基于大數(shù)據(jù)分析進(jìn)食情況，智能設(shè)備可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂;電子耳標(biāo)快速檢測(cè)畜禽身體狀況;環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境因素……這些控制系統(tǒng)都可集成到一個(gè)手機(jī)中，讓養(yǎng)殖場(chǎng)管理者及時(shí)獲取異常信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，控制相關(guān)設(shè)備。
在9月5日開(kāi)幕的第十八屆(2020)中國(guó)畜牧業(yè)博覽會(huì)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(zhǎng)階段、不同品種特性自動(dòng)精準(zhǔn)飼喂;電子測(cè)溫耳標(biāo)能快速檢測(cè)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(dòng)報(bào)警，并遠(yuǎn)程打開(kāi)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)參數(shù)……很多傳統(tǒng)養(yǎng)豬場(chǎng)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(lái)越有科技感，而且提高了生產(chǎn)效率。
“養(yǎng)殖業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作場(chǎng)所環(huán)境相對(duì)惡劣，甚至還會(huì)有臭氣和異味。當(dāng)前，我國(guó)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，年輕人并不愿意到養(yǎng)殖場(chǎng)工作，加上人工成本不斷提高，因此智能化養(yǎng)豬是未來(lái)規(guī)模豬場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。”9月20日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所二級(jí)研究員熊本海在接受科技日?qǐng)?bào)記者專(zhuān)訪時(shí)說(shuō)。
基于大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂
飼料成本占豬場(chǎng)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(guān)。比如懷孕母豬需要從日糧中獲得充分的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用來(lái)滿(mǎn)足胎兒生長(zhǎng)發(fā)育，為哺乳期儲(chǔ)備部分營(yíng)養(yǎng);哺乳母豬要保證最大采食量而不過(guò)量，保證良好體況及良好的母乳，進(jìn)而縮短發(fā)情間隔。
熊本海說(shuō)，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(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了豬對(duì)飼料養(yǎng)分需求的動(dòng)態(tài)化、精準(zhǔn)化分析。通過(guò)集成無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)、采食行為感知、飼料下料精準(zhǔn)控制技術(shù)和設(shè)備，并與采食量模型聯(lián)動(dòng)，研制了妊娠母豬飼喂個(gè)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(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過(guò)RFID方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，可達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換。如今，在智能養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中該技術(shù)被大量使用，主要用于進(jìn)行個(gè)體識(shí)別。
實(shí)踐驗(yàn)證表明，通過(guò)妊娠母豬精準(zhǔn)飼喂智能控制系統(tǒng)，母豬進(jìn)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(jìn)食效率。
“一臺(tái)精準(zhǔn)飼喂智能機(jī)器，能飼喂40頭豬。為避免多豬搶食, 一般是讓豬輪流進(jìn)入智能機(jī)器進(jìn)食。但豬畢竟是活的，有的豬吃完后并不會(huì)迅速離開(kāi)，后面的豬就無(wú)法進(jìn)入，降低了豬群的進(jìn)食效率。”熊本海說(shuō)，通過(guò)把人工智能技術(shù)和豬的習(xí)性結(jié)合起來(lái)，利用視覺(jué)認(rèn)知、自由采食及采食量自動(dòng)記錄系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)能主動(dòng)分析，一旦判斷該豬已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的進(jìn)食量而屬于誤闖入，進(jìn)食槽的門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，讓后豬進(jìn)入，把前豬拱出，提高設(shè)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(jìn)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(shí)體重符合要求，還可使繁殖母豬經(jīng)短暫調(diào)整后進(jìn)入下一個(gè)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(zhǎng)節(jié)點(diǎn)情況，通過(guò)日糧采食量的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，智能決策每只豬在不同階段應(yīng)采取的營(yíng)養(yǎng)控制措施，是選擇控制性飼喂、促進(jìn)進(jìn)食措施還是自由采食，避免了人為因素對(duì)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(fèi)，實(shí)現(xiàn)豬的最大生產(chǎn)潛力，降低豬場(chǎng)生產(chǎn)成本。”熊本海說(shuō)。
電子耳標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(hù)損失慘重。電子耳標(biāo)曾用于豬的溯源。“如今的電子耳標(biāo)芯片加載了靈敏的測(cè)溫電路，能實(shí)時(shí)獲得豬的體溫?cái)?shù)據(jù)，預(yù)判豬的身體狀況，把有發(fā)病可能的豬快速識(shí)別出來(lái)，有助養(yǎng)殖戶(hù)及時(shí)采取隔離等措施，大幅降低豬場(chǎng)疾病傳染概率。”熊本海說(shuō)。
電子耳標(biāo)嵌在豬的耳朵上，豬耳與智能感知裝置緊密相連，因此，能實(shí)時(shí)監(jiān)控豬的體溫，并且測(cè)溫誤差小。耳標(biāo)還會(huì)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間，如每間隔10分鐘，自動(dòng)向后臺(tái)傳送豬的體溫?cái)?shù)據(jù)。一旦豬的體溫出現(xiàn)異常，耳標(biāo)上的LED燈會(huì)即時(shí)報(bào)警，同時(shí)上報(bào)云服務(wù)器，提示豬場(chǎng)管理者及時(shí)采取隔離或其他措施，做到高效的疫情預(yù)警。
動(dòng)物是否生病，除體溫變化外，還會(huì)出現(xiàn)進(jìn)食量、活動(dòng)量下降等情況。電子耳標(biāo)還可配合精準(zhǔn)飼喂智能控制系統(tǒng)和視頻等，實(shí)時(shí)監(jiān)控每只豬的狀況。并通過(guò)獲得的大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)牲畜檔案管理、溯源、分組管理、生長(zhǎng)狀態(tài)、分布情況數(shù)據(jù)匯總管理。
養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)的溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境因素對(duì)豬生長(zhǎng)速度和發(fā)育都有較大影響。良好而舒適的環(huán)境，不但對(duì)豬的生長(zhǎng)發(fā)育起到促進(jìn)作用，而且生產(chǎn)力和飼料轉(zhuǎn)化率也比較高。過(guò)去養(yǎng)豬場(chǎng)對(duì)環(huán)境管理的疏漏，經(jīng)常會(huì)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(shuō)。
豬場(chǎng)環(huán)境中的人工智能系統(tǒng)，通過(guò)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(chǎng)的環(huán)境信息，利用物聯(lián)網(wǎng)上傳信息?？刂葡到y(tǒng)會(huì)根據(jù)豬場(chǎng)的面積、豬的密度等大數(shù)據(jù)智能判斷豬場(chǎng)環(huán)境是否適宜，并根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)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(huì)自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)機(jī)，加大空氣交換量;發(fā)現(xiàn)溫度太高或濕度太低，就會(huì)加大室內(nèi)水簾的水量，起到降溫增濕的作用。同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)收集數(shù)據(jù)，分析動(dòng)物行為對(duì)環(huán)境舒適度的反應(yīng)，建立評(píng)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(guān)系。
下一步還需提高精準(zhǔn)度、降低設(shè)備費(fèi)用
熊本海說(shuō)，無(wú)論是精準(zhǔn)飼喂智能機(jī)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(gè)手機(jī)中，豬場(chǎng)管理者能及時(shí)獲取異常報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，智能化控制相關(guān)設(shè)備，達(dá)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(shì)。比如由中國(guó)農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所、北京農(nóng)學(xué)院等共同完成的“生豬精準(zhǔn)飼喂管理理論及智能裝備創(chuàng)制”項(xiàng)目，創(chuàng)建了7類(lèi)從種豬到商品豬的智能飼喂設(shè)備;152套豬飼料養(yǎng)分預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)精度達(dá)93%;創(chuàng)建了38套生豬不同生理生長(zhǎng)階段主要養(yǎng)分預(yù)測(cè)模型;集成電子標(biāo)識(shí)、動(dòng)態(tài)稱(chēng)重等，實(shí)現(xiàn)種豬性能測(cè)定的自動(dòng)化與智能化。
其中，智能飼喂系統(tǒng)在養(yǎng)豬場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，能減少飼料浪費(fèi)7%—10%，提高飼料轉(zhuǎn)化效率5%以上，節(jié)省勞動(dòng)力35%以上。
熊本海說(shuō)，目前，人工智能在養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展處于初級(jí)階段，還存在一些問(wèn)題和不足。其精準(zhǔn)度還需要繼續(xù)提高，比如用智能項(xiàng)圈來(lái)監(jiān)測(cè)牛的反芻情況，由于牛的脖頸大小不同，而且會(huì)不?；顒?dòng)，套在牛脖子上的項(xiàng)圈有時(shí)會(huì)從監(jiān)測(cè)位置移開(kāi)，目前反芻監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度約為95%，與國(guó)外先進(jìn)的SCR電子項(xiàng)圈精準(zhǔn)度相比還有一定差距。
其次，智能設(shè)備價(jià)格較同類(lèi)養(yǎng)殖設(shè)備來(lái)說(shuō)偏高，大型養(yǎng)殖場(chǎng)才能負(fù)擔(dān)得起。不過(guò)，隨著人工智能的發(fā)展，更多研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)將投入到人工智能技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用中，智能設(shè)備的成本將會(huì)隨之下降。
“在人工智能養(yǎng)殖中，單點(diǎn)技術(shù)和系統(tǒng)并不能解決生豬產(chǎn)業(yè)的效率問(wèn)題，需要將這些技術(shù)、設(shè)施設(shè)備及信息等集成起來(lái)，比如在豬舍建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮到人工智能實(shí)施情況，實(shí)現(xiàn)頂層養(yǎng)殖工藝設(shè)計(jì)、運(yùn)行一體化。通過(guò)運(yùn)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(dòng)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(shuō)。
