李保明 王陽 鄭煒超 等 畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究進展 J 華南農(nóng)業(yè)大學學報 2021 42 6 18 26 LI Baoming WANG Yang ZHENG Weichao et al Research progress on intelligent equipment and information technology for livestock and poultry breeding J Journal of South China Agricultural University 2021 42 6 18 26 特約綜述 畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究進展 李保明1 2 王 陽1 鄭煒超1 2 王朝元1 2 1 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室 中國農(nóng)業(yè)大學 水利與土木工程學院 北京 100083 2 北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術研究中心 北京 100083 摘要 我國現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖正朝著規(guī)?；?設施化 標準化和信息化方向快速發(fā)展 智能養(yǎng)殖技術裝備與信息化技 術的研發(fā)與應用是促進畜禽養(yǎng)殖行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的關鍵 對提升我國畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)出效率 降低生產(chǎn)過程對 勞動力的依賴 實現(xiàn)綠色高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義 本文從滿足規(guī)?；笄萆a(chǎn)對品質(zhì)安全 健康管理 提 質(zhì)增效的需求出發(fā) 重點介紹了模塊化裝配式畜禽舍建筑與熱環(huán)境耦合調(diào)控技術 養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)精準監(jiān)測與智 能調(diào)控技術以及畜禽智能化飼喂 飲水 投藥設備 畜禽舍清糞工藝與自動清糞裝備 畜禽生產(chǎn)信息實時采集與 智能管理技術等方面的最新研究與應用進展 指出了畜牧裝備產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)和卡脖子問題 并對中國畜牧業(yè) 機械化與智能裝備發(fā)展的方向進行了展望 為我國現(xiàn)代畜牧業(yè)綠色高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級與健康可持續(xù)發(fā)展提供參考 關鍵詞 畜禽養(yǎng)殖 智能裝備 環(huán)境調(diào)控 飼喂 清糞 信息化 中圖分類號 S24 S82 S83 文獻標志碼 A 文章編號 1001 411X 2021 06 0018 09 Research progress on intelligent equipment and information technology for livestock and poultry breeding LI Baoming1 2 WANG Yang1 ZHENG Weichao1 2 WANG Chaoyuan1 2 1 Key Laboratory of Agricultural Engineering in Structure and Environment Ministry of Agriculture and Rural Affairs College of Water Resources and Civil Engineering China Agricultural University Beijing 100083 China 2 Beijing Engineering Research Center for Animal Healthy Environment Beijing 100083 China Abstract The modern livestock and poultry breeding industry in China has been rapidly developing towards scalization facility standardization and informatization The research development and application of intelligent farming equipment and information technology have become the key to promote healthy and sustainable development of livestock and poultry breeding industry It is of great significance for improving the output efficiency reducing the dependence on labor in the production process and achieving green and high quality transformational development of livestock and poultry breeding industry in China To meet the needs of quality and safety of products healthy management and quality efficiency improvement of large scale livestock and poultry production this paper mainly summarized the latest research and application progress of intelligent equipments and information technologies including modularized assembled animal buildings and building thermal environment coupling regulation technology precise monitoring and intelligent controlling technology 收稿日期 2021 07 27 網(wǎng)絡首發(fā)時間 2021 08 24 09 59 14 網(wǎng)絡首發(fā)地址 作者簡介 李保明 1961 男 教授 博士 E mail libm 基金項目 國家重點研發(fā)計劃 2018YFD0 500700 博士后國際交流計劃派出項目 博管辦2020 34號 華南農(nóng)業(yè)大學學報 Journal of South China Agricultural University 2021 42 6 18 26 DOI 10 7671 j issn 1001 411X 202107050 of farming environmental parameters intelligent feeding drinking and dosing equipment automatic manure removal technology and equipment real time information collection and intelligent management technology etc The weak links and bottlenecks for the development of intelligent equipment and information technology of livestock and poultry breeding industry were pointed out The development direction of mechanization and intelligent equipment of livestock farm in China was prospected This review provides a reference for the green and high quality transformation and upgrading healthy and sustainable development of livestock and poultry breeding industry in China Key words livestock and poultry intelligent equipment environmental control feeding manure removal informatization 我國現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖正朝規(guī)模化 設施化 標準 化與信息化方向快速發(fā)展 未來5 10年將是智慧 畜牧業(yè)的快速發(fā)展階段 但在生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級過 程中尚需解決相應的技術瓶頸 主要表現(xiàn)在 1 畜 禽舍建筑與環(huán)境調(diào)控技術是畜禽品種發(fā)揮優(yōu)良遺 傳潛力和生產(chǎn)效率的基礎 傳統(tǒng)畜禽舍建筑存在氣 密性差 多種通風模式并存且系統(tǒng)轉(zhuǎn)換融合性差等 問題 嚴重地影響了舍內(nèi)熱環(huán)境的均勻性與穩(wěn)定性 1 2 2 現(xiàn)有環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)普遍基于溫度 濕度或氣體濃 度進行單一指標的負反饋控制 但舍內(nèi)溫度 濕度 風速及空氣質(zhì)量等環(huán)境因子耦合作用顯著 單一指 標控制難以滿足畜禽舍復雜環(huán)境調(diào)控需求 3 4 3 畜 禽自動飼喂與飲水裝備的計量及信息采集不配套 難以實現(xiàn)智能化精準飼喂 1 5 4 規(guī)模畜禽生產(chǎn)清糞 勞動強度大 現(xiàn)有機械清糞系統(tǒng)可靠性差 檢修難 6 9 5 養(yǎng)殖過程管理粗放 信息化技術跟不上 1 2 10 導 致畜禽養(yǎng)殖面臨的整體效率低下 環(huán)境污染嚴重 設施設備落后等突出問題 1 11 本文從畜禽裝配式 建筑 均勻環(huán)境調(diào)控 智能化飼喂與飲水 自動清 糞 信息化智能管理等幾個方面對近年來的研究進 展進行了總結(jié) 重點分析了畜禽舍裝配式建筑與熱 環(huán)境耦合調(diào)控技術 畜禽舍環(huán)境因子智能化監(jiān)測與 自動化調(diào)控技術 畜禽智能化飼喂 飲水裝備 畜禽 舍清糞工藝及自動化清糞裝備 以及畜禽生產(chǎn)信息 實時采集與智能管理技術等 并對中國畜牧業(yè)機械 化與智能裝備發(fā)展的方向進行了展望 為我國現(xiàn)代 畜牧業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級與提質(zhì)增效提供參考 促進現(xiàn)代畜牧業(yè)的綠色高質(zhì)量與健康可持續(xù)發(fā)展 1 畜禽舍建筑與熱環(huán)境耦合調(diào)控技術 1 1 雞舍建筑與熱環(huán)境耦合調(diào)控技術 良好的保溫隔熱性能和氣密性是畜禽舍熱舒 適性環(huán)境及均勻性調(diào)控的前提和基礎 Wang等 12 18 建立了雞舍熱濕空氣耦合傳遞的微環(huán)境模擬模型 分析了雞舍溫度波動的主要環(huán)境因子 12 15 建立了 不同地區(qū)無供暖系統(tǒng)蛋雞舍外圍護結(jié)構(gòu)熱阻及保 溫材料經(jīng)濟性模型 明確了不同氣候區(qū)雞舍圍護結(jié) 構(gòu)的保溫性能要求與蛋雞飼養(yǎng)方式 密度 的關 系 16 17 探索了裝配式雞舍建筑外圍護結(jié)構(gòu)縫隙對 舍內(nèi)外壓差 滲透風量和能耗的影響 明確了圍護 結(jié)構(gòu)搭接縫隙氣密性參數(shù)指標 18 系統(tǒng)分析了雞舍 進風口及進風參數(shù)影響舍內(nèi)氣流組織的穩(wěn)定性 19 22 Wang等 19 20 基于非等溫貼附射流理論設計舍內(nèi)氣 流組織 明確了進風口位置 尺寸及進風參數(shù)對舍 內(nèi)貼附射流長度 溫差衰減的影響規(guī)律 構(gòu)建了回 流區(qū)域內(nèi)溫度解析表達式 解析了基于雞舍建筑與 通風系統(tǒng)耦合作用的雞舍穩(wěn)溫機理 并提出了降低 溫度波動及溫差的縱墻濕簾風道布置與小窗均勻 緩沖間 Surge chamber a 雞舍外觀 a The outside of the poultry house W Surge chamber b 緩沖間 b The surge chamber 側(cè)墻小窗 Inside of the sidewall inlets c 側(cè)墻進風口 c The inside of the wall inlets 圖 1 縱墻濕簾緩沖室山墻排風系統(tǒng) 19 Fig 1 Sidewall inlets of the new ventilation system with surge chamber and bottom hinged ap 第 6 期 李保明 等 畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究進展 19 進風的通風模式 圖1 基于灰色預測理論和雞舍 微環(huán)境模型 王陽 22 提出了雞舍熱環(huán)境預測調(diào)控 新方法 建立了密閉式雞舍內(nèi)不同環(huán)境參數(shù)指標的 熱環(huán)境灰色預測模型及調(diào)控規(guī)律 實現(xiàn)了單棟 10萬只以上規(guī)模雞舍溫差不超過3 的穩(wěn)溫調(diào)控 效果 1 2 豬舍通風及節(jié)能減排技術 規(guī)?；肛i場妊娠母豬通常采用自動料線定 位欄飼養(yǎng) 集約化 自動化程度較高 飼養(yǎng)數(shù)量和密 度大 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的熱量和氣體污染物需 及時排出 23 28 國內(nèi)規(guī)?；i場采用的橫向或縱向 濕簾降溫系統(tǒng)很難滿足妊娠母豬對熱環(huán)境和空氣 質(zhì)量環(huán)境的需求 李修松等 26 27 對妊娠母豬舍采用 濕簾與地道風相結(jié)合的濕簾降溫系統(tǒng)進行夏季和 冬季舍內(nèi)環(huán)境連續(xù)監(jiān)測 結(jié)果表明良好的通風系統(tǒng) 能夠為母豬提供適宜的生長環(huán)境 降低能源消耗 減少豬場運營成本 畜禽養(yǎng)殖用地緊張 規(guī)?；瘶?房豬場可通過提升土地利用效率在一定程度上降 低成本 圖2 Wang等 23 利用CFD技術模擬評估 樓房豬舍內(nèi)氣流環(huán)境發(fā)現(xiàn) 風井內(nèi)不同壓力分布導 致每層的通風量存在差異 樓房豬舍一樓的通風量 最低 樓層數(shù)的增高會對風機通風性能產(chǎn)生負面影 響 增加風井寬度對風機性能產(chǎn)生正效果 尤其是 增加處于低層樓房豬舍的通風量 精準通風可提高 樓房豬舍內(nèi)溫度以及氣流的穩(wěn)定性和均勻性 減少 豬舍的必要通風量和節(jié)約環(huán)境控制能耗 a 浙江華統(tǒng)集團樓房育肥場 a Multi floor building fattening farm of Zhejiang Huatong Group b 湖南龍華集團母豬樓房豬場 b Multi floor building for sow of Hunan Longhua Group 圖 2 樓房豬舍 Fig 2 Multi floor pig building 1 3 奶牛熱舒適評價方法 熱應激嚴重影響奶牛的生產(chǎn)力 繁殖力和福 利 為降低奶牛熱應激的風險 國內(nèi)外學者一直在 尋求預測和評估熱應激的方法 在諸多方法中綜合 多個環(huán)境因子的熱應激指數(shù)模型最為常用 29 30 為 避免在指數(shù)選擇上的盲目性 一些學者系統(tǒng)梳理了 已有奶牛熱應激指數(shù)評價方法并進行了分類 對比 分析了不同評價指數(shù)在奶牛熱應激時表征指標的 差異 認為已有的指數(shù)普遍不能很好地反映奶牛與 環(huán)境的換熱機理 導致不同環(huán)境條件下評價結(jié)果差 異較大 29 31 為更好地開展奶牛熱舒適環(huán)境評價方 法的研究 嚴格齊等 31 在總結(jié)前人研究的基礎上提 出了一種結(jié)合體表溫度的奶牛換熱模型并進行了 MatLab源代碼編制 2 畜禽舍環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控裝備 2 1 基于光譜技術的NH3和H2S檢測裝置 畜禽舍NH3濃度檢測多采用電化學傳感器 使 用中普遍存在對畜禽舍復雜環(huán)境抗性低 易鈍化 精度低 使用壽命短等問題 以致目前實際使用的 畜禽舍環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)在決策時無法采用NH3濃度 作為調(diào)控指標 譚鶴群等 32 基于可調(diào)諧吸收光譜 技術搭建了一套畜禽舍NH3濃度檢測系統(tǒng) 該系統(tǒng) 主要由激光發(fā)射單元 光路與氣路單元 光電信號 接收單元以及諧波信號處理單元4個部分組成 并 研究了調(diào)制頻率 調(diào)制幅值 諧波分析相位差 掃描 頻率等系統(tǒng)參數(shù)對檢測系統(tǒng)精準度的影響 結(jié)果表 明光譜檢測系統(tǒng)的線性誤差和重復誤差均顯著小 于電化學檢測儀 且與INNOVA檢測儀相當 研究 結(jié)果為畜禽舍NH3濃度實時在線監(jiān)測設備的研發(fā) 提供理論依據(jù) 基于光譜技術的NH3 H2S檢測裝 置如圖3所示 2 2 基于LORA的畜禽舍環(huán)境參數(shù)實時采集系統(tǒng) 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境下 現(xiàn)場監(jiān)測布線復雜 傳統(tǒng)的 傳輸成本高 功耗大 距離短 采用無線傳感器監(jiān) 測畜禽舍內(nèi)環(huán)境參數(shù) 便于傳感器組網(wǎng) 不需要布 線 布點靈活 結(jié)合廣域網(wǎng)通訊和云平臺 可實現(xiàn) 環(huán)境信息的遠程實時監(jiān)控 33 34 華中農(nóng)業(yè)大學和 河北農(nóng)業(yè)大學研究團隊根據(jù)不同畜禽舍 不同用 戶對環(huán)境監(jiān)測的需求 集成不同類型傳感器 考慮 到畜禽場地理位置的多樣性 采用WIFI和LORA 2種舍內(nèi)組網(wǎng)通訊方式 廣域網(wǎng)通訊方式為有線 網(wǎng)絡和NB IoT 研制了多種不同組合的監(jiān)測設備 圖4 測試結(jié)果表明設備抗干擾能力和可靠性較 20 華南農(nóng)業(yè)大學學報 第 42 卷 高 能勝任養(yǎng)殖環(huán)境復雜條件下遠距離無線信息 傳輸工作 2 3 基于多參數(shù)的牛舍環(huán)境精準調(diào)控系統(tǒng) 牛舍內(nèi)環(huán)境因子耦合作用顯著 現(xiàn)有的調(diào)控系 統(tǒng)普遍基于單一指標的負反饋控制 難以滿足復雜 環(huán)境調(diào)控及動物環(huán)境舒適性需求 基于多元參數(shù)的 環(huán)境綜合評價指標與調(diào)控模型 已研發(fā)了用于牛舍 的多參數(shù)環(huán)境精準調(diào)控系統(tǒng) 圖5 35 37 該系統(tǒng)主 要包括牛舍卷簾冬季調(diào)控策略 夏季感應噴淋裝 置 控制器及控制系統(tǒng)應用集成3個部分 考慮舍 內(nèi)的熱舒適性 空氣質(zhì)量 氣流模式和溫度分布等 因素 給出了母牛舍卷簾開度與開口方式相互作用 的調(diào)控策略 考慮大多數(shù)條件下奶牛散欄飼養(yǎng) 為 防止出現(xiàn)無牛噴淋 研發(fā)了感應噴淋裝置 控制區(qū) 域內(nèi)噴頭運行 實現(xiàn)了節(jié)水 節(jié)電 根據(jù)環(huán)境需要控 制多組牛舍卷簾的開度和多組風機 噴淋的開關 實現(xiàn)了分區(qū)域的噴淋和風機控制 3 畜禽智能化飼喂和飲水裝備 3 1 智能飼喂設備 針對畜禽不同生理生長階段對養(yǎng)分的動態(tài)需 求存在差異 綜合考慮產(chǎn)品性質(zhì) 用途 價格和銷 量 國內(nèi)已設計開發(fā)了犢牛精準牛奶飼喂機 奶牛 分群管理精準飼喂系統(tǒng) 自走式精準撒料機 母豬 小群養(yǎng)智能飼喂站 智能化奶羊飼喂站等全新產(chǎn)品 圖6 38 40 犢牛自動飼喂機對帶有識別信號的犢牛 進行自動飼喂 對加速牛群增殖 降低牧場成本和 提高經(jīng)濟效益起到了重要作用 奶牛分群管理精準 飼喂系統(tǒng) 根據(jù)牛只的生長情況為牛只的出入場 分群 轉(zhuǎn)群 分欄提供數(shù)據(jù)支撐 也為日糧配方的改 進提供了基礎數(shù)據(jù)信息 自走式精準撒料機設備整 體結(jié)構(gòu)緊湊 撒料均勻 可隨時調(diào)整出料量 方便使 用 母豬小群養(yǎng)智能飼喂站 將妊娠母豬從定位欄 a NH3 檢測儀 a NH3 detector b 手持式 H2S 檢測儀 b Handheld H2S detector c 在線式 H2S 檢測儀 c Online H2S detector 圖 3 NH3和H2S濃度檢測儀 Fig 3 The detectors of NH3 and H2S concentrations 圖 4 畜禽舍多參數(shù)環(huán)境檢測儀 Fig 4 Multi parameter environment detector for livestock building 圖 5 牛舍環(huán)境控制系統(tǒng) Fig 5 Environmental control system for cow house 第 6 期 李保明 等 畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究進展 21 中解放出來 適用于我國福利化舍飼散養(yǎng)工藝 增 強了母豬自身體質(zhì)和免疫力 可以實現(xiàn)豬場日常飼 喂無人化 傳統(tǒng)的定時定量投料飼喂會發(fā)生采食拱 料及爭食浪費現(xiàn)象 保育豬粥料智能飼喂器具有料 位監(jiān)測功能 低料位補料 高料位停料 可節(jié)約大量 飼料 且用水拌料飼喂保育豬可以減少斷奶應激 提高了保育豬成活率和生長速度 減少了呼吸道疾 病的發(fā)病率 畜禽智能化精準飼喂裝備的設計研發(fā) 與應用已初步突破了家畜個體精準飼喂控制的難 點 實現(xiàn)了畜禽智能化飼喂裝備關鍵核心技術突破 3 2 數(shù)字化飲水 加藥和消毒設備 畜禽通過飲水投藥易造成藥物浪費和飲用藥 物不均等問題 自動加藥裝置改變了將獸藥加入飲 水的傳統(tǒng)做法 通過控制攪拌速率 攪拌時間將固 體獸藥直接與飼料混合 加藥裝置通過電機控制絞 龍葉 根據(jù)實際情況調(diào)整藥物的流量 可避免獸藥 的浪費 養(yǎng)殖場定期防疫或疫病爆發(fā)期 定時按需 投藥存在投藥不均 勞動強度大的問題 畜禽飼料 加藥裝置通過控制攪拌的速率及時間 實現(xiàn)了自動 加藥 有效地解決了獸藥混合不均等問題 畜禽養(yǎng)殖過程存在消毒防疫頻繁 細菌耐藥性 強和用藥量大等問題 微酸性電解水可在畜禽養(yǎng)殖 的環(huán)境凈化 飲水系統(tǒng)及物品等消毒環(huán)節(jié)中替代化 學消毒劑 微酸性電解水消毒及環(huán)境凈化技術已應 用在畜禽養(yǎng)殖場環(huán)境凈化 通道 設備 雞蛋及飲水 管線消毒等各個方面 41 43 微酸性電解水屬于綠 色 環(huán)保 安全 高效的殺菌消毒劑 穩(wěn)定性好 殺菌 能力強 其殺菌能力是次氯酸鈉的80倍 且微酸性 電解水機 圖7 以氯化鈉溶液和稀鹽酸為原料 價 格相對較低 圖 7 微酸性電解水機 Fig 7 Slightly acidic electrolyzed water machine 4 畜禽舍自動清糞系統(tǒng) 4 1 豬場自動清糞系統(tǒng) 糞污清理是生豬養(yǎng)殖過程中的重要環(huán)節(jié) 傳統(tǒng) 的定時清糞易導致舍內(nèi)糞污堆積 從而使有害氣體 大量排放 嚴重影響豬只的健康和周邊環(huán)境 利用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡構(gòu)建糞污量預測模型 實時預測當前 時刻豬舍內(nèi)糞污量并及時進行清理 可有效降低糞 污在豬舍內(nèi)的累積和有害氣體的長時排放 44 45 豬 場虹吸式清糞及轉(zhuǎn)運系統(tǒng)可提高規(guī)?；i場的清 糞效率 節(jié)約養(yǎng)殖場的勞動力成本 通過結(jié)合不同 地域氣候條件 優(yōu)化了虹吸式管道排污系統(tǒng)的設計 及安裝工藝 44 49 利用臺達DOPSoft 2 00 07和 WPLSoft2 48軟件研發(fā)的豬場自動清糞系統(tǒng)信息平 臺 圖8 不僅提高了清糞效率 也提高了設備的穩(wěn) 定性和維修 維護效率 為降低豬場疫病防控風險 提供了數(shù)據(jù)支撐 可以解決豬場清糞過程中因信息 化程度不足而導致的數(shù)據(jù)獲取少 預警不及時和檢 a 精準牛奶飼喂機 a Precision milk feeder b 保育豬精準飼喂機 b Precision feeder for nursery pig c 母豬小群養(yǎng)飼喂站 c Small group feeding system for sow 圖 6 智能飼喂系統(tǒng) Fig 6 Intelligent feeding systems 22 華南農(nóng)業(yè)大學學報 第 42 卷 修頻繁進場等問題 44 49 4 2 家禽傳送帶自動清糞系統(tǒng) 近年來 家禽的多層立體疊層飼養(yǎng)在我國得到 快速發(fā)展 采用各層網(wǎng)下傳送帶清糞不僅解決了禽 與糞的及時分離難題 還實現(xiàn)了糞不落地 日產(chǎn)日 清 顯著提升了舍內(nèi)空氣質(zhì)量 由于水禽糞便的含 水量高 如何解決傳送帶清糞的漏水問題是養(yǎng)殖業(yè) 關注的焦點 水禽場高效清糞系統(tǒng)創(chuàng)新了對輥驅(qū) 動 增加了敷膠工藝及自動糾偏機構(gòu) 實現(xiàn)了聯(lián)動 和可拆卸功能 大大改善了糞帶性能 延長了糞帶 的使用壽命 清糞速度提高了30 40 解決了由 于禽糞濕度差異所造成的清糞難題 有效地提高了 清糞帶的清潔度 減少了舍內(nèi)禽糞滯留時間 家禽 場傳送帶自動清糞系統(tǒng)設計了清糞端刮糞板整體 調(diào)節(jié)裝置和可拆卸刮糞板裝置 將多層刮糞板連接 形成聯(lián)動裝置 確保多層刮糞板整體脹緊 方便清 理刮板與糞帶之間的積糞 50 52 5 畜禽生產(chǎn)信息實時采集與智能管理 技術 5 1 家禽安全高效養(yǎng)殖智能信息管理系統(tǒng) 家禽安全高效養(yǎng)殖智能信息管理系統(tǒng)包括家 禽養(yǎng)殖信息實時監(jiān)測 疾病預警系統(tǒng) 養(yǎng)殖智能信 息管理系統(tǒng) Cuan等 53 建立了基于機器視覺的籠 養(yǎng)和散養(yǎng)家禽異常行為檢測方法 對籠養(yǎng)家禽的站 立或臥倒姿態(tài) 行為 進行識別 判斷其是否屬于疑 似病禽 實現(xiàn)家禽的異常行為檢測 對散養(yǎng)家禽進 行非接觸式檢測 通過判斷家禽行為 啄食行為 正 常行為和異常行為 實現(xiàn)健康雞和疑似病雞的檢 測 設計了去噪方法 對選出的聲音事件進行噪聲 分數(shù)檢測 去除在家禽叫聲頻域范圍之外有較高能 量的噪聲事件 對獲取的家禽叫聲進行變換 53 54 5 2 牛安全高效養(yǎng)殖智能信息管理系統(tǒng) Kang等 55 分析跛行奶牛行走運動模型 提出 了基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法和算法 為奶 牛跛行檢測提供了新的技術 康熙等 56 提出的基 于熱紅外相機的奶牛跛行檢測系統(tǒng) 減少了跛行對 奶牛健康及產(chǎn)奶量影響 提高了奶牛跛行運動特征 獲取的準確性 張旭東等 57 58 提出了基于深度學習 網(wǎng)絡EFMYOLOv3 Enhanced Fusion MobileNetV3 You Only Look Once v3 的多目標檢測方法 搭建 了基于熱紅外相機的奶牛乳腺炎檢測系統(tǒng) 并融合 于奶牛疾病檢測系統(tǒng) 為奶牛乳腺炎檢測提供了新 的技術 基于SVM Support vector mechines 和經(jīng) 驗小波的奶牛動態(tài)稱質(zhì)量方法以及三維重建的奶 牛體質(zhì)量預估方法 為養(yǎng)殖場奶牛稱質(zhì)量提供了新 的思路 提高了稱質(zhì)量效率 減少了稱質(zhì)量過程中 奶牛的應激反應 提高了奶牛福利 59 62 任曉惠等 63 提出了一種基于機器學習算法的SVM和貝葉斯分 類算法的奶牛行為自動識別方法 對奶牛的發(fā)情行 為 反芻行為 進食行為和飲水行為進行分類和識 別 為進一步開展奶牛異常行為檢測 疾病的智能 化預警研究提供了技術支持 5 3 畜禽規(guī)模化安全高效養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)平臺 我國畜禽養(yǎng)殖行業(yè)轉(zhuǎn)型階段 畜禽安全高效養(yǎng) 殖大數(shù)據(jù)平臺的開發(fā)及示范應用為畜禽養(yǎng)殖企業(yè) 提供了有效的智能養(yǎng)殖管理 可以減少企業(yè)養(yǎng)殖人 員投入 降低人與畜禽的接觸頻率 保障養(yǎng)殖場的 生物安全 實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的少人化 遠程化 數(shù)據(jù)化 管理 1 3 11 豬安全高效養(yǎng)殖管理平臺通過連接豬場 的物聯(lián)網(wǎng)設備 構(gòu)建養(yǎng)殖企業(yè)豬舍實時監(jiān)測系統(tǒng) 疾病預警及智能信息管理系統(tǒng)等 實現(xiàn)豬場管理數(shù) 字化 在線化 通過大數(shù)據(jù)技術分析 為豬場提供生 產(chǎn) 經(jīng)營的最佳解決方案 使得豬場管理更加標準 和規(guī)范 實現(xiàn)了生豬全過程生產(chǎn)信息化管理 蛋雞 安全高效養(yǎng)殖管理平臺系統(tǒng)實現(xiàn)了不同來源數(shù)據(jù) 的互聯(lián)互通 同步實時預警多單位多雞場管理 養(yǎng) 殖異?，F(xiàn)象 推送飼養(yǎng)方案及匯總分析生產(chǎn)數(shù)據(jù) 通過PC端和手機端應用 用戶可隨時查看批次日 周 月成績數(shù)據(jù) 做到蛋品可全程追溯 提升生產(chǎn) 效率 6 結(jié)論與展望 6 1 結(jié)論 現(xiàn)代畜禽舍建筑與環(huán)境調(diào)控技術設備是現(xiàn)代 畜禽設施化養(yǎng)殖的前提條件 也是保障高產(chǎn)畜禽品 種發(fā)揮遺傳潛力和生產(chǎn)效率的基礎 越來越受到重 視與關注 適宜的畜禽養(yǎng)殖用地逐漸減少 提升土 地利用效率可一定程度上降低成本 規(guī)?；瘶欠控i 場為現(xiàn)代集約化豬場開辟出了新道路 為設計適合 圖 8 豬場自動清糞系統(tǒng)信息平臺 Fig 8 The information platform of automatic manure cleaning system in swine farm 第 6 期 李保明 等 畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究進展 23 中國國情的規(guī)?；i場提供了參考依據(jù) 規(guī)模養(yǎng)殖 場中使用勞動力最多 勞動強度最大且作業(yè)環(huán)境差 的2個環(huán)節(jié)為飼喂和清糞 從飼喂和清糞角度創(chuàng)制 關鍵裝備 可有效解決畜禽場對人工的依賴 提高 勞動效率 降低末端糞污處理難度 并通過精準飼 喂控制 提升生產(chǎn)效率 實現(xiàn)節(jié)本增效 促進現(xiàn)代畜 禽生產(chǎn)向信息化與智能化方向發(fā)展 畜禽養(yǎng)殖信息 采集 挖掘與集成優(yōu)化是促進產(chǎn)業(yè)由數(shù)字化向網(wǎng)絡 化 智能化方向升級的關鍵環(huán)節(jié) 基于物聯(lián)網(wǎng)和大 數(shù)據(jù)挖掘技術 建立集飼養(yǎng)規(guī)劃 生產(chǎn)管理 可追溯 于一體的畜禽高效安全養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng) 可實現(xiàn) 規(guī)模畜禽健康養(yǎng)殖過程的智能化管理 本文以畜禽 健康養(yǎng)殖的空間環(huán)境需求為切入點 從裝配式畜禽 舍與熱環(huán)境調(diào)控 環(huán)境自動化控制系統(tǒng) 智能飼喂 與飲水裝備 自動清糞系統(tǒng) 智能管理系統(tǒng)5個方 面對畜禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術研究與應用 進行了分析 為構(gòu)建我國畜禽健康高效養(yǎng)殖智能裝 備與信息化技術體系提供關鍵支撐 為中國現(xiàn)代畜 牧業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級與提質(zhì)增效提供了參考 依據(jù) 有利于促進現(xiàn)代畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展 6 2 展望 國務院關于加快推進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導意見 國發(fā) 2018 42號 中 明確提出 到2025年畜牧業(yè)機械化率總體達50 以上 且要以畜牧業(yè)機械化向全程全面高質(zhì)高效轉(zhuǎn) 型升級為主線 以推進機械裝備與養(yǎng)殖工藝相融 合 畜禽養(yǎng)殖機械化與信息化相融合 設施裝備配 置與養(yǎng)殖場建設相適應 機械化生產(chǎn)與適度規(guī)模養(yǎng) 殖相適應 為畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 加快現(xiàn)代化步伐 提供有力支撐 畜牧業(yè)加快向標準化規(guī)模養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型 升級 裝備總量持續(xù)增長 機械化水平不斷提升 但 不同地區(qū) 畜種 養(yǎng)殖規(guī)模和生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械化發(fā)展 不平衡不充分 畜牧業(yè)機械化總體水平還不高 科 技創(chuàng)新能力不強 部分技術裝備有效供給不足 養(yǎng) 殖工程與設施裝備集成配套不夠等問題突出 機械 化是畜牧業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎和重要標志 養(yǎng)殖智 能裝備與信息化技術是加快機械化發(fā)展的有力支 撐 畜禽養(yǎng)殖將向綠色高質(zhì)量模式轉(zhuǎn)型發(fā)展 以標 準化 規(guī)模化 超大規(guī)?；?生態(tài)化 福利化 養(yǎng)殖無 抗化以及數(shù)字化 信息化和管理智能化為方向 未 來中國畜牧業(yè)機械化與智能裝備發(fā)展主要集中解 決畜牧裝備產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)和卡脖子問題 具體包 括提高中小規(guī)模養(yǎng)殖場 戶 的機械化水平 畜牧業(yè) 機械化與環(huán)境保護 疫病防控與機械化水平以及人 才培養(yǎng)和人才隊伍建設等方面 畜牧業(yè)信息化將以 數(shù)字化 網(wǎng)絡化 智慧化 智能化 信息化階段升級 發(fā)展為主要趨勢 數(shù)字化階段以畜禽生產(chǎn)過程及設 施設備信息資源的實時準確可靠采集為主 網(wǎng)絡化 集中于信息資源的融合 數(shù)據(jù)挖掘和智慧管理是智 慧化的必經(jīng)之路 畜禽養(yǎng)殖數(shù)字化是智能化的基 礎 在機器深度學習人工智能的基礎上實現(xiàn)智能化 發(fā)展 參考文獻 李保明 王陽 鄭煒超 等 中國規(guī)模化養(yǎng)雞環(huán)境控制關 鍵技術與設施設備研究進展 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2020 36 16 212 221 1 朱能武 李保明 鄧昌彥 等 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖環(huán)境工程 技術研究進展 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2001 17 7 17 20 2 汪開英 吳捷剛 趙曉洋 畜禽場空氣污染物檢測技術 綜述 J 中國農(nóng)業(yè)科學 2019 52 8 1458 1474 3 楊飛云 曾雅瓊 馮澤猛 等 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控與智能 養(yǎng)殖裝備技術研究進展 J 中國科學院院刊 2019 34 2 163 173 4 姚向君 郝先榮 郭憲章 畜禽養(yǎng)殖場能源環(huán)保工程的 發(fā)展及其商業(yè)化運作模式的探討 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2002 18 1 181 184 5 韓成吉 王國剛 朱立志 畜禽糞污土地承載力系統(tǒng)動 力學模型及情景仿真 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2019 35 22 170 180 6 張慶東 耿如林 戴曄 規(guī)?；i場清糞工藝比選分 析 J 中國畜牧獸醫(yī) 2013 40 2 232 235 7 介鄧飛 泮進明 應義斌 規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染氣體現(xiàn) 場檢測方法與儀器研究進展 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2015 31 1 236 246 8 羅娟 趙立欣 姚宗路 等 規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞污處理 綜合評價指標體系構(gòu)建與應用 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2020 36 17 182 189 9 付為森 滕光輝 楊艷 種豬體重三維預估模型的研 究 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2006 22 S2 84 87 10 李保明 王陽 鄭煒超 我國規(guī)?；B(yǎng)雞環(huán)境控制技術 的最新進展 J 中國家禽 2019 41 9 1 7 11 WANG Y ZHENG W C SHI H P et al Optimising the design of confined laying hen house insulation require ments in cold climates without using supplementary heat J Biosystem Engineering 2018 174 282 294 12 王陽 李保明 密閉式蛋雞舍外圍護結(jié)構(gòu)冬季保溫性能 分析與試驗 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2017 33 7 190 196 13 王陽 王朝元 李保明 蛋雞舍冬季CO2濃度控制標準 與最小通風量確定 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2017 33 2 240 244 14 王陽 鄭煒超 石海鵬 等 夏季雞舍屋頂隔熱改善舍內(nèi) 熱環(huán)境及蛋雞生產(chǎn)性能 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2018 34 17 207 213 15 WANG Y LI B M An optimized solar air degree day method to evaluate energy demand for poultry buildings in different climate zones J Frontiers of Agricultural 16 24 華南農(nóng)業(yè)大學學報 第 42 卷 Science and Engineering 2020 7 4 478 489 WANG Y LI B M ZHENG W C Optimum insulation thickness for the sandwich structure livestock building external envelopes in different climate regions of China J International Journal of Agricultural and Biolo gical Engineering 2020 13 1 29 41 17 WANG Y LI B M LIANG C et al Dynamic simulation of thermal load and energy efficiency in poultry build ings in the cold zone of China J Computers and Elec tronics in Agriculture 2020 168 105127 18 WANG Y ZHENG W C TONG Q et al Reducing dust deposition and temperature uctuations in the laying hen houses of Northwest China using a surge chamber J Biosystem Engineering 2018 175 206 218 19 王陽 鄭煒超 李絢陽 等 西北地區(qū)縱墻濕簾山墻排風 系統(tǒng)改善夏季蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2018 34 21 202 207 20 WANG Y ZHENG W C LI B M et al A new ventila tion system to reduce temperature fluctuations in laying hen housing in continental climate J Biosystem Engin eering 2019 181 52 62 21 王陽 健康高效養(yǎng)雞穩(wěn)溫機理及熱環(huán)境調(diào)控規(guī)律研 究 D 北京 中國農(nóng)業(yè)大學 2020 22 WANG X S WU J G YI Q Y et al Numerical evalu ation on ventilation rates of a novel multi floor pig build ing using computational fluid dynamics J Computers and Electronics in Agriculture 2021 182 106050 23 沈盼 高巖 張杰 等 現(xiàn)代化豬舍降低廢氣排放措施的 應用與研究 J 中國豬業(yè) 2020 15 1 84 86 24 QIN C WANG X S ZHANG G Q et al Effects of the slatted floor layout on flow pattern in a manure pit and ammonia emission from pit A CFD study J Computers and Electronics in Agriculture 2020 177 105677 25 李修松 葉章穎 李保明 等 不同通風模式對保育豬舍 冬季環(huán)境的影響 J 農(nóng)業(yè)機械學報 2020 51 3 317 325 26 李修松 葉章穎 李國銘 等 規(guī)?；i場妊娠母豬舍改 進濕簾降溫系統(tǒng)的環(huán)境特性 J 農(nóng)業(yè)工程學報 2020 36 20 238 245 27 ZHAO W Y WANG M Z LI H et al Field test and eco nomic analysis of energy saving renovation for an old nursery pig building in Beijing China J Applied Engin eering in Agriculture 2020 36 5 619 628 28 曹哲 施正香 安欣 等 基