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我国物联网猪场应用现状与发展趋势(一)

来源:猪业科学 2021-01-26 15:21:22| 查看:


  导读
  
  随着科技的进步和发展,物联网技术在人类生产、生活中的应用愈加广泛。目前,我国养猪业处在转型升级的关键时期,生猪行业处在分散至集中的整合期,养殖场数量减少,养殖规模逐渐扩大,规模化、集约化水平显著提高,相较于传统养殖方式,物联网技术在猪场的应用能够减少劳动力成本、提高生产效率,在规模化养猪生产中具有十分重要的意义,近年来物联网技术在养猪生产过程中得到越来越广泛的应用。文章从猪只识别、环境控制、智能化饲喂、产品追溯以及生物安全防控等方面阐述物联网技术在我国规模化猪场中应用现状及发展趋势,以期为我国物联网猪场建设与使用提供一些帮助。
  
  1  猪只识别及健康感知技术
  
  1.1 无线射频及机器视觉识别技术
  
  目前我国大部分规模化猪场中猪只识别技术通常使用无线射频识别技术(Radio Frequency Identifification,RFID)对猪只进行识别、监测、控制猪只的日常行为。射频识别技术是20世纪80年代兴起的一项自动识别技术,2006年5月,RFID电子标签技术首次在四川邛崃应用于生猪养殖中。RFID技术需要对猪只佩戴电子耳标,随后在其饮水、采食或生活区安装RFID读写器,从而监测猪只的活动轨迹。RFID自动识别技术具有数据存储量大、精确度高、抗干扰能力强等优点,也能够实现对多份目标的自动识别,且使用成本低,因此被广泛应用于畜牧生产中。以RFID射频识别技术为基础,实现对猪只的自动识别、监测,随后通过计算机技术,对猪只个体体重、采食、饮水、母猪与公猪接触频率和时间等数据的收集和分析,更有效地实现对猪群的管理。因此在今后很长一段时间内RFID技术仍是推动我国养猪业高效发展的重要识别技术
  
  猪场使用RFID方式就需要给猪只佩戴电子耳标,这就存在耳牌掉落以及操作不够便捷等问题,因此,机器视觉技术逐渐进入科研人员的视野中,该技术能够通过非接触方式识别猪只个体,同时实现对猪只个体体重、采食、饮水等数据的收集。目前大量互联网公司参与对猪只识别技术的研究中,2018年3月广州影子科技股份有限公司发布“猪脸识别”技术,实现对猪只身份的识别,京东农牧也利用人工智能图像识别技术对猪只进行面部识别,阿里云与四川特驱集团等企业合作发布猪脸识别系统,这些技术能够显著地改善RFID方式所带来的耳牌掉落以及使用不便等问题,目前将机器视觉技术应用于养猪生产仍处于初级阶段,但其种种优势将得到更多科研人员及猪场工作人员的看好,或许将在某一阶段取代RFID技术实现对猪场猪只的识别和监测。
  
  1.2  猪只健康感知技术
  
  猪只健康是猪场生产成绩和经济效益的前提和保障,目前大部分猪场通过对猪只行为特征和生理特征的观察来判断猪只健康状态,这种方式通常会存在猪群太大时观察不够准确,某些疾病症状不明显无法及时察觉,观察人员能力不足出现错判漏判等问题,因此研发高效疾病预测及判断程序及设备就显得极为重要。猪只通常会通过叫声来表达其生理及情绪健康状况,因此利用音频分析技术对猪只的叫声进行分析,能够实现对猪只健康水平的自动评估。该技术通常是对有呼吸道疾病的猪只咳嗽声音进行处理,通过对染病猪的咳嗽音频特征构建参考,然后在生产过程中收集咳嗽声音判断猪只是否患有呼吸道疾病,比利时SoundTaIks NV公司以该技术为基础,发明的猪咳嗽监测系统以及呼吸应激监测系统能够通过分析猪只咳嗽和呼吸情况来提前确定猪只的健康状况。同时通过对猪舍声音的识别分析,也能够判断圈舍猪只的打斗、饥饿以及抽搐等状态,实现对圈舍猪只的全面关注。大量研究发现,使用红外识别技术能够对猪只的体温进行实时监测,通过分析判断猪只健康、母猪发情等状态,以便及时对猪只进行相关处理。视频视觉技术通过图像或视频采集猪只个体的信息数据,通过对其进食、饮水、排泄、分娩、躺卧等进行分析,判断猪只异常行为,做好猪只疾病预警工作。这些健康识别技术具有高效率、高准确率、低劳动力成本等优点,在今后的养猪实践过程中将逐步得到推广。
  
  2  智能化猪舍环境控制系统
  
  良好的猪舍环境能够有效地改善猪只健康状况,提高生产效率,降低猪场生产成本,优秀的环境控制系统能够实现猪场环控设备的精准控制。目前我国规模化猪场使用的环境控制系统主要是湿帘风机系统,通过温度变化控制风机、湿帘的开关,调控舍内温度。目前该环境控制系统存在管线复杂,控制因子单一等问题,影响环控系统的使用效率。周思林等运用模糊推理规则,并且根据系统实时输出的温湿度,实现对PID三个参数的调整,最终通过无线控制系统完成猪舍温湿度的自动调控。谢秋菊等通过在控制系统加入动态补偿控制,优化猪舍环境调控系统,并对不同季节多环境因子进行模糊化及逻辑推理生成不同季节的调控策略及规则。黄神广针对猪舍中多种环境因子相互耦合的现象,重新设计了模糊控制器,实现对包含6种环境因子的复杂环境进行自动控制。ShenWei-zheng等同样设计了两个模糊控制器,实现对猪舍环境多因子控制。总体看来,对于猪舍环控来说目前需要建立长期的养殖环境监测与报警机制,简化控制系统,使用传感技术进行控制,尽可能实现无线控制;猪舍内的多个环境因子耦合对猪产生综合影响,但我国猪舍环境调控系统多数为单一调控,因此,当前我国猪舍环境的监控系统还不够完善,亟需找到一个更合适、精准的控制算法计算出各因子的合理输出值。
  
  3  猪场智能化饲喂技术
  
  目前猪场使用的饲喂系统主要有干料饲喂系统及液态料自动饲喂系统,在欧洲国家养猪主要使用液态料饲喂系统,比如在丹麦、荷兰约有60%的猪场使用液态料饲喂系统。液态料猪只饲喂系统通常由电脑控制系统、配料搅拌以及输送部分组成,通过对猪只的识别,控制水料比以及料槽入料重量,严格控制猪只采食量;该系统具有适口性好、采食量和饲料转化效率高、产生粉尘少、呼吸系统发病率低等优点。我国液态料自动饲喂系统的研发仍处于初期阶段,规模化猪场使用的液态料系统设备通常是高昂的进口产品,这导致养殖投入成本提高,随着我国猪场生产人员对液态料饲喂系统的认可程度的增加,近几年对液态料饲喂系统的研究逐渐增多,技术不断成熟,因此大量新建猪场都在推广智能化液态料饲喂系统。
  
  相对于液态料饲喂系统,干料饲喂系统可将饲料直接从料塔输送到指定食槽,减少搅拌过程,降低人工成本,降低劳动强度等优点。因此仍有大量猪场使用干料饲喂系统,虽然其使用方便、简单,但仍存在一些不足,如利用料线设备只能机械式的输送,但饲喂管理仍需人工完成。熊本海等研究发现,通过控制电动杆的推杆速率(60mm/s)、输入电压(11.5V)和电源功率(150W),且采用预设的个性化采食量模型和变容积的精确控制技术即可实现对哺乳母猪精准饲喂。易烈运等研究发现,利用S7-200型PLC(可编程序控制器)技术和组态系统技术构建一套微电脑可视智能调控系统,可实现对猪舍智能远程自动化饲喂管理。在今后的饲喂系统研究中,精准化饲喂和智能化管理仍是科研人员及设备开发企业关注的重点。
 

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