生猪养殖装备与信息技术融合发展现状与建议

杨惠永，高彦玉，韩颖思，罗土玉

（1.广东省现代农业装备研究所，广东 广州 510630；2.农业农村部华南现代农业智能装备重点实验室，广东 广州 510630；3.广东广兴牧业机械设备有限公司，广东 广州 510520）

0 引言

生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业，稳定发展生猪养殖对保障市场供应、增加农民收入、促进经济社会稳定发展具有重要意义[1-3]。近年来，我国生猪产业的生产方式转变加快，综合生产能力明显提升，规模化发展水平迈上新台阶，全产业链生产经营集约化、标准化、自动化、智能化水平不断增强[4-6]。2021 年我国生猪出栏量约6.7 亿头，养殖规模化率首次达到60%，养殖设施装备配套更加完善。生猪养殖业的快速发展得益于我国对生猪养殖智能化管理的重视，通过对猪场智能、高效的信息化管理[7]，改变传统老旧的养殖理念，构建科学合理的养猪模式，最大化程度完善数据收集体系和猪群数据模型，获得更及时、可靠、准确的猪场数据。生猪养殖装备与信息技术的深度融合可有效减少猪场的人员投入、实现养殖过程的智能管理，对提升生猪养殖水平、加快实现生猪养殖规模化和现代化具有重要意义。

1 生猪养殖装备与信息技术融合现状

随着养猪规模和生产模式的变化，信息技术、大数据和人工智能技术的应用加快了养殖机械装备向自动化、智能化发展方向的转换，实现了生猪养殖信息全面感知、饲喂精细化、环境调控精准化、粪污无害化与资源化处理、饲养管理少人化。

1.1 信息感知技术与装备

随着养猪场的规模化发展，管理数据逐步增多，我国部分大型猪场在养殖各环节重点装备上应用实时准确的信息采集和智能管控系统，对猪只的生理和生产数据进行自动采集和监测，及时掌握生猪健康状况并对异常情况做出预警，为相关专业技术人员提供直观的数据，并作为判断生猪是否生病的重要依据[8-11]。

生猪的生理数据信息主要用于表征猪只的健康状况，大多数猪场重点监测猪只的体温以判断其健康，比较先进的大型规模猪场会增加测量猪只的运动情况、声音、呼吸速率、精神状态等其中1个或多个数据，再结合大数据和动物医学进行监测，从而更精准地判断猪只健康程度，将生猪患病的风险和带来的损失降到最低，同时可以减少人力和时间成本的投入，使生猪养殖变得更加便捷和高效。

猪场使用的智能巡检机器人模块结构和功能框架如图1 所示，巡检机器人主要利用机器视觉与深度学习技术进行猪只生长发育状况的识别，实现远程智能巡检。图2 为两款已经在猪场应用的巡检轨道机器人，可实现猪只运动量检测、盘点、图像估重、病弱猪检测等功能。

图1 猪场智能巡检机器人模块结构与功能

图2 猪舍巡检轨道机器人

猪只的生产数据主要包括肉猪和种猪的生产数据，其中日龄、日采食量、日饮水量和体重值是肉猪和种猪在饲养中均需采集的重点数据。日龄主要由人工进行记录；日采食量和日饮水量通过自动饲喂器和流量传感器自动采集。对于猪只体重值的采集，肉猪饲养环节主要采集肉猪的身体质量和每周增加的质量，种猪饲养环节主要采集日增质量和仔猪出生质量，此类数据主要通过称重传感器或机器视觉技术获取。此外，在生猪养殖中，部分猪场还会记录猪只料肉比、体长、身高、死淘数等生产数据，通过以上数据综合评判养殖生产效益。目前猪场常用的猪只饲喂设备应用情况如图3 所示，可根据猪只的饲喂数据进行自动饲喂，并自动记录猪只日采食量或一定阶段采食量。智能型种猪生长性能测定系统如图4 所示，可实现测定猪只的采食量和体重值的自动称量和记录，并通过数据管理平台得到料肉比，供饲养员或管理者查看。过道秤称重系统如图5 所示，主要用于猪场转栏或出栏时，对单个猪只体重进行称量，体重数据自动上传至管理系统从而减少人工投入，提高称重效率。

图4 智能型种猪生长性能测定系统

图5 过道称重系统

1.2 精准饲喂技术与装备

饲喂是生猪养殖最基础也是最关键的环节，合理饲喂可有效提高饲料利用率、减少饲料浪费进而提高养殖经济效益[12]。在饲料饲喂方面目前应用的智能饲喂设备较多，针对生长育肥猪的智能饲喂器如图6 所示，在猪只进食时可自动定量下料下水，确保猪只采食饲料新鲜，实现猪只多时段自动湿料饲喂，提高饲料利用率；针对哺乳母猪，采用精准饲喂方式，图7 为哺乳母猪的精准饲喂组网示意图，实现哺乳母猪“少吃多餐”，提高母猪采食量，以生成需要的乳汁，确保母猪良好的体况，提高断奶仔猪窝重；针对怀孕母猪的母猪群养饲喂管理系统如图8 所示，对母猪进行大栏群体饲喂管理，增加母猪自由活动空间和交流机会，提高动物福利，怀孕期间母猪每天采食量和所需营养会随着孕期变化，可通过群养管理系统进行精准饲喂调控；除此之外，近年来，也有大型猪场使用智能型液态饲料饲喂系统，将饲料和水先混合成液态饲料后，再通过管道输送到猪舍食槽饲喂猪只，如图9 所示。

图6 生长育肥猪智能饲喂器

图7 哺乳母猪精准饲喂组网

图8 母猪群养饲喂管理系统

图9 智能型液态饲料饲喂系统

1.3 环境调控技术及装备

规模化养猪对环境管理的要求特别高，其主要受养殖种类、饲料品质、疫病防治、生长环境等因素的影响，而环境因素占据三分之一的比例。猪场的主要环境参数有温度、湿度、光照度和有害气体等，不同种类的猪只在不同的生长期内其对猪舍环境的要求也不一样，大型的养猪场需要监测的环境参数较中小型猪场多，控制环节复杂，使得劳动强度加大、工作任务重[13]。如图10 所示，目前猪场普遍采用湿帘、风机、通风窗等环境调控设备对猪舍环境进行调控，通过增加温湿度传感器、有害气体检测传感器等对猪舍内不同位置处的环境进行采集并监测，当环境质量变化较大时，利用智能监控系统联动调控设备自动调节环境，从而达到采用环境监测系统监测和控制养猪场环境的作用，以实现猪只的健康生长和繁殖。

图10 自动化精准环境监控系统架构

1.4 粪污资源化处理技术及装备

随着规模化养猪的快速发展，猪场粪污带来的环境污染问题越来越明显，对猪场粪污进行有效处理和资源化利用是生猪养殖业可持续发展的基本要求[14-15]。目前，许多规模猪场基本建立有机肥生产线实现粪污无害化处理、资源化利用。如图11 所示，一条完整的有机肥生产线成套系统，通常包含原料堆场、发酵车间、陈化车间、后处理车间及仓库等生产车间和成品仓库。原料堆场内进行物料混合达标后，通过皮带输送，均匀布料至各条发酵槽作翻堆处理，发酵后的半成品进入陈化车间，进一步腐熟后成为有机肥成品，再进入生产车间完成筛分、粉碎、配料等工序，最后将粉料或粒料进行包装成商品有机肥。猪场生成的有机肥通常用作场内植物的肥料或对外销售，从而提高经济效益。

图11 有机肥生产线

1.5 设备管理少人化

随着养猪业的快速发展，加上猪场管理软件、智能化硬件的普及应用，规模化猪场日益重视生产效率的提高，猪场数字化管理已成为主流[16-17]。通过物联网平台，用户利用手机、电脑等终端，就可以实现基地空间位置及养殖环境展示、物联设备管理与定位查询、监测数据内容显示、分析及异常报警等功能。

图12 猪场各类设备运行监测

2 融合发展现存问题

近年来，受外界因素的影响，养猪业逐步以智能装备、物联网、互联网、大数据和人工智能技术为核心要素，利用物联网技术对猪只环境和生长过程中的信息采集，使用互联网进行数据传输，利用大数据技术对各类数据进行智能分析，实现猪只养殖信息全面感知、环境精准调控、精准饲喂、粪污无害化处理与智能监管等功能，尽管我国生猪养殖装备取得较好较快的发展，但是在应用中仍存在一定问题。

2.1 信息网络环境不稳定

我国绝大多数猪场选址位于山区或远离人群聚集的地方，此类地方接入通讯网络较为困难，宽带等接入成本较高，现在规模猪场多为专线接入，很难保证通讯网络的稳定性。部分智能养猪装备在采集、传输信息或发送预警报告等方面容易因网络的不稳定而影响正常工作，进而影响生产。

此外，养猪场的从业人员长期工作在一线，特殊的工作属性导致相关从业人员不能正常使用电脑或智能手机等，无法保持随时随地在线，进而限制了联网装备的使用。与此同时，猪场从业人员长时间处于猪场封闭的环境中，网络环境的限制导致其不能及时获取外界资讯。

2.2 数据信息质量不高

现如今生猪养殖机械化与信息化融合发展的过程中，由于养殖从业人员对数据信息采集、整理和分析的能力较低，采集的数据间缺乏互联互通机制，各种信息无法高效融合，导致不能充分利用收集的养殖数据，信息滞后性较强，对养殖机械化与信息化融合发展造成不良的影响。此外，部分养猪场因办公条件较差、缺乏先进设施、工作人员素养偏低，导致养殖机械信息化的网络体系难以在较短时间内完整建立，大部分养殖场都缺乏完善的网络信息体系，降低了养殖机械化信息的应用程度。

2.3 人才流动大，复合型人才缺乏

由于猪场的工作环境较为艰苦、劳动强度高，且农牧人才原本偏少、人才上升通道窄、人才供给与企业发展不匹配等原因，导致养猪企业一线人才流动性较大。而养猪业的快速发展使得该行业在人才方面的需求越来越大，主要矛盾体现在：规模化养猪管理人才严重不足、养猪技术人才不足、现代化猪场建设和设计人才不足、自动化设备人才不足等。

3 发展建议

未来养猪业必向规模化、智能化和集约化，具有人工成本低、生产效率高和疾病防控能力强等优点的养殖模式发展。在新的发展形势下，为了促进养猪机械与信息技术的深度融合，提高养殖装备的应用范围，提出以下建议。

3.1 构建完善的生猪养殖信息网络体系，提高信息采集准确性

生猪养殖机械化与信息化融合发展可实现设备自动化、数据信息化、控制中心化、预警及时化、管理高效化。因此，在生猪养殖机械化与信息化融合的过程中，养猪场应建立完善的养殖信息网络体系，在收集养殖数据信息的过程中，应保证数据信息的多样性、准确性、及时性，由专业人员系统分析采集到的数据，并生成相关报告，通过内部网络发布至网站以供管理人员等使用，提高养殖信息的利用率。

3.2 推进产学研推深度融合，提升科技创新能力

在新的养猪形势下，智能养猪装备得到普遍应用需要政府有关部门与高校、科研机构、企业加强资源整合。在突破关键技术领域方面，以养殖企业为主体、科研机构为技术支撑、生产企业为推广转化，多方协同创新，加快补齐基础创新能力相对薄弱的短板，为生猪养殖产业转型升级提供强有力的科技支撑。

3.3 构建人才联合培养机制，加大应用型人才输出

目前生猪养殖业对专业复合型人才的需求量只增不减，为了培养相关人才，生猪养殖企业、装备生产企业、高校、科研机构等可深化产教融合，完善校企合作育人机制，构建现代生猪产业人才教育体系，培养适应现代生猪产业发展所急需的技术技能型和创新服务型人才，以此推动构建生产高效、资源节约、环境友好、布局合理的生猪产业高质量发展。

总之，推动生猪养殖装备与信息技术融合，加快实现生猪养殖业向规模化、标准化和现代化发展，仍需行业各方大力支持智能化传感器、智能养殖装备和机器人等的研发制造，提高猪舍环境调控、精准饲喂、猪只健康行为分析等装备的自动化、信息化水平，只有这样才能加快推动生猪产业高质量发展。