養豬業的智慧飼養理念

黃選洋 譯 靳文廣 校 王晶晶 審

摘 要：隨著全球人口的增長，到2050年肉類消費可能會增加73％。因此，養豬生產者的目標是提高每頭豬的產量，并增加飼養密度。智慧飼養的出現是因為需要經常詳細地告知養殖者關于動物健康、福利和生產力的信息。目前哪些智慧飼養技術已經可用于養豬業？哪些技術是可以實現的?

關鍵詞：智慧飼養；養豬業；新興技術

智慧飼養是將先進技術應用于畜牧業來監測、模擬和管理動物生產。其目的是隨著畜牧業生產的集約化，提高養殖者與單個動物保持聯系的能力。通過使用智慧飼養技術，養殖者可以更好地監測每個動物的需求，并相應地調整他們的管理方法，從而防止出現健康、福利和管理問題，提高群體健康。大量的智慧飼養技術可用于養豬業，特別是傳感和監測技術，如加速度計、壓力墊和測力板、麥克風、攝像頭和射頻識別(radio frequency identification，RFID)。

1  傳感和監測技術

加速度計是一種電子傳感器，通過測量運動參數可以連續記錄和描述活動數據的變化。該設備相對便宜，可以固定在動物身體的不同部位，如腿、頸部和耳朵。由于飼養條件和豬的探索行為，將這些儀器安裝在動物身上可能會遇到一些挑戰。加速度計可以通過識別母豬姿勢和行走行為的變化用于檢測早期跛行。

壓力墊可分析母豬的步態模式，提供可靠的跛行指標，如較慢的步行速度、較短的步幅和較長的站立時間。

測力板可以測量腿部的重量分布，并可以通過識別腿部承重的差異評估跛行程度，因為跛行的動物不愿意在受影響的肢體上承受重量。這類測量客觀，而且具有高度的可重復性。

麥克風可用于客觀、無創測量各種飼養環境中的應激識別和疾病監測。麥克風已被用于檢測應激發聲(如尖叫)，并通過利用音頻監控系統中的聲音數據識別豬的消耗性疾病。麥克風還被用于描述肺部感染引起的咳嗽聲的聲學特征，來建立一種基于呼吸道疾病聲音特征分析的實時咳嗽分類算法，并客觀地測量與正常呼吸模式的偏差。

數字視頻跟蹤系統在監測豬的生產性能、健康和福利方面價格低廉、可靠且準確。例如，攝像頭可以通過測量維度(如胸圍)、長度和高度等尺寸用于準確評估體重，并根據豬的休息行為模式測量熱舒適度，例如通過評估堆擠行為了解豬欄內豬的空間分布。攝像頭還通過從豬的俯視圖熱圖像中自動提取耳部溫度，有助于評估熱舒適度，當使用紅外溫度計時，它們可以將耳部鼓室區確定為最佳溫度監測區域，當使用溫度傳感器時，它們可以將耳朵和腰部區域確定為最佳溫度監測區域。

此外，攝像頭還可以作為交互式軟件包中圖像分析程序的集成部分來決定豬舍是否需要加熱或降溫。跛行和健康的豬也可以通過視頻記錄以及跟蹤行走過程中頸部區域的高度和步長與步幅比值的變化進行區分。該方法可以準確識別74％隨后發展成跛行的豬。

三維機器視覺系統可自動檢測豬尾巴的姿勢，并對咬尾行為進行預警。數字圖像還有助于在咬耳期間準確識別咬和被咬的豬。攝像頭在豬場的另一項應用是通過測量豬的移動速度和距離識別它們的攻擊行為，從而對打架和追逐行為進行分類。

RFID系統已經在豬場中被常規用于對豬進行個體識別和追蹤。RFID系統的其他用途包括記錄每頭豬在群體環境中的采食模式和飲水行為，在不久的將來，它們可以對豬的健康和行為進行長期持續的監測(圖1)。

圖1  配備射頻識別技術的飼喂站可跟蹤每頭豬的采食量和體重

2  用于養豬業的新興技術

可用于養豬業的新興技術包括增強現實(augmented reality，AR)、人工智能、3D打印和物聯網。表1總結了新興技術在養豬業中的應用。

“增強現實”一詞與具有以下特征的技術有關：

•在現實環境中將物理對象和虛擬對象進行結合；

•實時互動；

•將物理對象和虛擬對象對齊。

AR可以將計算機生成的不同虛擬元素疊加在現實世界上，提供人類感官無法提供的物理元素信息。

人工智能被描述為在機器中模擬人類智能，表現出與人類思維相關的特征，如學習和解決問題。它旨在理解和設計顯示智能屬性的系統，如學習能力、從數據中獲取知識的能力、合理化并采取行動以實現特定目標的能力。與人工智能算法相結合的大數據可以轉化為有用的信息，從而改善豬場的決策。

另一項新興技術是3D打印。它被定義為通過連續鋪設薄材料層，從三維數字模型制作物理對象的過程。它能夠進行復制，特別是小部件，通過專用設備和傳統大規模生產產品的替代品的分布式制造，可節省時間和資源，并降低成本。

最后，物聯網也是一種新興技術，能夠通過高速互聯網連接設備來感知、收集和共享數據，從而處理和使用這些數據來實現共同的 目標。

總之，隨著畜牧業生產的集約化，智慧飼養可提高養殖者與單個動物保持聯系的能力。使用智慧飼養可以在短時間內收集大量數據，從而改善豬的健康、福利技術和監測。