生猪智能化精准饲喂系统发展现状及展望

李常营 ，郑玉倩 ，曾 兵 ，王长生

（1.西南大学动物科学技术学院，重庆 荣昌 402460；2.重庆大鸿农牧机械有限公司，重庆 荣昌 402460）

生猪健康养殖对养猪业的发展起着至关重要的作用，尤其近10年来，越来越多的行业人员关注着生猪养殖过程中的环控设施设备、全自动饲喂设施设备以及自动化、智能化的个体识别、精准饲喂技术的发展，以期提高生猪健康管理水平、提高生产效益。众所周知，生猪养殖业是我国农业中最重要的产业之一，无论是从出栏量还是猪肉消费量上进行统计，我国生猪养殖量和猪肉消费量都是世界第一。但是，我国的生猪生产性能处于较低的水平、饲料原料紧缺、人工及饲料成本较高[1]。因此，提高生猪生产性能和改善养殖条件是养猪人持续不断追求的目标。近年来，随着物联网技术的不断发展，我国畜牧养殖设施化、规模化的比例显著增加。特别是随着生猪智能养殖设备的不断出现，生猪饲喂技术开始呈现出智能化、精准化、信息化趋势，据已采用智能饲喂设备的猪场统计，智能化精准饲喂设备可以提高猪的生产性能和使用寿命、减少饲料浪费、增加养殖企业的经济收入、提高生产效益[2]。不仅如此，养猪业发展趋势还表现为自动化、智能化，生产管理数据化、操作可视化、标准化[3]。近年来，我国的生猪智能饲喂系统研发不断取得新成果，但是我国与欧美等发达国家相比仍存在很大的差距，比如在母猪饲养与管理方面还有很大的改进空间[4]。因此，了解和熟悉国内外生猪智能化精准饲喂系统的发展是必要的，尤其是对我国生猪智能化精准饲喂技术的提高是有所帮助的。

1 智能化精准饲喂系统

精准饲喂的概念提出较早，随着技术革新，目前的智能化精准饲喂系统可以达到对生猪的生长、繁殖、健康等数据的管理；工作原理是由作为控制中心的计算机软件、作为控制终端的饲喂器和作为中间媒介的传感器组成，传感器可以获取猪的相关数据并将数据提供给计算机，通过计算机的计算和处理后下指令给饲喂器工作，进行精准下料[5]。

2 国外研究现状

国外一些发达国家在生猪养殖领域研究较早[6-7]，大部分养殖场都采用了智能化饲喂技术。目前，国外常见的智能化饲喂系统如下所述。

2.1 Nedap Velos 智能化母猪管理系统

荷兰Nedap公司开发的睿保乐（Nedap Velos）智能化母猪管理系 统 包 括 Nedap ESF、Nedap FF、Nedap Sorting和Nedap PPT四大类，通过使用该系统，母猪PSY可达到24头以上，其使用寿命平均增加1～1.5年[8-9]。其中，群养管理系统包含饲喂系统、发情鉴定系统和智能化分离系统三大部分[10]。

2.1.1 饲喂系统

母猪进入饲喂系统后，通过传感器识别母猪佩戴的电子耳标并记录每头母猪的相关信息，能够对大群饲养中的个体猪只进行精准饲喂，下料系统根据不同母猪的情况确定其下料量，避免饲料的浪费从而降低了饲料成本，进一步提高了母猪使用年限及生产性能[11]。

2.1.2 发情鉴定系统

通过扫描耳标的方式，每只佩戴电子耳标的母猪都会被详细记录其活动情况，通过数据传输将数据传入发情鉴定系统。发情鉴定系统根据母猪与公猪之间交流的次数和时间，根据内置的判定标准从而判定该母猪是否发情；该系统在节约人工成本的同时提高了劳动效率，从而降低了饲养成本[12]。

2.1.3 智能化分离系统

母猪在采食结束后，由于系统的机械结构设计猪只无法躺卧将会自行离开饲喂系统。分离系统通过使用不同的颜料将患病的、发情的、需要疫苗接种的、临产的、需更换电子耳标的特殊母猪分离出来；不同颜色的标记可以使饲养员节约时间，降低了劳动力成本[13]。

Nedap Velos智能化母猪管理系统除了精准饲喂、发情鉴定、智能化分离外，还可以实现自动报警、数据传输等功能；适用于中、大型养猪场。

2.2 Gestal智能化母猪饲养管理系统

加拿大JYGA公司生产的Gestal智能化母猪饲喂管理系统，具体包括Gestal 3G妊娠母猪群养系统和Gestal F2哺乳母猪自动饲喂系统两大类。

2.2.1 Gestal 3G妊娠母猪群养系统

Gestal 3G是针对妊娠母猪群养开发的一款饲喂系统，3～5台饲喂器可饲喂16～22头母猪。在结构上，进出口及通道高度融合、占地面积少、安装与移动方便[14]。Gestal 3G饲喂系统符合动物福利要求，使母猪有一定的活动空间，减少采食时猪只的争斗；因系统结构简单而使设备成本降低[15]。

2.2.2 Gestal F2哺乳母猪自动饲喂系统

Gestal F2是针对哺乳母猪单体开发的一款饲喂系统，该系统可以根据母猪的泌乳期、产仔数、胎次、产仔日期等相关数据通过内置的饲喂曲线进行精确投料量。母猪1 d之内可以进行多次饲喂，每次的饲喂量较小，体现“少食多餐”饲喂特点；通过“少食多餐”的方式能够确保母猪的采食量、母猪的泌乳能力最大化、提高仔猪断奶重和成活率[16]。Hall猪场在使用Gestal饲喂系统后认为该系统是管理哺乳母猪的好工具，可以提高母猪采食量、优化母猪体况，提高母猪繁殖性能[17]。梁龙华等[18]试验表明，与人工饲喂相比，在生长性能方面Gestal饲喂系统能够改善母猪生产性能，其具体表现在增加母猪采食量、减少背膘损失；在繁殖性能方面该系统能够提高母猪繁殖性能，其具体表现在增加断奶仔猪头数、增加21日龄断奶窝质量和21日龄断奶质量、缩短断奶配种间隔。

Gestal智能化母猪管理系统适用于哺乳母猪、妊娠母猪等，该系统提高了系统的信息化水平，但母猪福利仍有待提高，其生产成本相对较高[19]。

2.3 Compident 智能饲喂系统

奥地利Schauer公司研发了不同饲养模式下智能饲喂系统，包括两种：一种是针对动态饲养模式研发推出的Compident VII，另一种是针对静态饲养模式研发推出的Compident Smart智能饲喂系统。

2.3.1 Compident VII动态饲养模式

Compident VII为母猪智能动态饲养模式，该模式由多台饲喂设备，分离设备、发情鉴定设备组成，比较适合在200～800头母猪的养猪场内使用[15]；出口区域的缓冲区和离开时的加速传感器保证对母猪进行安全有序的饲喂；喂料槽一次储存量就可饲喂30头母猪，每天仅需上2～3次料即可。避免母猪间的打斗，有利于母猪健康，达到群体动态平衡，提高了设备利用率和管理效率、减少了猪只在转舍时产生的应激[20]。

2.3.2 Compident Smart静态饲养模式

Compident Smart为母猪智能静态饲养模式，为保持群体内部的稳定将生产周期一致的母猪放在同一组群，该模式只有一台饲喂设备，适用于800头以上大型养猪场使用；该饲喂方式优点是便于饲养管理实现整群“全进全出”、方便栏舍清洗消毒和管理、对母猪进行有效的管理；避免疾病传播、减少打架和流产、利于母猪健康；静态群养模式比动态饲养模式容易管理[21]。

2.4 Callmatic 2母猪群养管理系统

Callmatic 2母猪群养管理系统由德国Big Dutchman公司研制，是一种适用于群养母猪的系统。该系统由计算机控制，将每头母猪的体况和进食量相关联，以达到精准饲喂；保证了母猪生产效能最大化，提高了产仔数[22]。该系统采用模块结构设计适用于不同养殖场，运输方便；系统有额外的饲料添加剂料箱，有专门训练后备母猪的控制系统；采用“少量多次”的饲喂模式，避免了饲料浪费的同时保证了母猪采食量最大化，其单套饲喂量可以达到60头[23]。

2.5 TEAM全自动母猪饲喂系统

TEAM母猪电子饲喂管理系统是一款适用于妊娠母猪、群养状态下的饲喂系统，由美国奥斯本工业有限公司研发，相对于传统的定位栏其可提高母猪的分娩率和降低淘汰率[24]。该系统主要通过物联网技术控制母猪进食量，使得饲喂更精确；系统不仅可以记录猪舍日常产生的数据，而且具有简单的分析功能。

3 国内研究现状

国外研发的智能化精准饲喂系统虽然技术成熟，但其设备较贵、使用条件也苛刻，我国许多养殖企业难以负担昂贵的费用，同时面临着应用的难题[4]。因此，我国相继研发出适合我国养猪业的智能化精准饲喂系统。

中国农业机械化科学研究院所属的中机华丰科技有限公司研制出ZWZ50C型母猪电子饲喂站，该设备适用于妊娠母猪群养。该饲喂站包括精准饲喂、智能分离、栏体三大模块，创新之处在于将入口门设计成双侧入口，使得分离区和饲养区母猪隔离时共用一台饲喂器。但该系统缺少配套的发情监测设备和疾病诊断设备[23]。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所熊本海等[25]研制出哺乳母猪精准饲喂下料控制系统，适用于大、中、小型的种猪场；该系统通过控制电动杆与嵌入式系统的协同工作，获得稳定的下料量；该设备操作简单、精准下料、成本低。

郑州大学代林波等采用机械领域内虚拟样机技术，设计出一款实现母猪个性化差异精准饲喂的设备，该设备解决了下料不结拱、不堵塞、定量精准的问题，为机械学方法在养殖场应用奠定了基础[26]。

方东阳等采用了可管理模块的方式设计了一款母猪精准饲喂设备，该设备相比较其他设备的优点在于，下料控制更加精确、改善了设备性能、延长了设备的使用寿命；该设备同时解决了结构不合理、饲喂方法不科学等问题；其推广后可以有效促进养殖业发展，提高经济效益[27]。

华中农业大学史利军等采用计算机、自动化控制和无线通信等技术，制造了一款智能化饲喂系统，该系统适用于群养模式下妊娠母猪管理；此系统使用简单、价格低廉；因此，便于在我国智能化猪场进行推广[15]。

南昌大学王京威[19]设计了一款基于4G网络的妊娠母猪精准饲喂远程监控系统，系统分别由母猪精准饲喂系统和猪舍温控系统两个系统组成，以PLC为主控制器，4G网络为桥梁，利用亚控组态王为系统搭建上位机界面，模糊控制理论制定饲喂和温度调控策略。该系统解决了母猪精准饲喂系统存在的自动化、信息化不足的问题，提高了猪场信息化、自动化水平、改善了母猪生产环境、提高了猪只生产性能、增加了猪场收益，为我国实现无人养殖奠定了基础。

重庆美特亚智能科技有限公司开发了一款母猪精准饲喂器，该饲喂器能省工省时，严格执行饲喂曲线进行精准饲喂，最大程度发挥母猪生产性能，所有设备使用无线通信，并且支持物联网平台接入。

4 智能化精准饲喂系统优点及缺点

智能饲喂相比于传统养殖方式的优点是：提高社会经济效益、提高养殖效率、降低人工成本、提高工作效率和劳动舒适度；提高母猪生产效率，有利于疾病的防范、控制和治疗，保证仔猪健康、提高仔猪的断奶率、促进了喂养环节的专业化和自动化[28-30]。

但在具体应用时也存在一些技术问题，比如应用起点高、理论研究薄弱、对生猪体况的健康识别落后，尤其国产系统如精准饲喂系统需要养殖操作人员有一定的技术、适用于一定规模化养殖场、在应用时需要大量的试验研究和验证[30]。精准饲喂技术在饲养信息获取阶段的抗干扰能力有待加强、饲料配方精准性有待提升、智能饲喂设备智能化程度有待提高[30]。

5 总结与展望

生猪智能化精准饲喂系统在国外发达国家广泛使用，而我国使用智能化精准饲喂系统猪场比较晚也比较少，因花费成本较高，一般是大型养殖猪场从国外引进[21]。我国生猪智能化精准饲喂系统目前处于起步阶段，对精准饲喂系统技术研发较少，国产设备的结构处于跟踪模仿阶段。我国设计的智能化精准饲喂系统与国际主要产品相比有不少的差距，不过越来越多的设备生产厂家进入研发阶段，不断革新开发适合中国猪场的精准饲喂系统。除此之外，设备制造企业与生猪养殖企业应加强融合，针对关键的技术进行联合攻关，进一步研发出成本合理、精准、高效、智能的饲喂系统。