基于大數(shù)據(jù)分析進食情況，智能設備可實現(xiàn)精準飼喂;電子耳標快速檢測畜禽身體狀況;環(huán)境檢測系統(tǒng)實時監(jiān)測溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強度等環(huán)境因素……這些控制系統(tǒng)都可集成到一個手機中，讓養(yǎng)殖場管理者及時獲取異常信息，實現(xiàn)遠程精準控制，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，控制相關設備。
在9月5日開幕的第十八屆(2020)中國畜牧業(yè)博覽會上，養(yǎng)殖“黑科技”讓人眼前一亮。能根據(jù)母豬、仔豬、保育豬、肥育豬不同生長階段、不同品種特性自動精準飼喂;電子測溫耳標能快速檢測豬的身體狀況;根據(jù)舍內(nèi)溫濕度、空氣質(zhì)量等參數(shù)系統(tǒng)可自動報警，并遠程打開風機調(diào)節(jié)參數(shù)……很多傳統(tǒng)養(yǎng)豬場正在加快向“數(shù)字化、智能化、信息化”轉(zhuǎn)型的速度，畜禽養(yǎng)殖不但變得越來越有科技感，而且提高了生產(chǎn)效率。
“養(yǎng)殖業(yè)勞動強度大，工作場所環(huán)境相對惡劣，甚至還會有臭氣和異味。當前，我國勞動力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，年輕人并不愿意到養(yǎng)殖場工作，加上人工成本不斷提高，因此智能化養(yǎng)豬是未來規(guī)模豬場發(fā)展的必然趨勢。”9月20日，中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所二級研究員熊本海在接受科技日報記者專訪時說。
基于大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)精準飼喂
飼料成本占豬場養(yǎng)殖成本的60%—70%，飼料的采食狀態(tài)與豬的體重、健康狀態(tài)等息息相關。比如懷孕母豬需要從日糧中獲得充分的營養(yǎng)物質(zhì)，用來滿足胎兒生長發(fā)育，為哺乳期儲備部分營養(yǎng);哺乳母豬要保證最大采食量而不過量，保證良好體況及良好的母乳，進而縮短發(fā)情間隔。
熊本海說，基于大數(shù)據(jù)分析和算法，研究人員構(gòu)建了豬在各種階段的采食量預測模型，實現(xiàn)了豬對飼料養(yǎng)分需求的動態(tài)化、精準化分析。通過集成無線射頻識別(RFID)、采食行為感知、飼料下料精準控制技術和設備，并與采食量模型聯(lián)動，研制了妊娠母豬飼喂個性化智能控制系統(tǒng)，做到了為每頭母豬提供定制化的飼喂方案。
據(jù)介紹，RFID是自動識別技術的一種，通過RFID方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，可達到識別目標和數(shù)據(jù)交換。如今，在智能養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中該技術被大量使用，主要用于進行個體識別。
實踐驗證表明，通過妊娠母豬精準飼喂智能控制系統(tǒng)，母豬進食后剩余飼料比例小于1%，一次完成采食量比大于95%，大幅提高了進食效率。
“一臺精準飼喂智能機器，能飼喂40頭豬。為避免多豬搶食, 一般是讓豬輪流進入智能機器進食。但豬畢竟是活的，有的豬吃完后并不會迅速離開，后面的豬就無法進入，降低了豬群的進食效率。”熊本海說，通過把人工智能技術和豬的習性結(jié)合起來，利用視覺認知、自由采食及采食量自動記錄系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)能主動分析，一旦判斷該豬已經(jīng)達到預定的進食量而屬于誤闖入，進食槽的門就會自動打開，讓后豬進入，把前豬拱出，提高設備利用效率。
在哺乳豬飼喂站，一群出生不到21天的小豬正圍成一圈吃奶。一天采食6次，不但能促進哺乳母豬采食量的最大化，而且還能使其給仔豬提供充足的奶水，保障仔豬體重和免疫力，把仔豬哺乳期從28天縮短到21天，讓仔豬提早斷奶時體重符合要求，還可使繁殖母豬經(jīng)短暫調(diào)整后進入下一個發(fā)情期及生產(chǎn)周期，最終提升母豬的生產(chǎn)力。“根據(jù)每一頭豬的不同生理或生長節(jié)點情況，通過日糧采食量的動態(tài)預測模型，智能決策每只豬在不同階段應采取的營養(yǎng)控制措施，是選擇控制性飼喂、促進進食措施還是自由采食，避免了人為因素對養(yǎng)豬生產(chǎn)造成的影響。而這些措施的最終目的都是為了減少飼料浪費，實現(xiàn)豬的最大生產(chǎn)潛力，降低豬場生產(chǎn)成本。”熊本海說。
電子耳標實時監(jiān)測豬體溫
2019年非洲豬瘟暴發(fā)，大量病豬被掩埋、消殺，養(yǎng)豬戶損失慘重。電子耳標曾用于豬的溯源。“如今的電子耳標芯片加載了靈敏的測溫電路，能實時獲得豬的體溫數(shù)據(jù)，預判豬的身體狀況，把有發(fā)病可能的豬快速識別出來，有助養(yǎng)殖戶及時采取隔離等措施，大幅降低豬場疾病傳染概率。”熊本海說。
電子耳標嵌在豬的耳朵上，豬耳與智能感知裝置緊密相連，因此，能實時監(jiān)控豬的體溫，并且測溫誤差小。耳標還會根據(jù)設定的時間，如每間隔10分鐘，自動向后臺傳送豬的體溫數(shù)據(jù)。一旦豬的體溫出現(xiàn)異常，耳標上的LED燈會即時報警，同時上報云服務器，提示豬場管理者及時采取隔離或其他措施，做到高效的疫情預警。
動物是否生病，除體溫變化外，還會出現(xiàn)進食量、活動量下降等情況。電子耳標還可配合精準飼喂智能控制系統(tǒng)和視頻等，實時監(jiān)控每只豬的狀況。并通過獲得的大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)牲畜檔案管理、溯源、分組管理、生長狀態(tài)、分布情況數(shù)據(jù)匯總管理。
養(yǎng)豬場內(nèi)的溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強度等環(huán)境因素對豬生長速度和發(fā)育都有較大影響。良好而舒適的環(huán)境，不但對豬的生長發(fā)育起到促進作用，而且生產(chǎn)力和飼料轉(zhuǎn)化率也比較高。過去養(yǎng)豬場對環(huán)境管理的疏漏，經(jīng)常會誘發(fā)豬感染疾病。
“環(huán)境控制是人工智能養(yǎng)豬的重要方面。”熊本海說。
豬場環(huán)境中的人工智能系統(tǒng)，通過智能傳感器在線采集空氣溫濕度、二氧化碳、氨氣和硫化氫濃度等養(yǎng)殖場的環(huán)境信息，利用物聯(lián)網(wǎng)上傳信息。控制系統(tǒng)會根據(jù)豬場的面積、豬的密度等大數(shù)據(jù)智能判斷豬場環(huán)境是否適宜，并根據(jù)具體情況，采取相應措施。比如豬舍空氣中二氧化碳或氨氣濃度太高，智能環(huán)境控制系統(tǒng)就會自動打開風機，加大空氣交換量;發(fā)現(xiàn)溫度太高或濕度太低，就會加大室內(nèi)水簾的水量，起到降溫增濕的作用。同時系統(tǒng)還會收集數(shù)據(jù)，分析動物行為對環(huán)境舒適度的反應，建立評判綜合環(huán)境舒適度的參數(shù)模型和閾值，分析建立環(huán)境參數(shù)與飼料轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)性能等的關系。
下一步還需提高精準度、降低設備費用
熊本海說，無論是精準飼喂智能機器，還是智能環(huán)境控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)都可集成到一個手機中，豬場管理者能及時獲取異常報警信息，實現(xiàn)遠程精準控制，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，智能化控制相關設備，達到健康養(yǎng)殖、節(jié)約成本、減少人工、節(jié)能降耗的目的。
人工智能養(yǎng)豬具有提高生產(chǎn)效率和降低成本的優(yōu)勢。比如由中國農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所、北京農(nóng)學院等共同完成的“生豬精準飼喂管理理論及智能裝備創(chuàng)制”項目，創(chuàng)建了7類從種豬到商品豬的智能飼喂設備;152套豬飼料養(yǎng)分預測模型，預測精度達93%;創(chuàng)建了38套生豬不同生理生長階段主要養(yǎng)分預測模型;集成電子標識、動態(tài)稱重等，實現(xiàn)種豬性能測定的自動化與智能化。
其中，智能飼喂系統(tǒng)在養(yǎng)豬場應用結(jié)果表明，能減少飼料浪費7%—10%，提高飼料轉(zhuǎn)化效率5%以上，節(jié)省勞動力35%以上。
熊本海說，目前，人工智能在養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展處于初級階段，還存在一些問題和不足。其精準度還需要繼續(xù)提高，比如用智能項圈來監(jiān)測牛的反芻情況，由于牛的脖頸大小不同，而且會不停活動，套在牛脖子上的項圈有時會從監(jiān)測位置移開，目前反芻監(jiān)測的精準度約為95%，與國外先進的SCR電子項圈精準度相比還有一定差距。
其次，智能設備價格較同類養(yǎng)殖設備來說偏高，大型養(yǎng)殖場才能負擔得起。不過，隨著人工智能的發(fā)展，更多研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)將投入到人工智能技術和設備的研發(fā)、生產(chǎn)及應用中，智能設備的成本將會隨之下降。
“在人工智能養(yǎng)殖中，單點技術和系統(tǒng)并不能解決生豬產(chǎn)業(yè)的效率問題，需要將這些技術、設施設備及信息等集成起來，比如在豬舍建筑規(guī)劃、設計時就需要考慮到人工智能實施情況，實現(xiàn)頂層養(yǎng)殖工藝設計、運行一體化。通過運用人工智能，不但能提升生豬養(yǎng)殖業(yè)的整體效率，而且能保障動物福利和生物安全，最終確保畜產(chǎn)品的有效供給。”熊本海說。
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