猪场巡检机器人技术及在大数据挖掘中的作用

张 护，孔凡勇，陈永军，赵天永，龙彦蓉，李俄然，高培育，聂 敏，马振峰，高 雅，王 黎

（1.红河州畜牧技术推广站，云南 蒙自 661199；2.昆明尚霖科技有限公司，云南 昆明 650000；3.个旧市锡城街道农业综合服务中心，云南 个旧 661000；4.红河州动物卫生监督所，云南 蒙自 661199；5.蒙自市新安所镇农业综合服务中心，云南 蒙自 661199；6.蒙自市动物卫生监督所，云南 蒙自 661199）

农业机器人是一种新型的智能农业机械装备，是人工智能监测、自动控制、图像识别技术、环境建模算法、感应器、柔性执行等先进技术的集合[1]。在5G浪潮之下，当今中国生猪产业迎来了弯道超车的新机遇。特别是发生非洲猪瘟疫情以来，信息化、智能化进一步撬动着粗放式、低效率的传统养殖业向知识型、技术型、现代化的高效畜牧养殖业转变。通过大数据、云计算、物联网等技术与智能感知、识别的融合，大幅提升了饲养效率[2]。养猪业因为工厂化程度高、设施设备先进、母猪生理的强规律性等，将率先实现智慧化养殖并从中获益。智能巡检机器人在养猪业中的应用，带来的预期效益尤其令人振奋。文章以北京小龙潜行科技有限公司研发的智能巡检机器人“守望者”为例，介绍巡检机器人技术和接入畜牧业信息化管理平台的意义，希望以此推动全州800余家规模猪场智慧化养殖更进一步。

1 智能巡检机器人的主要硬件组成

整个机器人集成了动力装置（轨道终端安装无线充电仓，实现无线充电）、深度摄像头和广角摄像头等硬件设备（图1），主要以在猪舍内架设工字型轨道，机器人系统沿轨道进行猪只巡检扫描来获取需要的数据，整个过程与猪只零接触。研发人员可以根据猪场的不同需要进行软件系统的深度集成开发。

2 智能巡检机器人解决的主要问题

目前，巡检机器人“守望者”主要集成的功能模块包括了全流程盘点系统、智能巡检系统、母猪精准饲喂系统、肥育猪生长管理系统和智能环控系统等，但不限于此，通过不断深入的软件开发和硬件集成，更多功能会不断面世，更多猪场实际问题会得到解决。

2.1 全流程盘点系统解决的问题

通过全流程盘点系统，可以实现猪场生物资产的方便管理，减少猪场内勤人员对在栏猪只的定期盘点（包括群养栏的猪只、进出通道的猪只等），减少因企业财务人员定期进场做生物资产盘点所增加的生物安全风险和进场环节中长时间的隔离造成财务人员工作时间的浪费等（图2）。其功能的实现主要依靠耳标识别、图像盘点和视频盘点3种，适用于后备、妊娠、哺乳、保育和肥育在栏猪只及通道中的猪只。

2.2 智能巡检系统解决的问题

通过智能巡检系统解决人工巡检占用场内工作人员大量时间、巡检信息多易出现疏漏、巡检人员频繁进出猪舍易引起生物安全隐患、猪只休息时间巡检造成应激等问题。其实现的功能主要包括自主选择巡检生产区域，自主定期、定时巡检；区域精准异常监测，观察留档，实时预警、处置等（图3）。例如，根据算法，发现猪只扎堆取暖或玩水，发出猪舍温度低或高的警报；根据猪只弓背咳嗽，发出猪只呼吸系统出现问题的警报；根据猪只瘸腿、跛行发出猪只运动系统出现问题的警报等。

2.3 母猪精准饲喂系统解决的问题

通过母猪精准饲喂系统解决饲喂策略维度单一，仅依据母猪的体况制定策略，不能综合考虑环境因素的问题、人工评定体况效率低下的问题、饲喂量调整周期过长和人工方式难以及时调整的问题等。系统可以给出行业公认的经典推荐，客户可根据自身实际个性化设置饲喂策略（图4和图5）。例如小龙潜行基于权威院士专家团队开发的Feed SaaS大数据平台，可帮助养殖企业精准地迭代配方，降本增效。

2.4 肥育猪生长管理系统解决的问题

肥育场的布局往往比较分散，尤其是现在发展较为广泛的“公司+农户”养猪模式，从而导致养殖企业难以对这些生物资产进行有效管控。肥育猪生长管理系统正好解决了精准把控肥育猪的生长速度（图6）并及时干预非正常猪群，提前为各个肥育场做销售计划实现批次化销售，与屠宰场、购猪客户形成稳定合作关系乃至提高溢价等。其实现的功能主要包括肥育猪的生长性能追踪预警（日增重、日采食量、料重比等）、体重均匀度追踪预警、销售预测等，也可以闭环应用在后备母猪培育阶段，做到调控合理的初配体重、日龄。

2.5 智能环控系统解决的问题

目前的猪场对温湿度监测往往以单点数据为主，对猪舍氨气、光照强度等的监测一般均无法做好。借助巡检机器人的平面巡视功能，智能环控的数据实现从点到面的跨越，帮助猪场更深入、全面地监测环境参数。结合环控设备的调控软件接口，可实现对猪场环境的智能管理，从而实现对氨气和光照强度等的数字化监测。结合其智能测重功能，也可实现基于猪只体重的精细化智能环控。

3 对接信息化管理平台实现大数据挖掘

规模养殖场的存出栏变化是行业管理部门非常重视的基础数据之一，但行业内目前针对绝大多数规模养殖场的数据收集仍然以人工收集填报为主，人为因素多，不利于真实情况的掌握和对市场的及时研判。红河州规模猪场仅母猪存栏数量就超过8.6万头，将机器人采集的数据处理后接入红河州开发的畜牧业发展信息化管理平台，形成全州母猪大数据，可进一步做到全局、动态、准确挖掘利用相关数据，有利于统筹调控和趋势研判，实现数据预警等功能。例如，根据母猪在栏和淘汰大数据变化预判市场走向，根据背膘等数据分析母猪品种、营养、体况之间关系等。

4 结语与展望

我国养猪业的粗放型模式一直是养殖业发展的痛点。随着养殖业人工成本、资源成本的不断攀升，粗放型的散养模式不断暴露出来的疫病防控和管理风险，精准饲喂、精准管理需求的攀升等，利用机器人自动采集、大数据计算、云计算管理等从根本上解决数据准确性问题和管理问题的智慧化养殖将成为提升养殖企业判断和决策的利器，有望打破我国一直以来养猪规模大、但效率较低的瓶颈问题。

巡检机器人系统在高压输电线路[3]、钢铁企业电缆隧道[4]、危化品仓库安全[5]、海上无人井口平台[6]等领域研究较多。在畜牧养殖方面，曾志雄等[7]为使巡检机器人适应规模化猪场过道狭窄、道路纵横多的特点，设计了一款适合在规模猪舍环境内进行自主机器巡检作业的底盘结构；连京华等[8-10]设计了一种具有自主移动和自动避障功能，并搭载舍内环境指标监测、家禽体温检测、家禽声音监听、家禽行为监视以及病死禽定位等多项功能模块的巡检机器人。相关内容以地面巡检机器人为主，除此之外，国内少有养殖用巡检机器人的报道。

在母猪饲养管理方面，我国大部分母猪场仍然以限位栏饲养妊娠期母猪为主。母猪妊娠期位置的相对固定、强规律性生理周期、强规律性料量变化曲线等，使巡检机器人很容易介入各项指标测定从而进行更加精细化的饲养管理。因此，母猪饲养率先使用巡检机器人有很大优势和重要意义。

2021年6月8日，农业农村部信息中心向全国通报推介了2021数字农业农村新技术新产品新模式优秀案例[农信息（2021）11号]，其中红河州畜牧技术推广站联合昆明尚霖科技有限公司提出了“畜牧业大数据服务平台的构建与实践应用”技术，北京小龙潜行科技有限公司、牧原食品股份有限公司分别提出了“猪场轨道巡视机器人技术”和“信息管理系统及自动化巡检预警技术”。目前，我们通过华为公司牵头，已经和北京小龙潜行科技有限公司在巡检机器人数据采集与畜牧业大数据服务平台对接方面进行了相关探讨，相信不久的将来猪场巡检机器人将广泛应用于全州各大猪场特别是母猪场智慧化管理，而行业管理部门在推进畜牧业大数据服务方面，借助机器人技术打通养殖业大数据物联网最后一公里，进一步提升服务和全局把控能力也指日可待。