智慧猪场的建设与应用

章红兵 陈立平 郑志浩 朱剑军

（1金华职业技术学院，浙江金华 321007；2浙江金华乌啦乌两头乌产业发展有限公司，浙江金华 321000；3北京农信互联科技集团有限公司，北京海淀 100089；4中润农牧科技 (浙江)有限公司，浙江金华 321000）

传统集约化养猪生产存在因工人自身素质的差异而难以保持生产过程的标准化操作、因人员变动或工作过程中人员频繁出入猪舍而导致管理和疫病控制难度加大等多种问题。21世纪以来，规模化猪场借助5G、人工智能等高科技，大力发展智慧猪场[1]。“智慧猪场”是指利用射频识别(RFID)、无线传感器网络(WSN)、现代信息3S技术、云计算(Cloud Computing)、大数据(Big Data)、物联网(Io T)、第5代移动通信技术(5G)、区块链(Blockchain)和人工智能(AI)等技术，融合猪场生产管理和疫病防控，对猪乃全生命周期进行快捷、高效监控，实现了养猪生产的数字化、可视化、可控化，提高了养猪场的精细管理能力和有效管理水平。目前，我国大部分猪场智能化水平比较低，生产过程盲点多，缺少生产数据监测，数据无法及时呈现，数据统计分析不全面等，很难精准找到生产中存在的问题并针对性地解决[2]。浙江金华乌啦乌两头乌产业发展有限公司的乌啦乌两头乌国际牧场在建场之初就将现代信息技术、数字技术装备与现代养猪技术深度融合、系统集成与综合运用，建成了智慧猪场。通过分析智慧猪场的建设内容和应用效果，以期为养猪企业建设智慧猪场提供理论依据。

1 智慧猪场建设内容

1.1 智能环境控制

运用IoT技术对温度、湿度、风速、光照、静压、二氧化碳、氨气、硫化氢、噪声、粉尘等影响猪乃生长环境的因素进行感知、监测，以Wi-Fi、5G等技术将这些环境参数传输到管理平台，中控系统实时对这些参数进行计算、分析，并自动调节和控制相应的定速风机、变速风机、喷淋系统、加热器和排污等设备，为猪提供适宜的环境，满足猪的福利，保证猪群健康[3]，降低人力成本，最大限度发挥猪的生产性能，提高猪场经济效益。以上所有过程信息都直观地显示在管理者电脑、手机等监测设备终端，便于管理者对获取到的监测数据实时查看、快速有效应答，并根据使用情况定期校准，提高管理效率和效能[4]。另外，如果监测到的环境数据超出预先设定的上限，系统会自动发出报警，以便管理者及时启动应急预案，避免意外事故的发生。

1.2 智能行为监测

通过视频、音频、红外摄像、定位信息采集、猪脸识别等技术手段，对猪乃身体状况和行为进行实时识别，对采食、姿势、运动轨迹、运动状态、体温、体重、排泄、发情等进行智能巡检[5,6]，对巡检到的数据进行提取、处理、分析，进而判断其行为、生理和健康状况[7]，为疫病防控和生产管理提供精准数据支撑，确保生猪养殖健康高效，提高猪的生产性能。

1.3 智能饲喂系统

以智能供料设备为基础，以软件控制系统为核心，通过智能识别、称重、运动等信息的采集及其数据运算、处理、传输和饲喂器智能控制，结合猪的品种、饲养模式、营养配方等相关数据库，饲料余量监测，饲喂绩效分析，实现定时定位定量精准供料，达到不同生理状态、不同生长阶段、不同繁育性能猪乃对营养的智能化管理及精准控制，保证不同猪乃采食的需求，减少饲料浪费，降低人工成本，减轻猪群应激，提高生长和繁殖性能、饲料报酬和经济效益。

1.4 人员智能洗消系统

全自动智能化人员进出人脸识别、自动门禁、超强吸力电磁门锁、红外探测感应开关定位、人员进场自动洗消。洗消模式采取通过门禁设备来控制人员在洗消区内的停留时间，通过感应设备确定人员在洗消区的位置。即：人员脱去场外服装(脏区)→走进冲洗消毒区域(灰区)→场内出口门立即自动锁住→冲洗消毒规定时间→场内门自动解锁→走出冲洗消毒区域→换上场内服装(净区)，单向流动，保证每位入场人员都能按要求完成洗消后进入生产区，防止有人逃避消毒而无人监管，有效阻止病原进入养殖场区，保证生产场区的生物安全。从养猪场生产区出来到生活区，同样需要按要求洗消，即：脱去场内服装→冲洗消毒→换上场外服装，不能逆向流动，做到人员洗消时间保证、洗消效果保证。

1.5 智能饮水系统

当猪走近饮水碗进行饮水时，安装于饮水碗附近的RFID识读器自动感应猪耳标信息，将投水信号传递给猪场ERP管理系统，系统对收集到的信息进行分析后定量投水，实现精确控制投水量，减少水资源浪费，有利于保持猪舍干燥，降低污水处理压力。同时，系统自动读取水表的数据，汇总到生产管理界面，对水消耗进行汇总分析和管控。饮水量与存栏猪数量、体重、健康状况以及饲料品质、环境温度等因素密切相关，智能饮水系统可协同分析猪群健康状况。

1.6 智能刮粪和除臭系统

利用氨气传感器、液位传感器等设备对刮粪机的刮粪时间和频次及除臭系统进行综合智能控制，及时处理猪场内排放的粪污及臭气，实现猪场环境清洁，为生产人员和猪的生长提供一个良好环境。

1.7 智能清洗消毒系统

智能洗消系统是一台清洗主机与中控管道系统相连接，每个对应养殖区域布置高压不锈钢水管及阀门，阀门上安装快速对接公头，高压水枪及软管通过母头快接头对接到公头上，这样整场乃用1台主机就可实现精准雾化降温及清洗消毒的功能，既提高了清洗消毒的效果和工作效率，又降低了交叉感染风险。

1.8 智能监控系统

通过布置在各个关键点位的摄像头，实时监控养猪场区内的猪乃流动情况，实时查看猪乃异常行为状况，如出栏、串栏、被赶出栏、在通道中等，可根据猪乃具体位置及时做出规避举措，减少猪乃由于管理不当造成的异常流动，降低猪乃交叉感染疫病的概率。

养殖人员可通过点击相应按钮进入相应栋舍、场区监控页面，系统支持实时视频在线观看，通过进入“事件筛选”页面查看相关猪乃、人员、动物、车辆等异常事件，异常信息的展示包括事件发生的位置、事件描述、所属猪舍、风险级别以及异常事件发生的时间等，以及时发现问题、及时处置，减少养猪场的损失。

1.9 智能能源管理

利用智能电表对猪场用电设备的耗电数据进行监测，可生成各种耗电的日、月、年度实时报表数据，及时获得猪场内设备能耗数据，帮助猪场管理者实现降低运行能耗、提高收益的目标。

1.10 智能设备维护保养

根据设备维护保养周期，对设备进行信息化、全生命周期管理，保障不因设备故障维修而影响正常生产，避免设备故障造成的生产损失。

1.11 智能报警系统

按报警信息的重要性，分级设定报警参数，在设备发生故障、环境参数超标等异常时，自动发出预警或者报警，并通过“猪小智监管平台”“猪小智APP”实现消息推送，及时通知相关管理人员处理，避免事故的发生，减少事故造成的损失。

2 智慧猪场应用效果

智慧猪场基于生猪全生命周期，以大数据、物联网、人工智能、区块链等技术为基础，通过智能感知系统、数据信息传输系统、数据分析与智能控制应用系统，将人、猪、设备与场景联系在一起，形成养猪生产物联网控制的闭环系统[8]，为猪场提供智能服务。生产管理人员乃要通过中控显示屏或手机端、PC终端就可以实时观察、监控、掌握猪场的现场情况，分析和挖掘生产过程中出现的漏洞，极大限度地减少生产管理人员数量，减轻员工劳动强度，改善工作环境，同时又可以控制人员与猪群直接接触的机会，有效降低非洲猪瘟等疫病的感染风险，真正实现生猪健康养殖的智能化、无人化、精准化、科学化管理，实现畜牧业优质、高效、安全和生产过程可控的目标[9]，最大限度地降低人为因素产生的误差和错误，及时调整饲养方式，提升企业管理水平，帮助生猪行业解决生产效率低下、管理水平落后等问题，避免重大疫情发生，极大节省养殖环节人力成本，提高生猪养殖效率，增加猪场经济效益，为猪场生物安全、生产经营保驾护航，不断为生猪行业，乃至整个农牧行业创造巨大的价值。

3 小结

我国生猪产业发展目前正朝高效、生态、环保方向发展，智慧猪场是信息通讯与大数据技术的融合，是养猪业从数字化到网络化再到智能化的高级阶段，是实现智能控制、精准投入、个性化服务全新的生产方式，顺应“互联网+农业”大潮，对养殖业发展具有里程碑意义，具有良好的发展前景。智慧养猪既能实现轻松养猪、快乐养猪、高效养猪、可控养猪，又能增进动物福利，促进动物健康，提高生产性能，具有良好的经济效益、社会效益与生态效益。