動(dòng)物健康養(yǎng)殖管理專家系統(tǒng)與決策支持解決方案

動(dòng)物健康養(yǎng)殖管理專家系統(tǒng)與決策支持解決方案妊娠母豬電子飼喂站我國(guó)是養(yǎng)豬業(yè)大國(guó)，目前每年出欄的商品豬數(shù)量已達(dá)7億頭以上，居世界第一。而繁殖母豬的數(shù)量經(jīng)過(guò)不斷的結(jié)構(gòu)性調(diào)整,目前存欄大約在4000萬(wàn)頭左右，大約占生豬存欄數(shù)量的10%左右，這意味著在我國(guó)需要飼養(yǎng)較多的繁殖母豬才能保證出欄商品豬的數(shù)量?？傮w而言，我國(guó)生豬養(yǎng)殖水平有一定程度的提升,生產(chǎn)力日益提高，但是整體水平仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等興旺國(guó)家。據(jù)Agri-stats2010年提供的母豬生產(chǎn)力行業(yè)基礎(chǔ)報(bào)告，在國(guó)際上母豬繁殖力即生產(chǎn)力較高的國(guó)家如荷蘭、丹麥、愛(ài)爾蘭、法國(guó)等，一頭繁殖母豬，年產(chǎn)窩數(shù)在2.3?2.5之間，一年能夠提供的斷奶活仔數(shù)高達(dá)24?26頭，母豬死亡率為6.8%,斷奶日齡提前到18.7天，斷奶仔豬重量也能到達(dá)5.6kg。在如此高的母豬生產(chǎn)力水平下，斷奶均勻度基本一致的仔豬在其后的飼養(yǎng)過(guò)程中，飼喂管理方便，發(fā)育健康，發(fā)病率及淘汰率低，保證了最終上市豬只數(shù)量及豬肉數(shù)量的穩(wěn)定供給，維護(hù)了豬肉價(jià)格的穩(wěn)定。目前我國(guó)的母豬繁殖力相比存在巨大的差距。據(jù)農(nóng)業(yè)部有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前母豬年產(chǎn)窩數(shù)一般為2,一頭母豬年產(chǎn)活仔數(shù)大約為15?20頭，但能夠提供的斷奶活仔數(shù)僅為14頭左右，為歐洲興旺水平的56%左右，最終能提供出欄的商品豬頭數(shù)大約在12頭以上。這就意味著要提供相同數(shù)量的出欄豬只數(shù)量，那么需要飼養(yǎng)的繁殖母豬的數(shù)量大約是高繁殖力國(guó)家的1.7倍以上，不僅需要多耗費(fèi)大量的人力、物力及飼料資源，而且由此造成的排放及污染問(wèn)題更加嚴(yán)重。提高繁殖母豬的生產(chǎn)力，提供健康及體重均勻度較好的斷奶仔豬，是保證商品豬飼養(yǎng)的關(guān)鍵，不僅是養(yǎng)殖場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,也是一個(gè)國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)水平的關(guān)鍵性指標(biāo)。目前，我國(guó)飼養(yǎng)的商品豬都是經(jīng)過(guò)遺傳改良后的大三元雜交品種，如杜洛克、長(zhǎng)白、大約克等品種雜交而來(lái)，在遺傳潛力上幾乎同質(zhì)化而無(wú)差異，引起母豬生產(chǎn)力差異的根本原因在于對(duì)母豬的精細(xì)飼喂與管理、護(hù)理上。而對(duì)規(guī)?；肛i場(chǎng)的精細(xì)飼養(yǎng)，隨著勞動(dòng)力本錢的增加，也越來(lái)越離不開(kāi)自動(dòng)智能化設(shè)備的采用。為此，在現(xiàn)代養(yǎng)殖領(lǐng)域，尤其是針對(duì)母豬的飼喂技術(shù)上,智能化、精確化的飼喂技術(shù)已經(jīng)成為必然開(kāi)展的趨勢(shì)，尤其是隨著我國(guó)勞動(dòng)力的結(jié)構(gòu)及本錢悄然發(fā)生了顛覆性變化,生豬養(yǎng)殖模式已經(jīng)從散養(yǎng)、家庭飼養(yǎng)迅速向集約化及規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化的模式轉(zhuǎn)變，具有智能化、自動(dòng)化及精細(xì)化的養(yǎng)殖技術(shù)成為行業(yè)開(kāi)展的迫切需求初。妊娠母豬電子飼喂站利用母豬采食行為特性與接近傳感器的協(xié)同工作，控制飼喂器的精確下料，只有當(dāng)母豬采食完預(yù)設(shè)的初次下料量并繼續(xù)具有采食需求時(shí)，通過(guò)傳感器的距離感知，才能繼續(xù)驅(qū)動(dòng)下料裝置下料，一是保證系統(tǒng)計(jì)算的或設(shè)定的采食量能采食完，二是嚴(yán)格保證基本不出嘛U余料的狀況發(fā)生，防止不同豬只采食量計(jì)量的相互干擾，從而保證不同個(gè)體一次或多次實(shí)際采食量累計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)提高設(shè)備的利用效率。同時(shí)還采用低頻RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母豬個(gè)體的自動(dòng)識(shí)別；通過(guò)全機(jī)械式通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)母豬單頭進(jìn)入與離開(kāi)的連鎖控制；通過(guò)飼喂控制器的模塊設(shè)定、無(wú)刷電機(jī)的單圈旋轉(zhuǎn)與接近傳感器的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)定量飼喂剩余料量的最小化控制。該智能設(shè)備的先進(jìn)性在于采用了針對(duì)動(dòng)物行為的感知技術(shù)與飼喂電子精確控制技術(shù)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于母豬個(gè)體營(yíng)養(yǎng)需求的差異性飼喂。創(chuàng)新性在于:(1)母豬采食量的設(shè)定與采食量的動(dòng)態(tài)模型結(jié)合起來(lái)，最大限度滿足妊娠胎兒生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分需求的動(dòng)態(tài)變化；(2)撥棄了過(guò)去的進(jìn)入門為純機(jī)械門，以及出口門與進(jìn)入門連鎖工作的思路，采用進(jìn)口處傳感感知與電動(dòng)門結(jié)合的協(xié)同模式，控制進(jìn)口豬只的依次有規(guī)律進(jìn)入，提高設(shè)備的利用效率,為智能設(shè)備的實(shí)際推廣應(yīng)用解決技術(shù)控制屏障問(wèn)題。整個(gè)設(shè)備在剩余料的智能控制及如何提高設(shè)備的利用效率上到達(dá)國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。哺乳母豬精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)飼喂設(shè)備的研發(fā)，最大程度的發(fā)揮哺乳母豬的采食量,與提高仔豬的成活率及斷奶重量有直接的關(guān)系。因此,研究解決母豬飼喂系統(tǒng)的一些關(guān)鍵問(wèn)題具有實(shí)際意義。哺乳母豬精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)利用哺乳母豬采食曲線與中央控制器的協(xié)同工作，控制下料裝置的精確下料，只有當(dāng)母豬采食完預(yù)設(shè)的上次的下料量后，才能在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)繼續(xù)下次采食，一是保證系統(tǒng)計(jì)算的或設(shè)定的采食量能按一定的程序采食,較少或根本不出現(xiàn)剩余料，二是均勻地采食，最大限度促進(jìn)哺乳母豬的采食潛力，滿足哺乳母豬及仔豬的營(yíng)養(yǎng)需求。采用預(yù)設(shè)的個(gè)性化的采食量模型與雨刷電機(jī)的精確旋轉(zhuǎn)電子控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)設(shè)飼喂量的準(zhǔn)確投料；通過(guò)儲(chǔ)料倉(cāng)的料位｝空制設(shè)備及設(shè)置的人工觀察孔，可倜寺緩沖料倉(cāng)日糧的新鮮度及減少結(jié)拱。智能飼喂系統(tǒng)采用4次/天的飼喂頻率及與采食曲線的協(xié)同工作，與人工飼喂比照，能顯著促進(jìn)采食量的增加和顯著提高平均日增重(p<0.05)系統(tǒng)采用機(jī)電協(xié)同工作可行，無(wú)需傳感器及電子識(shí)別系統(tǒng)，設(shè)備控制簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，可視化性能好，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，與進(jìn)口設(shè)備比擬本錢具有明顯優(yōu)勢(shì)，適合在我國(guó)中、小型的種豬繁育場(chǎng)的哺乳車間推廣應(yīng)用。該智能設(shè)備的先進(jìn)性在于結(jié)合了不同哺乳母豬個(gè)體及哺乳仔豬的數(shù)量，動(dòng)態(tài)計(jì)算個(gè)體日糧供給量，與飼喂電子精確控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于哺乳母豬個(gè)體營(yíng)養(yǎng)需求的差異性飼喂。創(chuàng)新^性在于：(1)母豬采食量的設(shè)定與采食量模型及撫養(yǎng)的小豬數(shù)量結(jié)合起來(lái)，最大限度滿足哺乳母豬對(duì)養(yǎng)分需求的動(dòng)態(tài)變化;（2）系統(tǒng)自動(dòng)記錄每臺(tái)哺乳的采食量及采食量的節(jié)律，為今后開(kāi)啟哺乳母豬的采食行為大數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)在線平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)智能設(shè)備控制與母豬的采食內(nèi)在規(guī)律結(jié)合，最大限度實(shí)現(xiàn)哺乳母豬采食量最大化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上到達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。個(gè)體奶牛精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)在進(jìn)行泌乳奶牛的精細(xì)飼喂和性能測(cè)定的研究中，需要準(zhǔn)確計(jì)量每頭奶牛每天的實(shí)際采食量，甚至每次的采食量與采食的時(shí)間。在獲得每頭牛的采食量后，結(jié)合每天計(jì)量的泌乳牛的產(chǎn)量，才能評(píng)價(jià)測(cè)定對(duì)象一泌乳牛的生產(chǎn)性能及產(chǎn)乳潛力，并獲得完整的DHI（奶牛性能）數(shù)據(jù)，為制定泌乳牛的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控及品種改良計(jì)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。但是，國(guó)內(nèi)外一直以來(lái)只是通過(guò)對(duì)奶牛的單籠飼喂，人工稱量每天每頭牛的剩余采食量，計(jì)算單頭奶牛每天的采食量。這種最為傳統(tǒng)的飼喂量的計(jì)量方法，當(dāng)飼喂的奶牛頭數(shù)較多時(shí)，工作量大，難免會(huì)出現(xiàn)人為的錯(cuò)誤，其次，也無(wú)法記錄每頭奶牛每天的采食規(guī)律。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)，包括個(gè)體電子標(biāo)識(shí)技術(shù)，自動(dòng)感知（如近紅外、RFID技術(shù)等）技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的快速開(kāi)展，為研究基于奶牛個(gè)體的自動(dòng)飼喂及自動(dòng)計(jì)量技術(shù)提供了可能⑹］。假設(shè)能結(jié)合上述技術(shù)，提供一種能夠自動(dòng)識(shí)別奶牛身份并記錄其采食量的飼喂裝置，那么可以大大提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為科研生產(chǎn)提供助力。個(gè)體奶牛精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)能夠根據(jù)奶牛身份編號(hào)和服務(wù)器通信，獲取奶牛進(jìn)食情況，以此判定是否開(kāi)放阻擋單元，允許奶牛進(jìn)食，滿足科學(xué)飼養(yǎng)、個(gè)性化飼喂的要求。在研究國(guó)際同類裝置的基礎(chǔ)上，集成物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，即電子標(biāo)識(shí)技術(shù)、無(wú)線感知技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)奶牛個(gè)體的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)計(jì)量飼喂，并能獲得個(gè)體采食量規(guī)律曲線，為奶牛的精準(zhǔn)飼喂技術(shù)的創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)的研究平臺(tái)。畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與多種傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)畜禽舍內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、氨氣和硫化氫等五種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)Socket方式實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)多傳感器的集成應(yīng)用；當(dāng)感知的環(huán)境數(shù)據(jù)超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)開(kāi)啟相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備、降溫設(shè)備等；用戶可通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程對(duì)畜禽舍內(nèi)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、比照分析，并可通過(guò)移動(dòng)手機(jī)端APP軟件遠(yuǎn)程修改環(huán)境參數(shù)預(yù)設(shè)值，實(shí)現(xiàn)畜禽舍環(huán)境智能化管理［62］。畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于ARMM3單片機(jī)智能化豬、奶牛養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由環(huán)境控制箱、系統(tǒng)服務(wù)器端和移動(dòng)軟件端。環(huán)境控制箱由單片機(jī)、鐵電、SIM卡模塊、繼電器、顯示屏、電子變頻器等多種硬件組成，主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能，分別是采集功能、控制功能和通訊功能。畜禽養(yǎng)殖環(huán)境