韓益飛 何 磊 司馬楊虎 孔旭東 繆文軍 李文學(xué) 李長銘

(1.江蘇如東縣蠶桑指導(dǎo)站 226400;2.中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所;3.蘇州大學(xué)蠶桑研究所 215151)

實現(xiàn)人工飼料工廠化飼養(yǎng)家蠶是養(yǎng)蠶人的夢想［1，2］，采用人工飼料飼養(yǎng)家蠶，具有省力、省工等優(yōu)點，但我們在實踐中也發(fā)現(xiàn)，它對蠶室環(huán)境的要求比普通桑葉育更高，人們在養(yǎng)蠶過程中，為調(diào)節(jié)蠶室內(nèi)目的溫濕度，須花費大量的時間與精力，一定程度上制約了全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)探索與應(yīng)用步伐。為了讓農(nóng)民從繁重的蠶室環(huán)境控制中解放出來，構(gòu)建現(xiàn)代蠶業(yè)技術(shù)體系［1］，我們2012年開始研究將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到蠶室環(huán)境控制中來，開發(fā)智能養(yǎng)蠶環(huán)境控制系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)養(yǎng)蠶環(huán)境全程遠程實時監(jiān)控與實時調(diào)控，實現(xiàn)蠶室環(huán)境控制自動化、全程化、網(wǎng)絡(luò)化，當(dāng)年晚秋蠶開始在蠶種催青室進行了調(diào)試與運行，2013年早春全齡人工飼料養(yǎng)蠶試驗過程中，對蠶室環(huán)境參數(shù)進行了全程實時監(jiān)控［3］，2013年8～9月對位于河口鎮(zhèn)中天村15 組的“如東縣飼料養(yǎng)蠶示范基地”蠶室進行改造，于晚秋蠶飼養(yǎng)結(jié)束后的初冬，在全齡人工飼料養(yǎng)蠶過程中進行了應(yīng)用實踐?，F(xiàn)將初冬全齡人工飼料養(yǎng)蠶實踐情況總結(jié)報告如下。

1 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)組成

通過對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實時檢測和環(huán)境設(shè)備的自動化管理，實現(xiàn)環(huán)境狀態(tài)的自動控制;通過設(shè)備的無線組網(wǎng)，實現(xiàn)設(shè)備的遠程操作;通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時上傳，實現(xiàn)環(huán)境狀態(tài)的遠程監(jiān)控。

1.1 系統(tǒng)原理

如圖1 所示，首先，溫度、濕度、光照等參數(shù)信息通過ZIGBEE 無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)傳送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)一方面通過ZIGBEE 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到控制器，控制器根據(jù)配置的目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度等自動控制相關(guān)設(shè)備的開關(guān)，同時控制器也將開關(guān)狀態(tài)等信息反饋給網(wǎng)關(guān)(此時網(wǎng)關(guān)起到WSN 網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點的作用);另一方面，網(wǎng)關(guān)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)將各個參數(shù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺，平臺的后臺軟件將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)平臺通過IE 交互界面將數(shù)據(jù)顯示給用戶(此時網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)兩個異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)的無縫交換和傳輸);同時用戶也可以通過平臺向網(wǎng)關(guān)發(fā)送開關(guān)設(shè)備、配置等指令，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程操作。

圖1 系統(tǒng)組成略圖

1.2 系統(tǒng)組成

1.2.1 WSN 無線傳感器:用于采集室內(nèi)溫濕度、光照等數(shù)據(jù)。

1.2.2 Zigbee/GPRS 網(wǎng)關(guān):負責(zé)控制器、傳感器、網(wǎng)絡(luò)平臺之間的通訊聯(lián)系。

1.2.3 WSN 無線控制器:根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)自動控制相關(guān)設(shè)備開關(guān)。

1.2.4 網(wǎng)絡(luò)平臺:M2M 通信管理，數(shù)據(jù)的存儲與管理，監(jiān)控實時數(shù)據(jù)，查詢歷史數(shù)據(jù)，管理配置相關(guān)設(shè)備。目前安裝于如東農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)界面。

1.3 室內(nèi)設(shè)備配置

為了實現(xiàn)蠶室內(nèi)環(huán)境自動化控制，我們對蠶室進行了改造，優(yōu)化保溫保濕性能，配備了相關(guān)設(shè)備。

1.3.1 蠶室原有的水泥地面保持不變，四周及天花用厚度3mm 的雙層彩鋼板、中間夾層用7cm 的泡沫進行改裝，保證其保溫保濕性能。

1.3.2 蠶室約25m2，四壁均勻安裝1KW 電熱線8根，用于加溫;配備1KW 的加濕器2 臺，用于補濕;屋頂安裝40W 的日光燈2 支，用于照明;東、南、北三面墻壁安裝排風(fēng)扇3 架，用于室內(nèi)外換氣。

上述設(shè)備均與控制器相連，從而使蠶室環(huán)境實時控制得以實現(xiàn)。

2 人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)

2.1 試驗材料

供試蠶品種:菁松×皓月，3 盒，約2.8萬粒卵/盒，由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)進行人工飼料適應(yīng)性篩選、山東廣通蠶種集團有限公司繁育提供;家蠶人工飼料:1～4齡飼料(桑葉粉含量35%)，由山東省蠶業(yè)研究所生產(chǎn)提供;5 齡飼料(桑葉粉含量35%)采用山東省蠶業(yè)研究所生產(chǎn)的蠶飼料的濃縮料，由農(nóng)戶按飼料∶豆腐渣∶水按1∶1.88∶1.88～2.0 的比例配制，配制時，添加濃縮料1.88‰的環(huán)丙沙星原料(含量為98%)［3］。

2.2 試驗條件與飼育方法

除蠶室環(huán)境由技術(shù)人員通過網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)控與實時調(diào)控外，其他方法與早春全齡人工飼料育相同［3］。為加強室內(nèi)空氣循環(huán)，提高蠶體活動能力，自3 齡起在蠶室內(nèi)置一小型電風(fēng)扇，不定期對墻壁吹風(fēng)。

2.3 防病衛(wèi)生措施

除了加強養(yǎng)蠶前蠶室蠶具消毒外，為防止蠶體感染發(fā)病，此次注重強化飼養(yǎng)過程中的防病衛(wèi)生措施。

2.3.1 所有與飼育操作無關(guān)的人員不得進入蠶室內(nèi)(試驗組織者除外);

2.3.2 飼育操作人員必須穿戴工作服進入蠶室;

2.3.3 蠶室入口放置消毒液，進入蠶室的人員須穿膠鞋經(jīng)消毒液消毒后，再進入蠶室;

2.3.4 結(jié)合補濕，用消毒液進行蠶室地面消毒。

3 效果分析

3.1 齡期經(jīng)過

此次全齡人工飼料育于10月28日收蟻，11月28日上蔟，全齡經(jīng)過31d。其中進入2 齡時，物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)因故掉線，自動控制系統(tǒng)失靈，改手動控制，11月4日零時至晨6 時溫度保持在24.3℃左右、濕度91%左右;6日15 時系統(tǒng)恢復(fù)正常，導(dǎo)致2齡期發(fā)育經(jīng)過延遲約1d(表1)［3］，同時嚴(yán)重影響3眠和大眠時蠶的發(fā)育整齊度。

表1 菁松×皓月全齡人工飼料育生長情況調(diào)查

3.2 蠶體質(zhì)量

飼育過程中，我們對各齡眠蠶的蠶體質(zhì)量進行調(diào)查(表2)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此次蠶體質(zhì)量總體都比早春全齡人工飼料試驗時低［3］，可能與2 齡期未能正常保持蠶室內(nèi)的目的溫濕度有關(guān)。

表2 眠蠶蠶體質(zhì)量調(diào)查表

3.3 繭絲質(zhì)量

上蔟10d 調(diào)查產(chǎn)繭量、公斤繭顆數(shù)、干殼量(表3)。

表3 菁松×皓月全齡人工飼料育飼養(yǎng)成績(2013年11月)

經(jīng)上蔟時抽樣調(diào)查，此次熟蠶結(jié)繭率約為65%，平均盒種產(chǎn)繭12.33kg，全繭量1.12g，繭層率19.40%。鮮繭由如東曉星絲綢公司試樣繅絲，試樣成績見表3。

表4 菁松×皓月全齡人工飼料育絲質(zhì)成績

由表4 可以看出，此次蠶繭上車率為75.70%，繭絲長為674.33m，低于早春全齡人工飼料育的水平［3］，解舒率為50.0%，平均纖度為2.9797 dtex。樣絲經(jīng)國家繭絲質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心鑒定，結(jié)果表明，纖度均方偏差2.32D，纖度最大偏差6.18D，斷裂強度3.57cN/dtex，斷裂伸長率22.85%。

4 討論

4.1 現(xiàn)代養(yǎng)蠶技術(shù)體系初現(xiàn)雛形

此次試驗已經(jīng)初步構(gòu)建了以智能養(yǎng)蠶環(huán)境控制系統(tǒng)和家蠶全齡人工飼料飼育為基礎(chǔ)的現(xiàn)代養(yǎng)蠶技術(shù)體系初步形成［1］，在試驗過程中，技術(shù)人員和基地農(nóng)民感到采用這種養(yǎng)蠶方式養(yǎng)蠶十分輕松，全齡采用人工飼料飼育不受外界環(huán)境控制，飼料初加工方便，切料、給餌以及除沙等各環(huán)節(jié)，省力高效;物聯(lián)網(wǎng)智能養(yǎng)蠶環(huán)境控制技術(shù)的應(yīng)用，使得養(yǎng)蠶勞動者從蠶室得到解放，不再為蠶室環(huán)境調(diào)控?zé)?。它不僅可以實現(xiàn)全年不間斷養(yǎng)蠶，擴大單季飼養(yǎng)規(guī)模，而且養(yǎng)蠶十分輕松舒適，如果能夠建立起有規(guī)范的生產(chǎn)技術(shù)體系，達到蠶繭產(chǎn)量與質(zhì)量穩(wěn)定，實現(xiàn)可靠的經(jīng)濟收益，有利于生產(chǎn)要素向蠶業(yè)生產(chǎn)集聚。

4.2 全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)規(guī)范建立尚需進一步探索

經(jīng)過幾年探索，我們在全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)應(yīng)用方面進行了一些探索，但離技術(shù)規(guī)范的形成還有很大距離，我們認為，全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)是一項全新的技術(shù)，它涉及蠶飼料配方研究、飼料原料的穩(wěn)定生產(chǎn)供應(yīng)、飼料生產(chǎn)質(zhì)量安全與穩(wěn)定供應(yīng)與飼料的初加工成形、給餌次數(shù)、給餌量、給餌時期與方法、蠶室環(huán)境參數(shù)設(shè)定、消毒防病方法與措施，等等它是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前雖然在各方面都有一定的基礎(chǔ)，仍需行業(yè)主管部門和領(lǐng)導(dǎo)者予以重視，組織行業(yè)優(yōu)勢力量，集中攻關(guān)。

4.3 智能養(yǎng)蠶環(huán)境控制系統(tǒng)需不斷改進完善

由于物聯(lián)網(wǎng)智能環(huán)境控制技術(shù)是一項新技術(shù)，我們的工作只是剛開始，隨著技術(shù)的不斷進步與積累，我們感到該技術(shù)在養(yǎng)蠶應(yīng)用方面還有很多的工作可以做。一是將來全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)規(guī)范建立后，可以將蠶室環(huán)境參數(shù)固化到系統(tǒng)中去，減少人為調(diào)節(jié)的工作量;二是可安裝報警裝置，蠶室內(nèi)環(huán)境參數(shù)一旦發(fā)生偏離，可以通過手機及時通知養(yǎng)蠶管理者進行調(diào)節(jié)、維護;三是可安裝圖像采集傳輸裝置，讓養(yǎng)蠶管理者及時掌握室內(nèi)家蠶的發(fā)育情況;等等?？傊?，這項工作處于剛起步階段，需要不斷加以改進完善。

［1］韓益飛.淺談現(xiàn)代蠶業(yè)［J］.中國蠶業(yè)，2012，33(2):46-49.

［2］徐世清.發(fā)達地區(qū)蠶業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展觀察［J］.江蘇農(nóng)村經(jīng)濟，2009，(10):34-36.

［3］韓益飛，孔旭東，繆文軍，等.皓月×菁松早春全齡人工飼料育初探［J］.中國蠶業(yè)，2014，35(1):