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非洲猪瘟对我国生猪产能影响较大,生猪稳产保供,促进养殖结构转型升级,是我国当前经济工作的一件大事。生猪生产恢复,已被纳入“菜篮子”市长负责制,促使各地加快生猪规模化养殖场建设。在相同的品种、饲料、饲喂方式等条件下,猪舍养殖环境在养猪生产过程具有重要作用。本文通过理论计算,构建集约化猪舍养殖环境传热模型;开发基于WSN的猪舍环境监测系统,提取集中通风式猪舍养殖环境因子时空分布特征信息,建立基于时间序列和多元模型的猪舍环境因子预测模型;研究集中通风式猪舍流场数值模拟的数学模型及边界条件参数,采用CFD技术开展多变量仿真试验,并提出猪只个体体表舒适度评价指标,总结猪舍通风降温的较优参数。主要研究工作如下:（1）集约化猪舍养殖环境传热模型研究以集约化猪舍养殖环境调控为研究对象,基于傅里叶传热定律及热平衡理论,考虑热对流、热传导、热辐射等传热影响,建立融合围护结构热物性、猪只生理特征、操作管理、风机调控、湿帘降温等多参数稳态传热模型,采用解析法分析不同参数对猪舍控温效果的影响。基于稳态传热模型,构建集约化猪舍环境温度动态变化的非稳态传热模型,采用换元法对一阶线性非齐次微分方程求解,得出猪舍环境瞬时温度与围护结构、操作管理、风速、湿帘等参数的关系方程式,建立集约化猪舍养殖环境传热模型,为猪舍时空分布规律研究和数值模拟分析提供参考。（2）基于WSN的集中通风式猪舍环境因子时空分布特性研究采用ZigBee网状拓扑结构进行无线分布式组网,节点采用“一主多从”的方式实现多源多点的养殖环境全方位监测,设计基于WSN的猪舍环境监测系统。利用猪舍环境监测系统,测试集中通风式分娩舍和怀孕舍温度、相对湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等物理指标,提取猪舍养殖环境因子时空分布特征信息,对比纵向送风式和垂直送风式两种集中通风式分娩舍环境因子变化规律,并总结分娩舍和怀孕舍的环境因子时空分布特性。试验结果表明:纵向送风式分娩舍各区域温湿度变化呈负相关性,相对湿度较高;舍内氨气浓度及二氧化碳浓度变化差异性极显著（P＜0.01）;系统运行稳定,锂电池可持续工作170h,平均丢包率2.39%,各环境参数监测量准确可靠,区域性差别显著。垂直送风式分娩舍内不同时间段之间的温度具有显著性差异（P＜0.05）,相对湿度与温度随时间变化呈现负相关性,温度场分布均匀性比湿度场好。猪舍内平均温湿度指数水平的峰值点为75.30,生猪出现热应激的概率较低。集中通风式怀孕母猪舍的试验结果表明,怀孕舍内不同时间段之间的温度差异极显著（P＜0.01）,相对湿度与温度随时间变化呈现负相关性,舍内母猪呼吸区域的平均相对湿度的峰值点为（85.85%）,温度场分布均匀性比湿度场好（0.711＜1.043）。猪舍内平均温湿度指数较低（THI＜75）,生猪未出现热应激状况。（3）基于时间序列和多元模型的猪舍养殖环境因子预测研究从挖掘猪舍历史环境参数数据时序信息角度出发,提出基于时间序列模型和多元模型序列的猪舍温度预测模型。针对猪舍温度时间序列进行数据预处理,滤除错误值和缺失值;运用时间序列模型,构建基于门控循环单元网络的猪舍温度预测模型;采用多元模型,建立基于梯度提升决策树的缺失值重要程度猪舍温度预测模型。利用该预测模型应用于分娩母猪舍温度预测中,并与循环神经网络模型、反向神经网络进行了对比试验。预测值与实测值对比发现,基于GRU模型对应的均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差为0.25℃、0.19℃、0.65,基于XGBoost多元模型模型的均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差为1.21℃、0.71℃、2.50。在时间序列的温度预测模型中,GRU模型展现更优的预测效果。在多元模型的温度预测方面,XGBoost模型更优。采用典型时间序列分析模型以及循环神经网络模型,结合基于WSN的猪舍环境监测系统,研究基于时间序列的怀孕猪舍氨气浓度预测模型,结果表明预测精度最理想的两个模型分别是ARIMA和LSTM RNN,其中ARIMA的RMSE最小为2.27,而LSTM RNN具有最小的MAPE为31.33%。基于时间序列和多元模型的猪舍养殖环境因子预测研究,对集中通风式猪舍养殖环境预警与调控提供模型依据。（4）集中通风式猪舍养殖环境流场的数值模拟与优化基于猪舍养殖环境传热模型,利用计算流体力学技术,建立集中通风式分娩舍和怀孕舍养殖环境模型,开展通风降温过程数值模拟研究。开展多变量仿真试验,研究出风口位置、通风风速等边界条件对温湿度变化和通风性能的影响,并提出猪只个体体表舒适度评价指标,总结集中通风式猪舍通风降温的较优参数。地沟管道进风、中央排风式分娩舍的温湿度场数值模拟结果表明,温度模拟值与实测值最大差值不超过4℃,平均相对误差仅为6.5%。相对湿度模拟值与实测值最大差值不超过10%RH,平均相对误差为7.3%。从温湿度的空间分布可以看出,温度随着垂直高度的增加而增加,且温度梯度逐渐增大;而相对湿度则随着垂直高度的增加而减小。猪舍的温度场均匀性系数为1.29,相对湿度场均匀性系数为1.51,温度场均匀性比湿度场的较好。风机的距离可以影响相对湿度在空间上的分布,距离风机越远,相对湿度变化越大,波动更明显。当风机位置更改为舍内中部时,其温度不均匀系数更低,整个舍内的温度场更均匀,各猪只的舒适感体验差异更小。天花进风、中央排风式怀孕舍的数值模拟结果表明,温度模拟值与实测值最大差值不超过1.54℃,平均相对误差仅为3.06%。相对湿度模拟值与实测值最大差值不超过10%RH,平均相对误差为7.68%。从温湿度的空间分布可以看出,舍内中部位置为气流死区,具有速度低、温度高、相对湿度低等特点,不利于气流扩散。猪舍温度场均匀性比湿度场的较好。优先考虑温度场的情况下,选择单元中部出风将有利于增加温度场均匀性,但同时会降低湿度场均匀性。综合考虑温湿度及其对应的不均匀系数,可选择0.5m/s的通风速度作为怀孕舍的进风速度。随着进风口风速的增加,怀孕母猪个体体表的温度分布均匀性越来越差,而其相对湿度的分布均匀性则越来越好。通过以上工作获得的研究结果将为提高集中通风式猪舍的环境调控效率、优化通风模式、保障养猪生产作业提供参考,为集中通风式猪舍环境调控设备及智能化设施的开发提供帮助。