傅林山，李 睿，卜新宇，畢 卓，劉 良，通信作者

(1.重慶溯青環(huán)保技術(shù)研究院有限公司，重慶 涪陵 408100；2.長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶 涪陵 408100；3.重慶市黔江區(qū)畜牧技術(shù)推廣站，重慶 黔江 409000)

0 引言

隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，生豬產(chǎn)業(yè)的養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，已從早期的人工飼養(yǎng)為主過渡到智能化、自動(dòng)化的養(yǎng)豬模式。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和制造技術(shù)的不斷完善，各類高新設(shè)備逐漸被應(yīng)用到養(yǎng)豬業(yè)中，使得產(chǎn)業(yè)逐漸走向現(xiàn)代化?，F(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)是一個(gè)集畜牧獸醫(yī)、飼料營(yíng)養(yǎng)、機(jī)械電子、經(jīng)營(yíng)管理和環(huán)境生物工程等多學(xué)科的系統(tǒng)工程，其中環(huán)控設(shè)備是打造智能化豬場(chǎng)的關(guān)鍵因素之一，對(duì)于小氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)控制起到舉足輕重的作用。

1 豬場(chǎng)環(huán)境控制存在的問題

我國是養(yǎng)豬大國，但豬場(chǎng)養(yǎng)殖眾多領(lǐng)域攻堅(jiān)不足，導(dǎo)致生產(chǎn)及環(huán)境控制存在一定的問題。已建中小型養(yǎng)殖場(chǎng)因資金投入少導(dǎo)致建設(shè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度較低，大多靠傳統(tǒng)人工飼喂和清糞，這給非洲豬瘟常態(tài)化條件下的養(yǎng)殖場(chǎng)生物安全控制帶來了巨大阻礙。由于部分設(shè)備質(zhì)量層次不齊，環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)時(shí)常出現(xiàn)問題，運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性不佳。傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的豬舍無法實(shí)現(xiàn)封閉式管理，進(jìn)出人員較多，流動(dòng)性較大，環(huán)境調(diào)控能力差，工作流程標(biāo)準(zhǔn)化力度不夠，巡查工作繁重，難于實(shí)時(shí)監(jiān)控每頭豬的身體狀況及環(huán)境狀況，人工測(cè)量數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)，也難于隨調(diào)隨查。傳統(tǒng)的環(huán)控設(shè)備運(yùn)行不夠精準(zhǔn)，導(dǎo)致整體調(diào)控繁瑣無序[1]。

2 豬場(chǎng)環(huán)境控制的重要性

自2018年開始非洲豬瘟給我國生豬產(chǎn)業(yè)帶來極大的災(zāi)難，養(yǎng)殖戶深受其害。非洲豬瘟病毒傳播速度快，傳播途徑多，對(duì)豬場(chǎng)養(yǎng)殖生物安全控制造成巨大威脅。養(yǎng)殖小氣候是影響?zhàn)B殖收益的關(guān)鍵性因素，環(huán)境中的應(yīng)激因素是疾病發(fā)生的主要誘因。新生仔豬適宜的生產(chǎn)溫度為27.5℃～31.0℃，隨著日齡的增加其機(jī)體功能越來越完善，對(duì)于環(huán)境苛求范圍逐漸放寬到14.5℃～23.8℃[2]。豬對(duì)環(huán)境變化的體感較為敏感，當(dāng)溫度較低或潮濕時(shí)，皮膚會(huì)吸附空氣中的水分，導(dǎo)致體溫下降，新陳代謝減慢，影響其生產(chǎn)性能。豬舍中有毒有害氣體也會(huì)影響豬的生長(zhǎng)，生產(chǎn)產(chǎn)生的NH3、H2S、CO、CO2等含量過高會(huì)使豬的呼吸道等產(chǎn)生病理性侵?jǐn)_[3]。因此，良好的設(shè)施環(huán)境直接影響豬產(chǎn)品的質(zhì)量，形成一個(gè)適宜的小氣候條件是生產(chǎn)的迫切需求。

3 環(huán)控體系構(gòu)成

環(huán)境控制系統(tǒng)通過對(duì)豬舍進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度和有毒有害氣體的控制，從而為生豬營(yíng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。機(jī)械通風(fēng)包括正壓通風(fēng)、負(fù)壓通風(fēng)、聯(lián)合通風(fēng)等模式。中國南方地區(qū)的豬場(chǎng)普遍采用負(fù)壓通風(fēng)模式，微正壓通風(fēng)模式北方應(yīng)用較多[4]。環(huán)境系統(tǒng)由環(huán)境控制箱、溫度傳感器、風(fēng)機(jī)、水簾、通風(fēng)窗、加熱器及空氣過濾系統(tǒng)等組成。

3.1 環(huán)境控制箱

控制箱是環(huán)控系統(tǒng)的心臟?？刂葡渫ㄟ^各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬舍內(nèi)外溫濕度、有毒有害氣體濃度、光照等環(huán)境因素，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到控制系統(tǒng)，并通過比對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值與設(shè)定值的區(qū)別來控制風(fēng)機(jī)、水簾、通風(fēng)窗等硬件，從而將豬舍環(huán)境控制在適宜范圍內(nèi)，從而為豬群創(chuàng)造舒適穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境[5]。部分企業(yè)生產(chǎn)的控制箱可連接5個(gè)溫度探頭(室內(nèi)4個(gè)和室外1個(gè))，后臺(tái)可根據(jù)傳感器的數(shù)值完成設(shè)施的溫度控制，確保豬舍溫度不產(chǎn)生劇烈的變化，減弱溫度變化帶來的應(yīng)激作用。環(huán)境控制箱實(shí)體圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境控制箱實(shí)體圖

環(huán)境控制箱能夠?qū)崿F(xiàn)下列功能：①控制電熱板自動(dòng)啟停。②自動(dòng)調(diào)控風(fēng)機(jī)的切換，均衡使用風(fēng)機(jī)頻率，有效保障風(fēng)機(jī)的使用壽命，將舍內(nèi)溫度控制在適宜需求范圍，適宜溫度如表1所示。③控制風(fēng)機(jī)的開啟來控制舍內(nèi)斷面風(fēng)速，監(jiān)測(cè)豬舍內(nèi)部溫濕度情況，達(dá)到通風(fēng)換氣和降低有毒有害氣體的功能[6]。④調(diào)節(jié)室內(nèi)光照度，滿足生豬對(duì)光照的需求。⑤控制水簾系統(tǒng)的啟閉，實(shí)現(xiàn)溫控功能等。

表1 豬只生長(zhǎng)期適宜溫度

3.2 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)是環(huán)境控制系統(tǒng)中的動(dòng)力設(shè)備。風(fēng)機(jī)屬于常用運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，因此選購上需要選擇質(zhì)量上乘的品牌，確保使用壽命較長(zhǎng)，工作性能可靠，工作效率高。選購風(fēng)機(jī)可從風(fēng)量、噪聲、鍍鋅層厚度、轉(zhuǎn)速和功率入手[7]。出于運(yùn)營(yíng)成本和通風(fēng)效果考慮，業(yè)主單位往往更在意風(fēng)量和功率，事實(shí)上，選購風(fēng)機(jī)時(shí)需要考量風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。不同類型風(fēng)機(jī)如圖2所示。

圖2 不同類型風(fēng)機(jī)

3.3 水簾

水簾又稱濕簾，是一種特種紙制做的蜂窩狀材料，其工作原理是“水蒸發(fā)吸收熱量”的物理現(xiàn)象。即水在重力的作用下從上往下流，在波紋狀纖維表面形成水膜，流動(dòng)的空氣經(jīng)過水簾時(shí)，水膜中的水蒸發(fā)時(shí)帶走大量的熱，使經(jīng)過濕簾的空氣溫度降低，從而達(dá)到降溫的目的[8]。在相對(duì)濕度較低地區(qū)的夏季，“水簾+風(fēng)機(jī)”是最經(jīng)濟(jì)有效的降溫措施。目前水簾系統(tǒng)一般都較耐腐蝕、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)，但購置時(shí)仍需注意一些小的銷售公司以次充好。濕簾波紋角度是空氣和水進(jìn)行熱交換的重要條件之一，波紋多為60°×30°、45°×45°交錯(cuò)對(duì)置，一般用于負(fù)壓通風(fēng)設(shè)計(jì)[9]，波高常見有5 mm、7 mm和9 mm 3種。為保證豬舍的降溫效果，要求空氣在通過水簾時(shí)有較長(zhǎng)時(shí)間的接觸，設(shè)計(jì)時(shí)要求通過水簾的風(fēng)速不超過2 m/s。水簾如圖3所示。

圖3 水簾示意圖 圖4 通風(fēng)小窗

3.4 通風(fēng)窗

在豬舍的密閉環(huán)境下，為保證舍內(nèi)空氣滿足生產(chǎn)需求，必須對(duì)豬舍進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。通過開啟通風(fēng)窗角度，在負(fù)壓條件下，能夠使豬舍外部空氣順利進(jìn)入舍內(nèi)，同時(shí)形成一定的流速，確保起到通風(fēng)降溫的作用，同時(shí)達(dá)到換氣的目的，通風(fēng)小窗如圖4所示。

不同類別的豬只對(duì)于通風(fēng)量的需求不同。在寒冷的氣候條件下，考慮到豬只需要保暖，通風(fēng)量主要考慮排除多余的有毒有害氣體，可以防止外部冷空氣進(jìn)入豬舍導(dǎo)致溫度降低；在溫和天氣時(shí)，通風(fēng)量的需求有所增加，既要適當(dāng)通風(fēng)又要防止溫度過高，還要考慮不同類別的豬對(duì)于有毒有害氣體的閾值；在炎熱天氣時(shí)，豬對(duì)通風(fēng)量的需求較大，必須保證充足的通風(fēng)，使舍內(nèi)溫度達(dá)到豬只的適宜生長(zhǎng)溫度，防止出現(xiàn)中暑等狀況[10]。不同氣候條件下各類豬對(duì)通風(fēng)量的需求可參考表2。

表2 不同氣候條件豬所需通風(fēng)率

3.5 空氣過濾系統(tǒng)

迫于非洲豬瘟的威脅，現(xiàn)代化種豬場(chǎng)地越來越多使用空氣過濾系統(tǒng)，主要目的是為了過濾掉空氣中的細(xì)小微粒和各類病原及病毒。豬場(chǎng)常見病毒有豬流感病毒(0.080～0.120 μm)、藍(lán)耳病毒(0.050～0.065 μm)、豬圓環(huán)二型病毒(0.001 7～0.002 2 μm)、支原體(0.3～0.9 μm)，這些病毒不能以單體形式存在于空氣中，必須依附在粒徑為0.4～0.7 μm的物體上進(jìn)行傳播[11]。這些病毒一旦進(jìn)入到豬只體內(nèi)，就會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生較大危害，有些可以導(dǎo)致豬整個(gè)消化呼吸系統(tǒng)功能紊亂，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致豬的死亡。密閉豬舍內(nèi)，一頭豬只感染有可能殃及整個(gè)豬舍?？諝膺^濾系統(tǒng)能夠過濾掉粒徑大于0.3 μm的顆粒物，達(dá)到凈化空氣的效果，過濾系統(tǒng)需基于豬舍通風(fēng)模式設(shè)置[12]。正壓通風(fēng)形成截面風(fēng)速較小，且運(yùn)營(yíng)成本較高，但對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性要求相對(duì)較低，正壓在北方地區(qū)較多。空氣過濾系統(tǒng)加大了豬場(chǎng)建設(shè)的成本，但生物安全控制效果更好，能夠降低病毒侵?jǐn)_帶來的風(fēng)險(xiǎn)，是種豬場(chǎng)越來越重視的環(huán)控設(shè)備之一。

4 展望

環(huán)控設(shè)備的應(yīng)用是建設(shè)智能化豬場(chǎng)不可或缺的因素，建設(shè)一體化的環(huán)控設(shè)置設(shè)備能有效提高豬的生長(zhǎng)水平，降低豬的料肉比，確保養(yǎng)殖戶能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。

環(huán)控系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備結(jié)合，形成的自動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)管理體系，通過降低對(duì)人的依賴程度，從而提高豬場(chǎng)的生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)性。國內(nèi)和國外的部分操作系統(tǒng)過于復(fù)雜，設(shè)備應(yīng)用上更期望有簡(jiǎn)便快捷的操作模式出現(xiàn)，普及到文化水平不高的養(yǎng)殖戶上，以期做到操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易管理。另外，生豬運(yùn)輸過程中，可采用專人、專車及在線遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生豬體況，出現(xiàn)生豬應(yīng)激時(shí)便于及時(shí)提醒運(yùn)輸人員，防患于未然。豬場(chǎng)設(shè)備智能化控制是大勢(shì)所趨，也是我國現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷的一場(chǎng)技術(shù)革命，相信我國生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將掀起一波快速發(fā)展的浪潮。