智能猪场环境控制与生物安全规范解析

王怀禹

（南充职业技术学院，四川 南充 637131）

环境条件是关系猪场生物安全的重要因素之一，直接关系到猪场生产水平、经济效益以及猪场的发展生存，也影响猪群遗传性能的发挥、饲料转化效率和猪群的健康，因此猪场的环境控制在养猪业中具有十分重要的意义。随着新一代信息技术与养殖业的深度融入，规模化猪场通过智能环境控制系统实现环境控制，即通过对猪舍内相关物联网设备（除湿机、加热机、开窗机、红外灯、风机、水帘等）的智能控制，传感器采集猪场养殖单元内的环境参数，传输至中央处理器，经过数据处理分析后实现对猪舍内环境（包括温度、湿度、光照、有害气体等）集中、远程、联动控制，从而为猪只提供适宜的环境条件，提高生产效能。在高标准智能化猪场建设中，迫切需要建立基于生物安全相关的一系列规范，保障猪场的生物安全，实现猪场健康可持续发展。

1 智能猪场环境控制软硬件要求

1.1 智能猪场猪舍建筑要求

猪舍应设置在向阳、地势高燥处，每栋猪舍间距不小于12 m，相邻两栋猪舍间应采取风机——风机相对或湿帘——湿帘相对的布局。猪舍内走道、墙壁、吊顶等应平整、光滑、耐腐蚀；风机百叶窗、舍内粪道应能可靠密封。舍内净高度不小于2.3 m。每栋猪舍和每个单元的门应该向外开启。

1.2 智能猪场环控设施设备要求

具备环境检测传感器、自动控制设备及客户端（APP、PC、演示大屏），能通过网络传输终端进行信息收集与管理控制，实现猪场环境的自动化管理。能够通过传感器等自动信息采集设备自动进行猪舍包括温湿度、光照探测、有害气体（氨气、硫化氢、甲烷）及粉尘等的信息采集。根据猪舍饲养阶段的不同以及夏季最大通风量和冬季最小通风量配置有相应数量的轴流风机、水帘、循环风机、湿帘冷风机、侧墙通风窗和吊顶通风窗等，应当实现风机启动、水帘控制等设备控制智能化。每栋猪舍设置一个独立的电源装置为各设备供电，多栋猪舍的智能控制器通过路由器接入同一个管理平台。每栋猪舍配备自动清粪机，或采用尿泡粪工艺，定时清除舍内粪便。猪舍各类传感器设备参数见表1。

表1 猪舍传感器设备参数

1.3 智能猪场系统构成要求

智能猪场环境监测系统主要由采集层、传输层、控制层、应用层组成。采集层一般有空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、氨气传感器、硫化氢传感器，实时采集猪舍内的环境值。传输层主要有无线传输终端，将采集层的数据传输到上位机平台。控制层主要包括温度控制，湿度控制，通风控制，光照控制以及定时喂食，喂水，掏粪等；应用层为用户监控平台，远程监控各舍内的环境情况。

环境控制系统由智能控制系统的控制策略进行调控开关，智能控制器综合温湿度和有害气体的控制策略进行调控，可以采用本地终端或者远程终端对猪舍内环境进行集中管理，实现现场控制、远程手动控制、自动控制三种方式。能根据猪场面积、猪只密度等大数据智能判断猪场环境是否适宜，并根据具体情况，采取相应措施。通过设置环境参数的标准值或值域范围，当超出正常范围时自动报警系统能自行进入预设模式，启动智能化控制系统设定值能调整改变，系统依据设定参数可自动调控相应设备。同时，各调控设备具有手动控制功能，紧急状态下可启动手动控制。系统一旦监控到仪器发生故障、调控设备异常时，应发出报警讯号，并对异常事件进行记录和复位。系统应与其他节点保持相互独立，其他节点失效后，仍可独立运作。

还应建立不同养殖阶段、养殖目标、品种的指标体系和生长环境表达模型与报警机制，实现养殖环境快速获取、环境异常自动预警，设备自动控制，保证适宜养殖环境，保障猪只的正常发育和生产。

2 智能猪场环境变量及监控要求

2.1 智能猪舍温湿度监控

2.1.1 猪舍温湿度要求

猪对环境温度的高低非常敏感，调节体温的能力差。当猪舍内高温、高湿时，猪群会感到炎热，从而采食量下降、生长缓慢、繁殖性能下降。不同生产阶段的猪只温度、相对湿度符合表2 中的要求。

表2 不同猪只温湿度参数要求

2.1.2 温湿度监控

猪舍内新风应从湿帘——百叶进风窗（夏，秋季）或侧墙通风窗（冬、春季）端进入舍内，均匀流向风机端。猪舍内恒速风机、变频风机、水帘、侧墙通风窗、吊顶通风窗等设备通过各个传感器探头采集的环境参数经智能化环境控制系统分析处理后控制设备开合、启停。猪舍内粪便由自动清粪机定时清理，每日不少于2 次；尿泡粪工艺的养殖单元在猪群转出时出粪，或在集粪池达到设定容量上限时出粪。养殖单元在猪群转出后冲洗消毒，并空置5 ～7 d。猪舍内哺乳仔猪、保育猪应设立保温、加温设施。

2.2 猪舍空气卫生与通风控制

2.2.1 猪舍空气卫生指标要求

猪舍空气卫生是猪场生物安全的重要内容之一，维护猪舍空气卫生对于保持猪只健康和提高生产效益具有重要意义。猪舍空气中各项卫生指标不宜超过表3 中的数据。

表3 猪舍空气卫生指标

2.2.2 猪舍通风量和风速

猪舍内的通风量和风速对猪的生长发育有重要影响。通风量通常指每kg 活猪每h 需要的空气量，风速是指猪所在位置的夏季适宜值和冬季最大值，要求养殖单元的进风口应符合定向气流组织原则，进风口不得与另一养殖单元的出风口接近导致污染物传播。不同生产阶段猪舍内各季节的通风量和风速符合表4 中的要求。

表4 猪舍通风量与风速参数

2.2.3 通风控制

1）寒冷天气通风控制。寒冷天气一般气温10℃以下，采用横向通风模式提供必需的通风，通风控制需要符合下列规则。通过设置最小通风量控制通风。不同生产阶段猪只所需的最小通风量参考表5。系统可通过控制通风小窗开启比例控制最小通风量，通风小窗开启比例为栋舍最小通风量占通风小窗全面开启且风机风速最大时排风量的比例。系统也可通过控制风机开启的比例控制最小通风量，风机开启比例为栋舍最小通风量占所有风机排风量的比例。如猪舍内有变速风机，控制系统将控制变速风机提供所需比例的通风量，如猪舍内没有变速风机时，系统将采用周期启动风机的方式提供所需比例的通风量。

表5 横向通风模式下不同生产阶段猪只需要的通风量参数推荐值

2）常温天气通风控制。常温天气一般气温在10℃～20℃，需要提供适量的通风，维持舍内需要的温度，一般采用横向通风模式，通过设置目标温度和最小通风量控制通风。实际温度低于目标温度时，采用最小通风量控制通风，设置参数见表5。实际温度高于目标温度时，通风量为实际温度与目标温度之差占实际温度的比例、温差调节积分部分和微分部分之和。

3）炎热天气通风量设置。炎热天气一般气温在20℃以上，需提供足够的通风，排出多余的热量，同时维持室内温度接近环境温度。需利用湿帘+风机组合，采用纵向通风模式，该模式下不同生产阶段猪只需要的通风量变量值设置见表6。可通过使用水帘降低空气温度，或者提高风速使动物的体感温度降低，不同温湿度和风速下猪只的体感温度参见表7。通风量计算时需考虑风冷效应和体感温度，风冷效应为风冷因子和风速的乘积，体感温度为室内温度和风冷效应之差。风机风速为风机的排风量与猪舍的横截面积的比值。

表6 纵向通风模式下不同生产阶段猪只需要的通风量参数推荐值

表7 不同温湿度和风速下的体感温度

1 台风机理论降低温度为风速和风冷因子的乘积。猪舍进行纵向通风模式时，启动纵向通风时的风速不能设置过低，需根据实际情况调整避免造成猪舍前后端温差过大。纵向通风模式启动温度为目标温度与启动风速和风冷效应参数乘积之和，停止温度为目标温度与停止风速和风冷效应参数乘积之和。水帘启动温度为目标温度、开始温度与启动风速和风冷效应参数乘积之和，停止温度为目标温度、开始温度与停止风速和风冷效应参数乘积之和。

3 结语

随着新一代信息技术的快速发展，猪舍环境监控会变得越来越智能、精准和高效，智能猪场环境监控与生物安全相关性标准、规范也会越来越健全和完善，对促进养猪业健康、可持续和高质量发展具有重要意义。