養殖業迎來轉型升級突破口

AI養豬絕不是大材小用

2020年09月23日12:36  來源:科技日報
 

基於大數據分析進食情況,智能設備可實現精准飼喂﹔電子耳標快速檢測畜禽身體狀況﹔環境檢測系統實時監測溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強度等環境因素……這些控制系統都可集成到一個手機中,讓養殖場管理者及時獲取異常信息,實現遠程精准控制,並根據監測結果,控制相關設備。

在9月5日開幕的第十八屆(2020)中國畜牧業博覽會上,養殖“黑科技”讓人眼前一亮。能根據母豬、仔豬、保育豬、肥育豬不同生長階段、不同品種特性自動精准飼喂﹔電子測溫耳標能快速檢測豬的身體狀況﹔根據舍內溫濕度、空氣質量等參數系統可自動報警,並遠程打開風機調節參數……很多傳統養豬場正在加快向“數字化、智能化、信息化”轉型的速度,畜禽養殖不但變得越來越有科技感,而且提高了生產效率。

“養殖業勞動強度大,工作場所環境相對惡劣,甚至還會有臭氣和異味。當前,我國勞動力結構發生變化,年輕人並不願意到養殖場工作,加上人工成本不斷提高,因此智能化養豬是未來規模豬場發展的必然趨勢。”9月20日,中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所二級研究員熊本海在接受科技日報記者專訪時說。

基於大數據分析實現精准飼喂

飼料成本佔豬場養殖成本的60%—70%,飼料的採食狀態與豬的體重、健康狀態等息息相關。比如懷孕母豬需要從日糧中獲得充分的營養物質,用來滿足胎兒生長發育,為哺乳期儲備部分營養﹔哺乳母豬要保証最大採食量而不過量,保証良好體況及良好的母乳,進而縮短發情間隔。

熊本海說,基於大數據分析和算法,研究人員構建了豬在各種階段的採食量預測模型,實現了豬對飼料養分需求的動態化、精准化分析。通過集成無線射頻識別(RFID)、採食行為感知、飼料下料精准控制技術和設備,並與採食量模型聯動,研制了妊娠母豬飼喂個性化智能控制系統,做到了為每頭母豬提供定制化的飼喂方案。

據介紹,RFID是自動識別技術的一種,通過RFID方式進行非接觸雙向數據通信,可達到識別目標和數據交換。如今,在智能養豬產業中該技術被大量使用,主要用於進行個體識別。

實踐驗証表明,通過妊娠母豬精准飼喂智能控制系統,母豬進食后剩余飼料比例小於1%,一次完成採食量比大於95%,大幅提高了進食效率。

“一台精准飼喂智能機器,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,有的豬吃完后並不會迅速離開,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合起來,利用視覺認知、自由採食及採食量自動記錄系統,智能控制系統能主動分析,一旦判斷該豬已經達到預定的進食量而屬於誤闖入,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。一天採食6次,不但能促進哺乳母豬採食量的最大化,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,還可使繁殖母豬經短暫調整后進入下一個發情期及生產周期,最終提升母豬的生產力。“根據每一頭豬的不同生理或生長節點情況,通過日糧採食量的動態預測模型,智能決策每隻豬在不同階段應採取的營養控制措施,是選擇控制性飼喂、促進進食措施還是自由採食,避免了人為因素對養豬生產造成的影響。而這些措施的最終目的都是為了減少飼料浪費,實現豬的最大生產潛力,降低豬場生產成本。”熊本海說。

電子耳標實時監測豬體溫

2019年非洲豬瘟暴發,大量病豬被掩埋、消殺,養豬戶損失慘重。電子耳標曾用於豬的溯源。“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據,預判豬的身體狀況,把有發病可能的豬快速識別出來,有助養殖戶及時採取隔離等措施,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,能實時監控豬的體溫,並且測溫誤差小。耳標還會根據設定的時間,如每間隔10分鐘,自動向后台傳送豬的體溫數據。一旦豬的體溫出現異常,耳標上的LED燈會即時報警,同時上報雲服務器,提示豬場管理者及時採取隔離或其他措施,做到高效的疫情預警。

動物是否生病,除體溫變化外,還會出現進食量、活動量下降等情況。電子耳標還可配合精准飼喂智能控制系統和視頻等,實時監控每隻豬的狀況。並通過獲得的大數據,實現牲畜檔案管理、溯源、分組管理、生長狀態、分布情況數據匯總管理。

養豬場內的溫濕度、硫化氫等有害氣體濃度、光照強度等環境因素對豬生長速度和發育都有較大影響。良好而舒適的環境,不但對豬的生長發育起到促進作用,而且生產力和飼料轉化率也比較高。過去養豬場對環境管理的疏漏,經常會誘發豬感染疾病。

“環境控制是人工智能養豬的重要方面。”熊本海說。

豬場環境中的人工智能系統,通過智能傳感器在線採集空氣溫濕度、二氧化碳、氨氣和硫化氫濃度等養殖場的環境信息,利用物聯網上傳信息。控制系統會根據豬場的面積、豬的密度等大數據智能判斷豬場環境是否適宜,並根據具體情況,採取相應措施。比如豬舍空氣中二氧化碳或氨氣濃度太高,智能環境控制系統就會自動打開風機,加大空氣交換量﹔發現溫度太高或濕度太低,就會加大室內水帘的水量,起到降溫增濕的作用。同時系統還會收集數據,分析動物行為對環境舒適度的反應,建立評判綜合環境舒適度的參數模型和閾值,分析建立環境參數與飼料轉化率、生產性能等的關系。

下一步還需提高精准度、降低設備費用

熊本海說,無論是精准飼喂智能機器,還是智能環境控制系統,其控制系統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,實現遠程精准控制,並根據監測結果,智能化控制相關設備,達到健康養殖、節約成本、減少人工、節能降耗的目的。

人工智能養豬具有提高生產效率和降低成本的優勢。比如由中國農科院北京畜牧獸醫研究所、北京農學院等共同完成的“生豬精准飼喂管理理論及智能裝備創制”項目,創建了7類從種豬到商品豬的智能飼喂設備﹔152套豬飼料養分預測模型,預測精度達93%﹔創建了38套生豬不同生理生長階段主要養分預測模型﹔集成電子標識、動態稱重等,實現種豬性能測定的自動化與智能化。

其中,智能飼喂系統在養豬場應用結果表明,能減少飼料浪費7%—10%,提高飼料轉化效率5%以上,節省勞動力35%以上。

熊本海說,目前,人工智能在養殖業的發展處於初級階段,還存在一些問題和不足。其精准度還需要繼續提高,比如用智能項圈來監測牛的反芻情況,由於牛的脖頸大小不同,而且會不停活動,套在牛脖子上的項圈有時會從監測位置移開,目前反芻監測的精准度約為95%,與國外先進的SCR電子項圈精准度相比還有一定差距。

其次,智能設備價格較同類養殖設備來說偏高,大型養殖場才能負擔得起。不過,隨著人工智能的發展,更多研發機構和企業將投入到人工智能技術和設備的研發、生產及應用中,智能設備的成本將會隨之下降。

“在人工智能養殖中,單點技術和系統並不能解決生豬產業的效率問題,需要將這些技術、設施設備及信息等集成起來,比如在豬舍建筑規劃、設計時就需要考慮到人工智能實施情況,實現頂層養殖工藝設計、運行一體化。通過運用人工智能,不但能提升生豬養殖業的整體效率,而且能保障動物福利和生物安全,最終確保畜產品的有效供給。”熊本海說。(李 禾)

(責編:羅彬月、陳康清)

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