肉比，确保养殖户能够获得较好的经济收益。

环控系统的发展态势是物联网技术与机械设备结合，形成的自动的物联网管理体系，通过降低对人的依赖程度，从而提高猪场的生产效率和精准性。国内和国外的部分操作系统过于复杂，设备应用上更期望有简便快捷的操作模式出现，普及到文化水平不高的养殖户上，以期做到操作简单、易学易管理。另外，生猪运输过程中，可采用专人、专车及在线远程监控，实时监测生猪体况，出现生猪应激时便于及时提醒运输人员，防患于未然。猪场设备智能化控制是大势所趋，也是我国现代生猪产业正在经历的一场技术革命，相信我国生猪产业的发展必将掀起一波快速发展的浪潮。