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中国养猪业面临着能繁母猪生产力水平低、健康管理水平低、智能设备利用率低、养殖成本高等产业突出问题。本文从猪群福利化健康养殖工艺、猪舍空气净化技术、猪只生长与健康状态感知技术、以及猪只精准饲喂和养殖机器人等智能作业装备4个方面，分析了智能养猪工厂建设中工艺、技术、装备的研究和发展现状，并对今后智能养猪工厂建设的重点方向进行了展望，以期为中国智能养猪工厂的创制提供参考。
从猪群福利化健康养殖工艺、猪舍空气净化技术、猪只生长及健康状态感知技术、猪只精准饲喂和养殖机器人等智能作业装备4个方面综述智能养猪工厂建设中涉及的工艺、技术、装备研究和发展现状。
1 猪群福利化健康养殖工艺
从种猪的限位栏饲喂到圈舍内智能散养饲喂，从按猪只的生理生长阶段划分猪群类别的工厂化流程养殖到立体楼房智能养猪、发酵床养猪等。
在猪舍内配置躺卧区、采食区、饮水区、排泄区及活动区等功能区域；同时从动物福利角度配置满足猪只行为需求的福利性设施，改善舍内的饲养环境，保证猪只在圈栏内的活动需求，目的是实现猪群的高效管理，减少猪只异常行为的发生。
基于不同阶段猪的营养与饲养环境的不同需求，后备母猪、初产哺乳母猪与经产哺乳母猪分别有对应的适宜的营养供给模式；根据母猪的胎次，提供猪群饲养管理技术与饲料供给技术；在仔猪饲养工艺方面，采用缓解仔猪断奶综合征，提高断奶仔猪成活率的饲养工艺技术和补水补液技术。
2020年，生猪集约化养殖龙头企业牧原公司应用楼房式养猪工艺，在饲料供给、生猪饲养、疫病防控和粪污处理等方面进行改进，目标是实现基于机械化、自动化的人工智能养猪
限位栏饲养可以有效减少母猪的争斗行为、降低流产风险，也便于饲养管理、发情鉴定等操作，但是由于运动空间不足，容易引起母猪的约束应激，导致仔猪初生质量降低、发病率和死亡率升高。母猪散养电子饲喂站可以改善猪只体况，提高母猪生产寿命，但是存在着弱势猪采食能力低而被迫夜间采食的现象，破坏了猪只正常的生物节律，从而影响其健康和生产性能。
在整体福利健康保障措施方面，加载的智能化技术包括智能水线、智能料线、智能消杀和智能清粪，根据猪舍建筑结构，养猪工艺分为平房工厂化和楼房工厂化；在局部福利健康保障措施方面，加载的智能化技术包括智能环控、智能玩具、智能分群和智能饲喂，根据不同养殖阶段，分为妊娠母猪小群散养/限位栏饲养、哺乳母猪产床一体化饲养、保育猪小群散养和生长育肥猪大群散养。
2 猪舍空气净化技术
猪舍空气净化技术主要分为物理法、化学法和组合法。物理法主要包括滤网过滤、通风、紫外线辐射消毒、等离子体消毒等，化学法主要包括光催化消毒、过氧乙酸、二氧化氯和臭氧等，组合法指的是物理与化学方法的结合。
发现喷淋方向对除氨效率有显著影响，错流喷淋方向的除氨效率分别比顺流和逆流方向高6.87%和18.88%；通风风速的降低能提高除氨效率，当通风风速为1 m/s、酸洗泵频率为30 Hz时，除氨效果最好。
针对楼房式养殖饲养密度大的特点，佘德勇等设计了一种通风与臭气净化相结合的新型通风工艺。采用湿帘−定速风机模式实现夏季高效通风降温，采用檐下通风小窗−吊顶通风窗−变频风机模式保证冬季通风效果并最大程度减少舍内热量损失，采用添加生物菌剂的水循环过滤猪舍臭气，改善养殖场区空气环境。智能化控制工艺实现了系统的精准控制，有效提高了养殖场的经济效益。
为解决规模化猪舍废气排放造成的环境污染问题，王昱等设计了一种猪舍废气复合净化系统，该系统采用化学法与水洗法相结合，通过PLC控制系统实时采集净化系统内的pH、电导率、液位和压差等动态环境数据，智能控制洗涤泵启停和电磁阀通断，自动完成供水、加酸、喷淋和排废，对主要污染成分氨气的平均去除率达85%。
3 猪只生长及健康状态感知技术
猪只生长及健康状态信息智能感知技术是智能化养殖过程的核心技术。能有效提高动物福利，更符合绿色高效智能养猪工厂的发展需要。猪只生长及健康状态感知技术，通过搭载温湿度、光照、二氧化碳含量、氨气含量等传感器实时监测猪场环境参数，通过搭载热红外成像传感器实时监测猪只体温，通过搭载2D/3D摄像头及声音采集器实时监测猪只行为，实现猪只点数、猪只体征信息采集等。生猪健康养殖智能化监测预警平台，实时显示养殖基地内生猪养殖信息，具体信息包括猪只存栏、猪只采食饮水情况、猪只健康体况评分等，用户可以查看今日预警猪只和今日预警事件，对异常状态进行及时处理。
3.1 母猪体况评分
母猪体况评分是母猪繁殖性能的一项重要指标，也是国际公认的反映母猪个体繁殖能力的最优评价方式。
3.2 猪只行为监测
基于姿态与时序特征的猪只行为识别方法，构建了猪只目标检测、猪只头部、四肢、背部、胸部和尾部区域的20个关键点和猪只行为识别数据集；基于机器学习算法与传感器采集的加速度数据，建立猪只行为分类模型是智能养殖中的研究热点。
3.3 猪只体质量估测
猪只体质量估测的原理如下：首先，动态采集猪只的标准姿态图像；其次，优化基于深度图像的猪体轮廓提取算法，获取猪只体尺数据；最后，建立猪只体质量估测算法及估测模型，实现移动式猪体质量无接触自动估测。
3.4 猪只健康识别
从设备是否与猪体接触角度出发，现有生猪健康识别技术可分为接触式与非接触式2类。接触式感知主要通过穿戴心率、温度及加速度传感器等感知设备采集生猪心率、运动量及体温等数据。非接触式感知则主要通过红外热像仪、声音采集仪、高清摄像头等仪器，采集养殖现场的热红外图像、声音数据、排泄物图像及动物行为视频，并通过视频分析、深度学习等技术对猪只个体进行定位，设计相关算法从中获取猪只体温、体尺、体质量、活动轨迹、运动量、声音、异常排泄物和异常行为等健康相关数据。通过连续感知猪只的生理体征，尤其体温的变化规律，可对猪瘟、蓝耳病等主要传染性疾病作出辅助预警。
体温是猪只健康状态的重要生理指标，及时获取异常猪只体温显得尤为重要，以红外热成像技术为代表的测温技术得到了广泛的应用。
使用摄像机24 h监测猪只的体温和运动情况，检测到发热前或同时出现体温升高和运动量减少，该系统可用于实时监测猪群，大大降低了定期取样的财力和后勤成本，并增加了早期发现感染的机会。
4 智能作业装备
4.1精准饲喂
精准饲喂是现代规模化猪场的一项系统工程，涉及饲料原料的选用、饲料养分的测定、饲料的加工存储、饲料的投喂等环节，是饲料、饲喂和饲养三者的有机结合。通过科学化管理，实现妊娠母猪的精准饲喂，可以有效提高仔猪的成活率，提高养殖场的经济效益。智能型妊娠母猪小群体精准饲喂站，具有自由运动饲喂、精确控制喂量、无需训练母猪、手机实时查看等特点。增加了妊娠母猪的运动量，有利于提高母猪窝产健仔数。
哺乳母猪精准饲喂装置及控制系统，可以根据母猪个体的体况实现个性化定时定量的精准饲喂。
育肥猪精准饲喂系统，实时监测生长育肥猪的生长状况，动态预测育肥猪的采食量和营养需要量，制定个性化饲喂方案。
4.2 养殖机器人
智能监控机器人系统，系统可同时检测养殖环境及生猪生长状态多维度信息，包括生猪姿态和声音数据的采集。
5 展望
中国工厂化养猪整体上还处于发展起步阶段，要实现生猪养殖绿色高效的智能化发展，今后需要从以下3个方面开展工作：
首先，建立智能养猪工厂建设的标准。随着科学技术的快速发展，养殖工艺的不断改进以及楼房式养猪的兴起，原有标准已不能适应现有要求，亟需结合福利化与健康养殖的要求修订原有标准内容，数字化表征建筑结构与区间布局、不同生长生理阶段猪只活动空间、饲养空间、饲喂标准等指标，制定符合我国不同区域、不同养猪设施结构、不同生猪生理阶段的福利化健康养殖工艺等规范，指导工厂化养猪模式的建设和推广，促进生猪养殖业的现代化发展。
其次，引进前沿的人工智能等技术。猪脸识别技术、健康感知技术等在规模化猪场得到了部分应用，取得了较好的效果，但是普及率很低，还需要大范围的推广应用，实现生猪生理生长及健康行为的无应激感知，实现对猪群个体或群体主要体征指标的无应激估测，基于机器视觉及深度学习技术实现对非洲猪瘟、蓝耳病等生猪主要传染病的监测预警。
最后，研发具有完全自主知识产权的智能装备。目前国内应用的智能装备主要依赖进口，国产设备比例偏低，为促进中国养猪业智能装备化的快速发展，亟需养殖设备制造企业的加入。要突破一般工业机器人对工作环境要求较高而无法应用于猪场环境的技术瓶颈，创制能够适用于猪舍作业环境、适应不规则空间的养殖机器人。饲喂机器人取代传统的人工饲喂，实现精准的营养供给；清粪、消毒机器人取代传统的人工作业，保障猪舍环境质量与生物安全；巡检机器人取代兽医日常观察，实现健康智能感知与预警，助推中国生猪养殖业从现有的依赖人工转向“机器换人”及“无人值守”的重大跨越。
