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【关键词】智能化;饲养系统;无线射频
【中图分类号】S828 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）05-0063-03
0 引言
我国是养猪大国，但母猪年产断奶仔猪数（PSY）的水平逐年下降，整体效益低下，与欧美等发达国家存在很大的差距。从相关数据分析，其根本原因是母猪饲养与管理不到位。母猪是养殖场重要的生产来源，是养猪业的根本，在养殖场中的重要地位是其他生产因素无法替代的。因此，要想提高养殖场的生产效益及整体经济水平，就要提高母猪的生产率。近年来，随着人工智能技术及互联网技术不断进步，越来越多的智能技术、智能设备及先进的科技成果逐步运用到各大养殖场，母猪的生产效率有了一定程度的提高，饲养管理也更加科学、合理。母猪智能化精确饲喂系统在集约化、规模化养殖领域进一步推广应用，它能够确保饲养管理的科学性，饲料投喂的精确性，能够及时自动鉴定、隔离发情母猪，及时有效分离问题母猪，整个过程实现自动化、智能化，有效降低人工劳动强度，提高生产效率[1]。
1 应用背景
20世纪80年代，母猪限位栏饲养在中大型养殖场和集约化的规模猪场得到广泛应用，一些初具规模的家庭农场也有运用。国家环保政策也间接推动了这种饲养方式的发展，当这种饲养方式被广大养殖者接受后，随之而来的问题也出现了，国内外的专家都对限位栏饲养母猪提出了质疑，人们发现这种饲养方式使母猪缺乏锻炼，体质变得越来越差，并对实质性脏器有一定的损害，由于卫生条件差，所以生殖系统易受到病菌感染，容易发生母猪流产及子宫内膜炎等疾病，同时由于限位，所以母猪行动受限，孤独、神经质行为时常发生，这对母猪造成了一定的心理伤害，母猪身心健康难以保证，使得养猪场母猪淘汰率在35%以上，母猪使用年限大大缩短[2]。传统限位栏养殖技术对母猪造成的危害已成为严重影响养猪业健康发展的主要因素，因此近现代西方发达国家逐渐摒弃这种养殖模式，寻求更为科学、高效的养殖方式。近年来，随着人工智能及互联网的迅猛发展，各类人工智能及自动化设备逐步出现在养猪场中，特别是大型规模化养殖场，采用了自动化、智能化喂养。据数据显示，欧美国家已有超过60%的母猪实现自动化、智能化精确饲喂，喂养过程无任何人工干预，大量减少因人类接触而产生的疾病与流感。由于群养，母猪活动范围变大，运动量加大，心情变得愉悦，母猪的身心健康得到保证，体质增强，生产性能得到显著提升，使用年限也大大增长。目前，国外有不少公司研发母猪智能化精确饲喂系统，如德国BigDutchman公司、荷兰睿保乐公司、美国Osboren公司及奥地利Schauer公司等[3]，这些公司研发的养殖设备虽然技术较为成熟，但是设备昂贵，使用条件也较为苛刻，我国很多养殖企业难以担负这些昂贵的费用，同时有不少运用难题。因此，本文基于国内目前母猪养殖过程中遇到的实际困难，设计出一款适合我国养殖国情、低成本的母猪智能化精确饲喂系统。该系统不仅成本低，还可以节省劳动力、提高养殖场生产效率，能够维护母猪的身心健康，满足母猪不同生理状态的特性和复杂性饲喂方式的要求，具有广阔的运用前景。
2 系统总体设计及原理
母猪智能化精确饲喂系统涉及RFID射频识别技术、PLC程序控制技术、互联网信息、数据库管理等多种先进技术，除了融合先进科技外，该系统平台还结合母猪生长特性研究出符合母猪生产、管理的猪场智能化管理平台。该系统包括精准饲喂模块、发情鉴定自动分离模块、信息管理模块三大智能模块。无线射频识别技术为每一头母猪建立身份档案，“一猪一标”，母猪进入无线射频识别区域即可自动识别母猪身份，调出该母猪的档案。红外传感器及称重传感器在母猪采食过程中完成母猪体温测量和体重测量，并向系统上传该母猪的体温及体重，以此为依据判断母猪健康状况。使用全机械的入口门控制实现母猪的隔离饲喂，当待采食母猪靠近入口时，系统检测到母猪身份信息，进门口打开，猪只进入后，进门口关闭，其他母猪靠近进门口时系统显示已有猪只采食，进门口感应器不响应，因此不能进入饲喂站进行采食，而饲喂站中的母猪可以安心采食，不受其他猪只影响。系统根据母猪的体重及档案信息自动计算出科学合理的饲喂量，采用直线输送的绞龙式送料机构与PLC控制技术相结合，实现饲料的精准投放。同时，饲养员也可以通过操作触摸屏，通过修改饲喂信息和饲喂参数进行精确饲喂。母猪智能化精准饲喂装置如图1所示。
2.1 饲喂系统
建立每头母猪的档案信息，方便系統统一管理。系统为每一头母猪配置无线射频电子耳标，“一猪一标”，通过系统的无线传感器对每头母猪进行身份识别，母猪进入检测范围内就被系统传感器所识别[4]。每个单体饲喂站满足猪只的采食数量可以根据系统进行设定，一般设定为50头母猪。当母猪靠近饲喂站后，系统识别到有母猪需要采食，饲喂站门自动打开，采食母猪进入，母猪进入后饲喂站门自动上锁，外面的猪只无法进入，不影响站内猪只采食。母猪进入饲喂站后，通过红外体温感应传感器自动测量体温，通过自动测重秤测量体重，然后将该母猪的体温及体重数据通过网络自动上传到系统，系统根据检测到的数据判断该母猪身体状况是否正常，同时通过无线射频耳标快速调出该母猪的相关档案信息，比如无线射频ID号、背膘情况、是否属于妊娠期等，系统以保证母猪理想体型为最优原则，以该ID号母猪相关信息为输入条件自动计算出该母猪该次饲料投料量及饮水量，下料器根据系统内每头母猪的不同喂料信息，通过PLC控制将系统计算好的饲料量及饮水量投放给相应的母猪，当母猪采食完成后，系统会通过秤重喂料槽中剩余的饲料，以剩余饲料量来修正该母猪的喂料公式，确保下次投料更加合理精确。为防止母猪采食完成后在站内躺卧，饲喂站内还设计了“防躺杆”，母猪采食完成后因“防躺杆”的存在无法躺卧而离开饲喂站，饲喂站出口门锁打开，下一头母猪进入饲喂站采食。当系统在采食时间内重复检测到相同耳标，即已经采食完成的母猪再次靠近饲喂站时，系统提示识别错误，饲喂站进门不打开，防止母猪进入重复采食。饲料投喂系统采用“储料塔+自动送料+自动喂料+信息管理系统”的自动供料、自动饲喂模式，从储物料塔到饲喂料槽，采用密封式管道自动下料输送饲料，实现饲料计算配制、饲料供给自动化、管理自动化。每头猪每日饲料投喂量能自动传输到控制系统中心，数据采用报表或图表的形式显示，所有生产数据曲线、饲料投放量曲线都可显示在控制系统中心或饲养人员手机上，方便企业饲养管理人员根据饲喂曲线随时随地判断母猪饮食、生长是否正常，并及时进行处理。饲喂站工作流程如图2所示。 2.2 发情鉴定、自动分离系统
母猪发情签定的原理主要是根据母猪一日探望公猪的次数及探望持续时间来决定，探望次数采用传感器测试完成，探望1次，传感器响应1次，系统会自动累计探望的次数及计算每次探望的持续时间，当探望次数及累计探望时间到达一定上限时，系统自动判断该母猪进入发情期。发情鉴定隔离是在母猪吃料的同时进行隔离，当母猪被判断已进入发情期，该母猪采食完成后，自动分离器第二通道打开，自动引导该母猪进入小圈等待配种。在饲喂站内，系统可根据识别到的体温、采食、发情等报告，自动判断该母猪是否需要隔离，将发情母猪、妊娠母猪、临产母猪、接种免疫母猪、病猪、无耳标等异常母猪自动分离出来。分离隔离在母猪采食完成后进行，并通过自动喷不同颜色给不同类型问题的母猪进行标记，方便饲养员采取相应措施。
2.3 信息管理系统
母猪智能化精确饲喂系统的实现离不开系统数据的共享、分析处理和整合，需要用互联网技术及数据库管理技术快速获取各个养殖环境的实时养殖数据，通过互联网技术及数据库管理技术实现对母猪24 h不间断实时监控、完成精确的数据采集和计算、完成自动精确投料、自动鉴定和隔离发情母猪、问题母猪。通过系统生成的生长图表为管理者科学养殖提供精确的数据及决策支持。
3 应用优势
3.1 保证母猪福利，提高生殖能力及防疫水平
使用该系统最大的受益者是母猪，系统使用的同时废除了限位栏，给母猪提供了更大的自由活动空间，母猪可以根据自己的喜好结伴相处，可以自行进行交流沟通、相处与游戏，母猪的运动量增大，心情变得愉悦，健康水平得到了很大的提高，动物福利得到了充分保障，具有强健体魄的母猪为生产健康的仔猪奠定了良好的基础，降低了仔猪的死亡率，提高仔猪量，同时延长了母猪使用年限，真正实现了自动化、福利化养殖母猪[5]。
3.2 实现母猪生产过程自动化控制，提高生产效率
整个母猪饲养、生产过程实现了自动化、智能化。智能化精确饲喂系统采用“储料塔+自动识别+自动下料+信息管理系统”的自动供料的模式，实现供料、投料自动化;发情鉴定隔离过程不需要人工鉴别、隔离，系统同时还配套了自动报警系统，出现问题自动报警，方便饲养人员及时发现和处理问题。通过各环节产生的数据传输、共享，自动绘制出母猪生长变化曲线图表及数据，实现了对每头母猪生长质量的自动监控，为管理者提供形象而精确的决策依据。该系统实现了养殖自动化，极大提高了企业饲养人员的管理效率，2人即可管理1个规模为750头母猪的养殖场，饲养管理人员工作量普遍较小，每天工作时间平均不超过1 h，在整个饲养过程中养殖人员与猪只接触的时间大大减少，养殖过程中人为干扰因素的影响降到最低，大幅度提高了母猪繁殖效率和养殖场的整体经济效率[6]。
4 结语
本文针对大规模集约化饲养过程中限位栏对母猪养殖的弊端进行分析，得出限位栏养殖母猪将逐步被智能化养殖设备取代的结论。在此背景下，本文提出采用智能化精确饲喂系统对群养母猪进行自动饲养和全程自动化管理，阐述系统组成及原理，分析其应用优势。智能化精确饲养系统的运用将大大提高我国母猪养殖的质量及生产效益，增强我国养猪业的竞争力。
参 考 文 献
[1]聂雁鸿.智能化全自动乳猪料槽——智能猪妈妈在猪场的应用[J].猪业观察，2014（10）：63-66.
[2]李紅媛.浅析养猪机械设备发展现状与前景[J].农机化研究，2018（11）：52.
[3]毕月霞.母猪智能化精确饲喂系统的应用[J].畜牧兽医科学，2020（1）：28-29.
[4]胡圣杰.基于RFID的母猪自动饲喂控制系统的研究[D].武汉：华中农业大学，2008.
[5]EGEA M，LINARES M B，GARRIDO M D，et al.Feeding Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassandme-
atquality[J].MeatSci，2016（1）：78-84.
[6]张荣波，李焕烈.我国养猪机械设备发展概况及前景 [J].养猪，2011（1）：49-53.
【中图分类号】S828 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）05-0063-03
0 引言
我国是养猪大国，但母猪年产断奶仔猪数（PSY）的水平逐年下降，整体效益低下，与欧美等发达国家存在很大的差距。从相关数据分析，其根本原因是母猪饲养与管理不到位。母猪是养殖场重要的生产来源，是养猪业的根本，在养殖场中的重要地位是其他生产因素无法替代的。因此，要想提高养殖场的生产效益及整体经济水平，就要提高母猪的生产率。近年来，随着人工智能技术及互联网技术不断进步，越来越多的智能技术、智能设备及先进的科技成果逐步运用到各大养殖场，母猪的生产效率有了一定程度的提高，饲养管理也更加科学、合理。母猪智能化精确饲喂系统在集约化、规模化养殖领域进一步推广应用，它能够确保饲养管理的科学性，饲料投喂的精确性，能够及时自动鉴定、隔离发情母猪，及时有效分离问题母猪，整个过程实现自动化、智能化，有效降低人工劳动强度，提高生产效率[1]。
1 应用背景
20世纪80年代，母猪限位栏饲养在中大型养殖场和集约化的规模猪场得到广泛应用，一些初具规模的家庭农场也有运用。国家环保政策也间接推动了这种饲养方式的发展，当这种饲养方式被广大养殖者接受后，随之而来的问题也出现了，国内外的专家都对限位栏饲养母猪提出了质疑，人们发现这种饲养方式使母猪缺乏锻炼，体质变得越来越差，并对实质性脏器有一定的损害，由于卫生条件差，所以生殖系统易受到病菌感染，容易发生母猪流产及子宫内膜炎等疾病，同时由于限位，所以母猪行动受限，孤独、神经质行为时常发生，这对母猪造成了一定的心理伤害，母猪身心健康难以保证，使得养猪场母猪淘汰率在35%以上，母猪使用年限大大缩短[2]。传统限位栏养殖技术对母猪造成的危害已成为严重影响养猪业健康发展的主要因素，因此近现代西方发达国家逐渐摒弃这种养殖模式，寻求更为科学、高效的养殖方式。近年来，随着人工智能及互联网的迅猛发展，各类人工智能及自动化设备逐步出现在养猪场中，特别是大型规模化养殖场，采用了自动化、智能化喂养。据数据显示，欧美国家已有超过60%的母猪实现自动化、智能化精确饲喂，喂养过程无任何人工干预，大量减少因人类接触而产生的疾病与流感。由于群养，母猪活动范围变大，运动量加大，心情变得愉悦，母猪的身心健康得到保证，体质增强，生产性能得到显著提升，使用年限也大大增长。目前，国外有不少公司研发母猪智能化精确饲喂系统，如德国BigDutchman公司、荷兰睿保乐公司、美国Osboren公司及奥地利Schauer公司等[3]，这些公司研发的养殖设备虽然技术较为成熟，但是设备昂贵，使用条件也较为苛刻，我国很多养殖企业难以担负这些昂贵的费用，同时有不少运用难题。因此，本文基于国内目前母猪养殖过程中遇到的实际困难，设计出一款适合我国养殖国情、低成本的母猪智能化精确饲喂系统。该系统不仅成本低，还可以节省劳动力、提高养殖场生产效率，能够维护母猪的身心健康，满足母猪不同生理状态的特性和复杂性饲喂方式的要求，具有广阔的运用前景。
2 系统总体设计及原理
母猪智能化精确饲喂系统涉及RFID射频识别技术、PLC程序控制技术、互联网信息、数据库管理等多种先进技术，除了融合先进科技外，该系统平台还结合母猪生长特性研究出符合母猪生产、管理的猪场智能化管理平台。该系统包括精准饲喂模块、发情鉴定自动分离模块、信息管理模块三大智能模块。无线射频识别技术为每一头母猪建立身份档案，“一猪一标”，母猪进入无线射频识别区域即可自动识别母猪身份，调出该母猪的档案。红外传感器及称重传感器在母猪采食过程中完成母猪体温测量和体重测量，并向系统上传该母猪的体温及体重，以此为依据判断母猪健康状况。使用全机械的入口门控制实现母猪的隔离饲喂，当待采食母猪靠近入口时，系统检测到母猪身份信息，进门口打开，猪只进入后，进门口关闭，其他母猪靠近进门口时系统显示已有猪只采食，进门口感应器不响应，因此不能进入饲喂站进行采食，而饲喂站中的母猪可以安心采食，不受其他猪只影响。系统根据母猪的体重及档案信息自动计算出科学合理的饲喂量，采用直线输送的绞龙式送料机构与PLC控制技术相结合，实现饲料的精准投放。同时，饲养员也可以通过操作触摸屏，通过修改饲喂信息和饲喂参数进行精确饲喂。母猪智能化精准饲喂装置如图1所示。
2.1 饲喂系统
建立每头母猪的档案信息，方便系統统一管理。系统为每一头母猪配置无线射频电子耳标，“一猪一标”，通过系统的无线传感器对每头母猪进行身份识别，母猪进入检测范围内就被系统传感器所识别[4]。每个单体饲喂站满足猪只的采食数量可以根据系统进行设定，一般设定为50头母猪。当母猪靠近饲喂站后，系统识别到有母猪需要采食，饲喂站门自动打开，采食母猪进入，母猪进入后饲喂站门自动上锁，外面的猪只无法进入，不影响站内猪只采食。母猪进入饲喂站后，通过红外体温感应传感器自动测量体温，通过自动测重秤测量体重，然后将该母猪的体温及体重数据通过网络自动上传到系统，系统根据检测到的数据判断该母猪身体状况是否正常，同时通过无线射频耳标快速调出该母猪的相关档案信息，比如无线射频ID号、背膘情况、是否属于妊娠期等，系统以保证母猪理想体型为最优原则，以该ID号母猪相关信息为输入条件自动计算出该母猪该次饲料投料量及饮水量，下料器根据系统内每头母猪的不同喂料信息，通过PLC控制将系统计算好的饲料量及饮水量投放给相应的母猪，当母猪采食完成后，系统会通过秤重喂料槽中剩余的饲料，以剩余饲料量来修正该母猪的喂料公式，确保下次投料更加合理精确。为防止母猪采食完成后在站内躺卧，饲喂站内还设计了“防躺杆”，母猪采食完成后因“防躺杆”的存在无法躺卧而离开饲喂站，饲喂站出口门锁打开，下一头母猪进入饲喂站采食。当系统在采食时间内重复检测到相同耳标，即已经采食完成的母猪再次靠近饲喂站时，系统提示识别错误，饲喂站进门不打开，防止母猪进入重复采食。饲料投喂系统采用“储料塔+自动送料+自动喂料+信息管理系统”的自动供料、自动饲喂模式，从储物料塔到饲喂料槽，采用密封式管道自动下料输送饲料，实现饲料计算配制、饲料供给自动化、管理自动化。每头猪每日饲料投喂量能自动传输到控制系统中心，数据采用报表或图表的形式显示，所有生产数据曲线、饲料投放量曲线都可显示在控制系统中心或饲养人员手机上，方便企业饲养管理人员根据饲喂曲线随时随地判断母猪饮食、生长是否正常，并及时进行处理。饲喂站工作流程如图2所示。 2.2 发情鉴定、自动分离系统
母猪发情签定的原理主要是根据母猪一日探望公猪的次数及探望持续时间来决定，探望次数采用传感器测试完成，探望1次，传感器响应1次，系统会自动累计探望的次数及计算每次探望的持续时间，当探望次数及累计探望时间到达一定上限时，系统自动判断该母猪进入发情期。发情鉴定隔离是在母猪吃料的同时进行隔离，当母猪被判断已进入发情期，该母猪采食完成后，自动分离器第二通道打开，自动引导该母猪进入小圈等待配种。在饲喂站内，系统可根据识别到的体温、采食、发情等报告，自动判断该母猪是否需要隔离，将发情母猪、妊娠母猪、临产母猪、接种免疫母猪、病猪、无耳标等异常母猪自动分离出来。分离隔离在母猪采食完成后进行，并通过自动喷不同颜色给不同类型问题的母猪进行标记，方便饲养员采取相应措施。
2.3 信息管理系统
母猪智能化精确饲喂系统的实现离不开系统数据的共享、分析处理和整合，需要用互联网技术及数据库管理技术快速获取各个养殖环境的实时养殖数据，通过互联网技术及数据库管理技术实现对母猪24 h不间断实时监控、完成精确的数据采集和计算、完成自动精确投料、自动鉴定和隔离发情母猪、问题母猪。通过系统生成的生长图表为管理者科学养殖提供精确的数据及决策支持。
3 应用优势
3.1 保证母猪福利，提高生殖能力及防疫水平
使用该系统最大的受益者是母猪，系统使用的同时废除了限位栏，给母猪提供了更大的自由活动空间，母猪可以根据自己的喜好结伴相处，可以自行进行交流沟通、相处与游戏，母猪的运动量增大，心情变得愉悦，健康水平得到了很大的提高，动物福利得到了充分保障，具有强健体魄的母猪为生产健康的仔猪奠定了良好的基础，降低了仔猪的死亡率，提高仔猪量，同时延长了母猪使用年限，真正实现了自动化、福利化养殖母猪[5]。
3.2 实现母猪生产过程自动化控制，提高生产效率
整个母猪饲养、生产过程实现了自动化、智能化。智能化精确饲喂系统采用“储料塔+自动识别+自动下料+信息管理系统”的自动供料的模式，实现供料、投料自动化;发情鉴定隔离过程不需要人工鉴别、隔离，系统同时还配套了自动报警系统，出现问题自动报警，方便饲养人员及时发现和处理问题。通过各环节产生的数据传输、共享，自动绘制出母猪生长变化曲线图表及数据，实现了对每头母猪生长质量的自动监控，为管理者提供形象而精确的决策依据。该系统实现了养殖自动化，极大提高了企业饲养人员的管理效率，2人即可管理1个规模为750头母猪的养殖场，饲养管理人员工作量普遍较小，每天工作时间平均不超过1 h，在整个饲养过程中养殖人员与猪只接触的时间大大减少，养殖过程中人为干扰因素的影响降到最低，大幅度提高了母猪繁殖效率和养殖场的整体经济效率[6]。
4 结语
本文针对大规模集约化饲养过程中限位栏对母猪养殖的弊端进行分析，得出限位栏养殖母猪将逐步被智能化养殖设备取代的结论。在此背景下，本文提出采用智能化精确饲喂系统对群养母猪进行自动饲养和全程自动化管理，阐述系统组成及原理，分析其应用优势。智能化精确饲养系统的运用将大大提高我国母猪养殖的质量及生产效益，增强我国养猪业的竞争力。
参 考 文 献
[1]聂雁鸿.智能化全自动乳猪料槽——智能猪妈妈在猪场的应用[J].猪业观察，2014（10）：63-66.
[2]李紅媛.浅析养猪机械设备发展现状与前景[J].农机化研究，2018（11）：52.
[3]毕月霞.母猪智能化精确饲喂系统的应用[J].畜牧兽医科学，2020（1）：28-29.
[4]胡圣杰.基于RFID的母猪自动饲喂控制系统的研究[D].武汉：华中农业大学，2008.
[5]EGEA M，LINARES M B，GARRIDO M D，et al.Feeding Iberian Duroc Cross Pigs with Crude Glycerine：Effects of Dietand Gender Oncarcassandme-
atquality[J].MeatSci，2016（1）：78-84.
[6]张荣波，李焕烈.我国养猪机械设备发展概况及前景 [J].养猪，2011（1）：49-53.