智能化设备在规模化猪场中的应用

陈 涛 曾勇庆 陈 伟

（山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018）

猪肉在我国肉类消费结构中占比最大，同时也是重要的战略储备物资。目前我国养猪业正处于新冠肺炎疫情和非洲猪瘟疫情的大环境下，消费者对食品安全意识的提高使猪肉的来源备受关注。科技进步推动了养猪业向现代化、集约化、自动化的模式转型升级，目前大多数集约化猪场都是以限位栏饲养为主，采取机械化和半自动化的生产方式。智能化养猪设备的应用，使企业减少了用工成本，降低了劳动强度，解决了集约化、规模化猪场对猪群缺乏充分观察和精细护理的问题。通过利用现代科学技术构建智能化环控、精细饲喂、生产管理、生物安全防控系统，实现了精准养猪，推动了乡村振兴和农业现代化的建设[1]。

1 种公猪管理

猪的繁殖性能受饲喂、查情、诱情、配种技术等因素的影响，提高受胎率不仅需要母猪状态良好，更重要的是需要优良品质的精液。配种分娩率是提高养猪企业生产效益的关键因素，也是追求精细化、流程化管理的关注焦点。常言道“母猪好，好一窝；公猪好，满山坡”，由此可见公猪品质对猪场的产能影响远远大于母猪。

1.1 精液质量检测设备

精液品质不仅是衡量公猪种用价值的重要指标，也是实现目标情期受胎率的重要因素之一。以往精液检测需要在实验室进行，需要购置大量实验设备，大大增加了企业的设备成本。在集约化生产中，很多技术人员由于缺少专业的培训，对精液检测的操作流程不熟悉、不规范，大大降低了精液检测的准确性和高效性，不能及时有效地反馈公猪的信息。精子具有异物凝聚性，对检测环境要求严格，在操作中减少外源性污染和人为因素的影响变得更加重要。

2016年，一种新型的精液检测设备——亿观精估棒，在雨润集团养猪事业部各子公司投入使用。亿观精估棒的检测方法是利用生物微流芯片技术，该技术的出现将精液检测的设备成本从十几万元降至1万余元。亿观精估棒包含IPad mini、光学镜头模块、采样套组（晶片上盖和晶片底座）、定温加热器、光源采样棒等组件，采取纽扣电池供电方式。配合检测设备的应用程序可实现猪精液的快速检测。此外，该应用程序操作简单，实现快速测定精液密度、评估精子活力、稀释份数、估算畸形率等工作。该设备支持记录公猪耳号并通过历史记录生成精液品质曲线，方便生产管理；具有操作便捷、缩短精液检测时间、成本低、便携、云数据、智能化等特点，有利于企业减少用工成本，也有利于建立生产资料数据库，更有利于猪场物联体系的建设。Dini 等[2]用亿观精估棒对野外种马的精液浓度和活力进行检测，并指出该设备为从业人员提供了一套可靠、实用、客观的种马精液数据。

1.2 遥控公猪车

集约化生产导致母猪过度集中，在扩繁场中体现得尤为明显。公猪的诱情工作在生产中具有重要作用，但是寻找并培养一头查情公猪并不容易。工作中的公猪偶尔也会消极怠工，并且夹在 2 个赶猪板之间的公猪总是左顾右盼，减少了与母猪接触的有效距离和时间，影响查情工作的有序进行；同时，长时间和长距离的走动，会促使公猪产生厌倦和过度劳累，且减少诱情公猪的使用年限；此外，频繁驱赶公猪既不利于延长公猪的使用年限，也不利于饲养员的人身安全，更不利于动物福利的提高。

遥控公猪车的前部有动态金属挡板并可调节角度，中部由接收器、电源、充电插口、栏杆等部件组成，后部为可根据猪只大小调节的栏门，底部由驱动轮、电机、导向轮等部件组成。通过遥控器上的按键实现远距离操控公猪车，完成前进、后退、加速以及暂停等动作。目前，在天邦汉世伟各公司新建的万头基础母猪繁殖基地，大量遥控公猪车的使用不仅解决了诸多难题，还提高了公猪的人均饲养量和诱情效率。此外，遥控公猪车同样可在后备母猪舍使用，一方面节约后备母猪诱情工作的人力资源，另一方面可以避免公猪爬跨后备母猪而造成肢蹄病的危害，提高后备母猪利用率。

2 群饲管理

猪是一种具有社会行为的动物，在群养状态下会产生等级冲突，处于次位等级猪的饲料利用率会大打折扣，争抢产生的外伤更容易引发细菌性疾病，在规模化、集约化的趋势下给群养群饲的管理带来了巨大挑战。

2.1 母猪群养管理智能化

采食量直接影响母猪的体况，营养摄取不达标容易导致母猪激素分泌紊乱，进而影响母猪的正常发情和排卵。群养状态下的母猪更接近自然环境，母猪的相互交流、爬跨会促进发情，缩短断奶到配种的间隔，缓解母猪生存压力，肢蹄病较少，进而促使年产胎次提高，扩大生产效益[3]。少喂多餐的饲喂模式可以刺激母猪产生采食行为，避免因加料过多而使其产生厌食行为，可以有效地避免饲料浪费，提高饲料利用效率。1974年，荷兰的Nedap公司在全球率先将无线射频技术（RFID）与牧场管理融合，研发出使用灵活的Velos系统，开启了母猪群养群饲智能化的新篇章。Velos系统可分为母猪群养系统、母猪独养系统、种猪性能测定系统和育肥猪分栏管理系统。系统的多样性意味着设备的多样性，按用途可分为单体饲喂站、分离饲喂站、自动分离器、发情监测站、种猪性能测定站和单栏母猪饲喂器。Velos系统具有拆卸简单、使用年限长、便于维修和更换配件等优点，配合群饲模式，从侧面减少了企业固定资产的开支。梁龙华等[4,5]通过观察妊娠母猪在限位栏和Velos静态群养系统的行为学特性的差异性，分析并指出妊娠母猪产生刻板行为的频率在Velos静态群养系统中得到了有效降低，符合猪的生物学特性。

2.2 生长猪群养管理智能化

电子耳标（RFID）是每头猪的通行证，包含了猪的配种日期、分娩日期、胎次、日龄、免疫程序、生长曲线、上市时间等信息。异常猪只一旦经过无线射频感受器，系统会自动报警，配合喷墨器标记目标猪只，便于进行防疫、护理、配种等生产工作的开展，有利于提高远程监控的管理水平。任意终端（计算机、手机）在网页登录账号便可以对猪群和设备进行远程管理和监控，不仅方便快捷，还有利于保障数据的安全性。饲喂站可以用秒作为单位自定义开关门、进入、等待和离站解锁的时间，使管理更具人性化、精细化。电子扫描棒（V-scan）作为对电子耳标进行信息采集的设备，实现了移动设备、动物、固件物联化的有机结合，有利于精细化管理的进步，大数据的融合不仅提高了数据反馈的时效性，还可以加快品种选优选育的进程。

智能化饲喂器可以根据猪的生产阶段制定不同的饲养曲线，有利于减少因人工喂养或过渡换料对保育猪和育肥猪造成的应激[6]。智能化饲喂器还可以促进商品猪在保育阶段的生长发育，提高平均增重和饲料利用率，降低料肉比和饲料浪费[7]。感受器识别猪只的电子耳标（RFID）后通过栏门的开合，将猪只隔离，实现单独饲喂、精准给料，避免群养状态下猪只等级位次冲突对采食行为产生的影响，也减少了争斗引发的细菌性疾病。在育肥舍，通过电子称重器与自动分离器结合，实现按体重智能分群，提高整体均匀度，通过大数据分析可实现上市时间的预估，缓解销售猪只合群时的应激，避免影响屠宰肉质。智能化饲喂器的触碰感应给料功能，为育肥阶段的商品猪提供了全天候不间断供料，提高采食总量并减少浪费，是提高经济效益的必要条件[8]。

3 猪群健康管理

最大化的生产性能需要猪群长期维持健康状态，规模化、集约化的发展使管理者在生产中更加注重对疾病的预防。群体健康需要做到对易感动物的精准治疗和风险评估，提高猪群的抗病力和耐受力有利于减少细菌性疾病的发生，加强猪群的健康管理有利于实现生产性能的最大化。

3.1 体温检测设备

在生产中，检测猪的体温是每天必不可少的工作，通过饲养员巡栏时对猪体温的测量发现问题猪只，规模越大越费工费时。水银温度计曾经是必不可少的体温检测设备，具有体积小、方便携带、成本低等特点。但水银温度计的使用却非常繁琐、浪费时间、需要简单培训并且不利于生物安全防控，尤其通过直肠检测体温很容易传播病毒和细菌性疾病。便携式红外测温枪具有体积小、操作简便、测温迅速等特点，缩短了繁琐的检测工序和等待时间，还能实现对猪只的零接触，降低了测温过程中对猪只产生的应激，提高了动物福利待遇。吴丹等[9]指出通过红外热成像仪检测猪只体温可提高发热猪只的确诊率，应用于集约化、规模化猪场中会更精确。通过与即插即用的手机热成像相机和相关应用程序的配合，可标记特定猪只，实现迅速、高效的体温检测。秦永孝等[10]通过红外测温技术和无线射频技术实现了对群养母猪体温的智能监控，指出大数据的搜集和分析有利于生产管理的良性决策。

3.2 猪群免疫设备

免疫工作直接影响猪群的抗体水平和免疫力。免疫器械的进步，提高了群体免疫的效率。在散养户猪场的免疫工作中使用最多的是带有刻度调节的金属注射器，集约化猪场使用最多的是连续注射器，虽然连续注射器提高了一部分产能，节省了工时，但这些注射器具有以下缺点：金属针头回收利用程序繁琐费时；金属针头易折断、打“飞针”影响免疫效果；造成更多生物安全隐患；产生动物和员工被刺伤的风险。

海博莱（HIPRA）公司研发的智能化无针注射器，通过结合无线射频（RFID）技术实现免疫自动化、智能化和程序化，使防疫人员不需要太多的专业知识也能轻松使用。应用程序的研发使智能化无针注射器在云端和移动端实现了防疫接种的可追溯性以及免疫效果的可视化，有利于提高操作人员的责任意识。此外，智能化无针注射器减轻了针头对猪只的应激、避免了金属针头的浪费等问题。陈鑫等[11]认为无针注射器比传统注射器在疫苗注射时更能减少猪只应激因子的分泌，从改良防疫技术的方面不仅改善了动物福利和免疫检测，还能提高猪群的健康度。

4 环境控制与管理软件

决定猪场盈利水平的影响因素很多，如饲料品质、管理水平、猪舍环境、遗传因子等因素的相互作用。当前，在新冠肺炎疫情和非洲猪瘟疫情的大环境影响下，对猪场经理人的考验是如何快速做出正确的决策，环境控制与数据相结合更有利于猪场的稳定生产和决策分析。

4.1 环境控制

分娩舍对环境要求严格且复杂，管理不善易导致哺乳仔猪流行性腹泻的频发，哺乳母猪与仔猪的最适温度相差悬殊，且哺乳仔猪具有生长速度快、抵抗力差等特点，对温湿度颇为敏感，环境的控制在产房中显得尤为重要。智能化环境控制系统可以设置不同的温度曲线和通风模式，能够满足不同猪舍对环境的要求；还可以通过控制光照时间，促进母猪的正常发情，避免“长明灯”影响母猪的睡眠时间，同时可以节约电能。

无论多么优秀的猪种，其生产意义和价值终将在育肥阶段得到体现，温湿度的恒定改善猪的采食心情，进而影响料肉比等生产性能，集约化程度下没有适合猪群的环境，就不会拥有最低的料肉比。安装环境控制设备的猪舍相对传统猪舍，猪舍环境指标更稳定，育肥阶段的料肉比也会显著降低，减少了饲料浪费。适宜的温湿度会减少疾病的发生，尤其是分娩舍，哺乳仔猪在低温高湿的情况下容易发生腹泻，哺乳仔猪的死亡率与落地成本呈正相关。智能化环控猪舍具有空气清新、有害气体含量低、可吸入粉尘少等优点，不仅猪群健康得到改善，生产人员更不易患有相关职业病。恒温恒湿状态下，群养猪只不会造成栏舍脏乱的现象，有利于育肥猪的采食行为、排泄行为和睡眠行为的定位。

4.2 猪场应用办公软件

谁掌握更多的数据，谁更有话语权。大数据时代下，养猪相关的软件层出不穷，有适用于生产一线的，有适合企业决策和生产管理的。生产实践中产生的问题，往往都是从数据分析中得出答案。通过猪场应用程序在移动端的记录、上传，减少了数据反复抄写产生的错误，避免了重复工作，缩短了技术人员额外的工作时间。应用程序的普及，可以让猪场的每个员工都参与到生产数据的采集工作，促进员工对企业的归属感，有利于缓解养猪企业人才缺乏和技术人员外流的处境。

生产数据反映了养猪场的生产效率，生产效率决定猪场的盈亏，及时掌握和分析数据动态才能更早地发现问题，采用大数据分析可对生猪的疫病进行有效防控。胡甜等认为养殖系统软件解决了规模化猪场管理方式落后的问题，生产资料的可追溯性充分保证了消费者的知情权。猪场办公软件促进了养猪业向标准化、数据化、高效化、细节化的快速发展，为企业的现代化管理提供了可靠的支撑，办公效率和数据分析能力得到提升，提供精准决策达到迅速且高效规避风险的目标。

5 智能化设备与现代化管理的融合

智能化是中国养猪业未来的一种发展趋势。智能化设备虽然解放了生产力，但猪场的生产仍然离不开人的运营和维护，因此，在猪场更加突出了管理的重要性。由设备取代劳动力，可以使技术人员更专注于提高生产力。

智能化通过技术改良实现了经济增长集约化发展，同时，又受硬件设施和人才的制约。智能设备普及的同时，对从业人员的素质要求也在不断提高。智能化设备提高了生产管理效率，对养殖企业的技术力量和资金周转的要求也会更高，因此，人员的培训和设备的维护将是未来畜牧机械发展的一个重要方向，这将有利于带动智能化设备研发和创新的积极性。

一个猪场，员工的素质往往决定了生产水平的高低，作为管理者应充分考虑到员工的需求，在有限的条件内最大化员工的权益。养殖企业管理模式也应与时俱进，采取先进、科学的生产流程，大胆改革创新休假制度，提升员工福利待遇，吸引更多青年人才助力生猪产业的健康可持续发展。

6 结语

非洲猪瘟疫情的发生，加速了我国生猪产业的转型升级，提高了生物安全防范的等级。加之新型冠状病毒肺炎疫情的发生，使消费者更加关注动物蛋白生产的安全性和可追溯性。通过智能化设备将数据、动物以及肉制品有机融合，有利于实现养猪业物联网建设。培养现代化从业人员、加快产学研结合，让养猪业与数据化、智能化充分结合，有利于实现我国从养猪大国到养猪强国的转变。