摘要：中國養豬業面臨著能繁母豬生產力水平低、健康管理水平低、智能設備利用率低、養殖成本高等產業突出問題。本文從豬群福利化健康養殖工藝、豬舍空氣凈化技術、豬只生長與健康狀態感知技術、以及豬只精準飼喂和養殖機器人等智能作業裝備4個方面，分析了智能養豬工廠建設中工藝、技術、裝備的研究和發展現狀，并對今后智能養豬工廠建設的重點方向進行了展望，以期為中國智能養豬工廠的創制提供參考。

關鍵詞：智慧農業、生豬養殖、養殖工藝、空氣凈化、健康感知、智能裝備  

從豬群福利化健康養殖工藝、豬舍空氣凈化技術、豬只生長及健康狀態感知技術、豬只精準飼喂和養殖機器人等智能作業裝備4個方面綜述智能養豬工廠建設中涉及的工藝、技術、裝備研究和發展現狀。

從種豬的限位欄飼喂到圈舍內智能散養飼喂，從按豬只的生理生長階段劃分豬群類別的工廠化流程養殖到立體樓房智能養豬、發酵床養豬等。

在豬舍內配置躺臥區、采食區、飲水區、排泄區及活動區等功能區域；同時從動物福利角度配置滿足豬只行為需求的福利性設施，改善舍內的飼養環境，保證豬只在圈欄內的活動需求，目的是實現豬群的高效管理，減少豬只異常行為的發生。

基于不同階段豬的營養與飼養環境的不同需求，后備母豬、初產哺乳母豬與經產哺乳母豬分別有對應的適宜的營養供給模式；根據母豬的胎次，提供豬群飼養管理技術與飼料供給技術；在仔豬飼養工藝方面，采用緩解仔豬斷奶綜合征，提高斷奶仔豬成活率的飼養工藝技術和補水補液技術。

2020年，生豬集約化養殖龍頭企業牧原公司應用樓房式養豬工藝，在飼料供給、生豬飼養、疫病防控和糞污處理等方面進行改進，目標是實現基于機械化、自動化的人工智能養豬

限位欄飼養可以有效減少母豬的爭斗行為、降低流產風險，也便于飼養管理、發情鑒定等操作，但是由于運動空間不足，容易引起母豬的約束應激，導致仔豬初生質量降低、發病率和死亡率升高。母豬散養電子飼喂站可以改善豬只體況，提高母豬生產壽命，但是存在著弱勢豬采食能力低而被迫夜間采食的現象，破壞了豬只正常的生物節律，從而影響其健康和生產性能。

在整體福利健康保障措施方面，加載的智能化技術包括智能水線、智能料線、智能消殺和智能清糞，根據豬舍建筑結構，養豬工藝分為平房工廠化和樓房工廠化；在局部福利健康保障措施方面，加載的智能化技術包括智能環控、智能玩具、智能分群和智能飼喂，根據不同養殖階段，分為妊娠母豬小群散養/限位欄飼養、哺乳母豬產床一體化飼養、保育豬小群散養和生長育肥豬大群散養。

豬舍空氣凈化技術主要分為物理法、化學法和組合法。物理法主要包括濾網過濾、通風、紫外線輻射消毒、等離子體消毒等，化學法主要包括光催化消毒、過氧乙酸、二氧化氯和臭氧等，組合法指的是物理與化學方法的結合。

發現噴淋方向對除氨效率有顯著影響，錯流噴淋方向的除氨效率分別比順流和逆流方向高6.87%和18.88%；通風風速的降低能提高除氨效率，當通風風速為1 m/s、酸洗泵頻率為30 Hz時，除氨效果最好。

針對樓房式養殖飼養密度大的特點，佘德勇等設計了一種通風與臭氣凈化相結合的新型通風工藝。采用濕簾?定速風機模式實現夏季高效通風降溫，采用檐下通風小窗?吊頂通風窗?變頻風機模式保證冬季通風效果并最大程度減少舍內熱量損失，采用添加生物菌劑的水循環過濾豬舍臭氣，改善養殖場區空氣環境。智能化控制工藝實現了系統的精準控制，有效提高了養殖場的經濟效益。

為解決規模化豬舍廢氣排放造成的環境污染問題，王昱等設計了一種豬舍廢氣復合凈化系統，該系統采用化學法與水洗法相結合，通過PLC控制系統實時采集凈化系統內的pH、電導率、液位和壓差等動態環境數據，智能控制洗滌泵啟停和電磁閥通斷，自動完成供水、加酸、噴淋和排廢，對主要污染成分氨氣的平均去除率達85%。

豬只生長及健康狀態信息智能感知技術是智能化養殖過程的核心技術。能有效提高動物福利，更符合綠色高效智能養豬工廠的發展需要。豬只生長及健康狀態感知技術，通過搭載溫濕度、光照、二氧化碳含量、氨氣含量等傳感器實時監測豬場環境參數，通過搭載熱紅外成像傳感器實時監測豬只體溫，通過搭載2D/3D攝像頭及聲音采集器實時監測豬只行為，實現豬只點數、豬只體征信息采集等。生豬健康養殖智能化監測預警平臺，實時顯示養殖基地內生豬養殖信息，具體信息包括豬只存欄、豬只采食飲水情況、豬只健康體況評分等，用戶可以查看今日預警豬只和今日預警事件，對異常狀態進行及時處理。

母豬體況評分是母豬繁殖性能的一項重要指標，也是國際公認的反映母豬個體繁殖能力的最優評價方式。

基于姿態與時序特征的豬只行為識別方法，構建了豬只目標檢測、豬只頭部、四肢、背部、胸部和尾部區域的20個關鍵點和豬只行為識別數據集；基于機器學習算法與傳感器采集的加速度數據，建立豬只行為分類模型是智能養殖中的研究熱點。

豬只體質量估測的原理如下：首先，動態采集豬只的標準姿態圖像；其次，優化基于深度圖像的豬體輪廓提取算法，獲取豬只體尺數據；最后，建立豬只體質量估測算法及估測模型，實現移動式豬體質量無接觸自動估測。

從設備是否與豬體接觸角度出發，現有生豬健康識別技術可分為接觸式與非接觸式2類。接觸式感知主要通過穿戴心率、溫度及加速度傳感器等感知設備采集生豬心率、運動量及體溫等數據。非接觸式感知則主要通過紅外熱像儀、聲音采集儀、高清攝像頭等儀器，采集養殖現場的熱紅外圖像、聲音數據、排泄物圖像及動物行為視頻，并通過視頻分析、深度學習等技術對豬只個體進行定位，設計相關算法從中獲取豬只體溫、體尺、體質量、活動軌跡、運動量、聲音、異常排泄物和異常行為等健康相關數據。通過連續感知豬只的生理體征，尤其體溫的變化規律，可對豬瘟、藍耳病等主要傳染性疾病作出輔助預警。

體溫是豬只健康狀態的重要生理指標，及時獲取異常豬只體溫顯得尤為重要，以紅外熱成像技術為代表的測溫技術得到了廣泛的應用。

使用攝像機24 h監測豬只的體溫和運動情況，檢測到發熱前或同時出現體溫升高和運動量減少，該系統可用于實時監測豬群，大大降低了定期取樣的財力和后勤成本，并增加了早期發現感染的機會。

精準飼喂是現代規?；i場的一項系統工程，涉及飼料原料的選用、飼料養分的測定、飼料的加工存儲、飼料的投喂等環節，是飼料、飼喂和飼養三者的有機結合。通過科學化管理，實現妊娠母豬的精準飼喂，可以有效提高仔豬的成活率，提高養殖場的經濟效益。智能型妊娠母豬小群體精準飼喂站，具有自由運動飼喂、精確控制喂量、無需訓練母豬、手機實時查看等特點。增加了妊娠母豬的運動量，有利于提高母豬窩產健仔數。

哺乳母豬精準飼喂裝置及控制系統，可以根據母豬個體的體況實現個性化定時定量的精準飼喂。

育肥豬精準飼喂系統，實時監測生長育肥豬的生長狀況，動態預測育肥豬的采食量和營養需要量，制定個性化飼喂方案。

智能監控機器人系統，系統可同時檢測養殖環境及生豬生長狀態多維度信息，包括生豬姿態和聲音數據的采集。

中國工廠化養豬整體上還處于發展起步階段，要實現生豬養殖綠色高效的智能化發展，今后需要從以下3個方面開展工作：

首先，建立智能養豬工廠建設的標準。隨著科學技術的快速發展，養殖工藝的不斷改進以及樓房式養豬的興起，原有標準已不能適應現有要求，亟需結合福利化與健康養殖的要求修訂原有標準內容，數字化表征建筑結構與區間布局、不同生長生理階段豬只活動空間、飼養空間、飼喂標準等指標，制定符合我國不同區域、不同養豬設施結構、不同生豬生理階段的福利化健康養殖工藝等規范，指導工廠化養豬模式的建設和推廣，促進生豬養殖業的現代化發展。

其次，引進前沿的人工智能等技術。豬臉識別技術、健康感知技術等在規?；i場得到了部分應用，取得了較好的效果，但是普及率很低，還需要大范圍的推廣應用，實現生豬生理生長及健康行為的無應激感知，實現對豬群個體或群體主要體征指標的無應激估測，基于機器視覺及深度學習技術實現對非洲豬瘟、藍耳病等生豬主要傳染病的監測預警。

最后，研發具有完全自主知識產權的智能裝備。目前國內應用的智能裝備主要依賴進口，國產設備比例偏低，為促進中國養豬業智能裝備化的快速發展，亟需養殖設備制造企業的加入。要突破一般工業機器人對工作環境要求較高而無法應用于豬場環境的技術瓶頸，創制能夠適用于豬舍作業環境、適應不規則空間的養殖機器人。飼喂機器人取代傳統的人工飼喂，實現精準的營養供給；清糞、消毒機器人取代傳統的人工作業，保障豬舍環境質量與生物安全；巡檢機器人取代獸醫日常觀察，實現健康智能感知與預警，助推中國生豬養殖業從現有的依賴人工轉向“機器換人”及“無人值守”的重大跨越。

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