信息化技术在生猪养殖中的应用现状与分析

2.2 环境控制

2.2.1 温湿度控制

为了满足日益增长的肉类生产需求，畜牧业的集约化生产模式已变得普遍，导致商业养猪场内相对较小的区域内生猪密度更高，猪舍内空气清洁度较差，会使猪群的舒适度下降。如果猪群长期的生活在空气清洁度较差的环境中，会导致猪群的食欲减退、采食量下降，健康度受到威胁等问题的出现，从而影响养殖经济效益。因此保持环境舒适可以最大程度地减少猪只健康和福利损失。传统的生猪养殖猪舍环境监测、调控手段技术落后，猪舍环境调控水平低、测控方式主观性强、人工成本大且费时费力，在一定程度上制约了生猪生产能力和生产效率。

室内温度是仔猪生长的关键环境因素，影响猪只的健康，福利和生产效率。猪舍内部的温度对猪只自身的调节具有极大影响，温度过低导致猪只体内的甲状腺激素分泌，消化率降低；温度过高导致猪体内热量堆积，易引发肠胃疾病。Zheng等提出了一种仔猪微环境自动化热控制与管理系统（ATCMS），为仔猪提供合适的生产环境，减少能耗。李立峰等基于组态软件、模糊控制和解耦控制技术，开发了一种综合考虑温度、湿度和氨气浓度相互影响的智能舍内环境监测与控制系统，成功实现了在保持温度基本恒定的条件下，维持相对湿度和氨气浓度在适宜范围内，以满足北方寒冷地区分娩母猪对猪舍环境的需求。阚盼盼等提出模糊控制与PID控制相结合，以STM32为核心控制器，将设计的模糊PID控制策略，通过STM32应用到仔猪舍温度控制系统，相比传统的PID系统，它能够随时根据系统调整参数，实现精准控制猪舍温度。

湿度对猪只生产和健康有显著影响。高湿度在高温下会导致热应激、冲突和急性死亡增加；低温下会引发感冒、风湿症、关节炎、肠炎等疾病，降低饲料转化率和生长速度；在常温下，高湿度滋生病原微生物和寄生虫，导致皮肤病和饲料问题。低湿度可增加灰尘，尤其在干料条件下，飞尘问题显著。适宜湿度对于猪只健康和生产至关重要。在猪舍温湿度控制系统方面，已经进行了广泛的研究。郑争兵基于AVR单片机ATmega16设计了猪舍温湿监测系统，对温湿度值进行动态显示、查询及存储等，实现了温湿度的实时测量和远距离传输。冯江等基于自适应模糊PID控制算法，通过降低超调量和缩短调控时间，成功提高了我国北方猪舍冬季温湿度控制精度，为寒地猪场冬季养殖提供更精准的温湿度环境管理。Jin等基于机器学习和模糊控制算法设计猪舍温湿度智能控制系统，使用传感器收集猪舍内的温度和湿度，并按时间顺序存储这些数据，利用这些时间序列数据来训练GRU模型，然后利用GRU模型来预测未来24 h猪舍内的温湿度变化曲线。最后建立猪舍及相关设备的数学模型，根据GRU的预测结果计算相关设备的输出功率，从而有效调节室内温度和湿度。试验结果表明，与基于阈值的环境控制系统相比，减少了约90%的异常温度和湿度。

2.2.2 空气质量调控

在集约化猪舍管理中，控制有害气体浓度至关重要。然而猪只的正常生长过程中，通过呼吸、粪便、饲料的不充分消化等途径会产生一定的有害气体，主要包括二氧化碳、氨气（NH3）、硫化氢（H2S）等。高浓度的二氧化碳、氨气和硫化氢会影响猪只健康，导致呼吸困难、免疫系统受损和眼部问题。因此，有效的气体控制对于确保猪只的生长和健康至关重要。

对于猪舍空气恶臭，有害气体影响猪只健康问题，Panida等使用8个化学气体传感器组成的便携式电子鼻，用于评估养猪场猪舍空气中的恶臭，由笔记本电脑上的内部软件通过 USB 端口实现自动化和控制气体流量。黄莺基于定向天线传感网络，设计了生猪养殖环境监测系统，传感器节点以MSP430系列单片机作为主控芯片，无线通信采用nRF905射频模块，温湿度采用SHT11数字传感器，有害气体检测采用H2S和NH3传感器。该系统可实现环境参数监测的自动控制，改善养殖环境智联，为生猪提供一个良好的生长环境。

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