Modélisation et prédiction de la consommation d’eau chez les porcs en engraissement à l’aide d’un modèle autorégressif à moyenne mobile avec paramètres externes

Pourquoi la consommation d’eau en étable compte

Dans les élevages porcins modernes, un approvisionnement constant en eau propre est aussi essentiel que l’alimentation. Lorsque les porcs boivent soudainement plus ou moins que d’habitude, cela peut être un signe précoce de maladie, de stress thermique ou de problèmes liés au bâtiment. Cette étude a suivi la consommation horaire d’eau des porcs en croissance sur trois ans et a construit un outil mathématique capable de prédire à quoi ressemble une consommation « normale ». Une fois ce schéma normal établi, les éleveurs et les vétérinaires peuvent repérer les anomalies plus tôt et gérer les animaux de façon plus humaine et efficace.

Surveiller la consommation des porcs 24 heures sur 24

La recherche s’est déroulée dans une grande ferme commerciale du nord‑est de l’Espagne, qui élève des porcs de ~23 à 110 kilogrammes. Des compteurs d’eau ont enregistré le débit entrant dans chaque bâtiment à l’heure, tandis que des capteurs mesuraient la température, l’humidité, des gaz comme l’ammoniac et le stade d’engraissement des animaux. Après exclusion des relevés liés au nettoyage et au refroidissement ainsi que des erreurs évidentes des capteurs, l’équipe a analysé 30 séries temporelles distinctes couvrant cinq lots de porcs dans six bâtiments, soit plus de 77 000 observations horaires.

Rythmes quotidiens et besoins croissants

La consommation d’eau des porcs montrait un rythme quotidien clair. La majeure partie de l’eau était consommée pendant la journée, avec deux pics principaux : un le matin et un autre en fin d’après‑midi, et très peu de consommation la nuit. Au fil des semaines d’engraissement, la consommation quotidienne par porc est passée d’environ 2–3 litres à près de 8 litres, reflétant leur croissance. Le schéma variait aussi selon les saisons. En période chaude, les porcs présentaient un pic matinal plus marqué et une hausse globale de la consommation plus prononcée, tandis qu’en période froide le pic matinal était beaucoup plus faible. Ces observations confirment que la taille corporelle et l’environnement influencent la façon et le moment où les porcs boivent.

Transformer les schémas en outil prédictif

Pour transformer ces régularités en un outil de prévision pratique, les auteurs ont utilisé un modèle de séries temporelles connu sous le nom d’ARMAX. Concrètement, le modèle apprend comment la consommation actuelle dépend des heures précédentes (le rythme interne du troupeau), des variations aléatoires à court terme et d’influences extérieures telles que la température extérieure et la qualité de l’air du bâtiment. Ils ont aussi ajouté des termes mathématiques capturant le cycle journalier, à l’image de la combinaison d’ondes simples pour reconstituer un motif répétitif. Le modèle a été entraîné sur la majeure partie des données puis testé sur les lots restants pour évaluer sa capacité à prédire la consommation horaire à court terme.

Performance des prévisions

Le modèle ARMAX final a reproduit avec succès à la fois l’augmentation à long terme de la consommation liée à la croissance des porcs et les cycles journaliers. Lorsque le modèle a généré des prévisions, la plupart des valeurs observées se situaient à l’intérieur des bandes de prédiction à 95 % et les tests statistiques n’ont pas révélé de structure résiduelle significative des erreurs. Les influences externes les plus fortes étaient la température extérieure et l’ammoniac, ainsi que le jour du cycle d’engraissement. Les conditions chaudes ont eu tendance à augmenter la consommation, tandis que l’effet de l’ammoniac reflétait probablement des changements plus larges de ventilation et de qualité de l’air dans les bâtiments. Une limitation était que le modèle sous‑estimait le premier pic quotidien, probablement parce que les données d’entraînement comprenaient moins de lots en saison chaude.

Ce que cela signifie pour les fermes et le soin des animaux

Pour un lecteur non spécialiste, le résultat clé est que les porcs ont une « empreinte de consommation » fiable qui dépend de l’heure de la journée, du stade de croissance et des conditions météorologiques. Les auteurs montrent que cette empreinte peut être modélisée pour prédire la quantité d’eau que les porcs devraient consommer chaque heure dans des conditions normales. Une fois qu’un tel modèle est déployé sur une ferme, des écarts soudains par rapport au schéma attendu pourraient signaler un stress thermique, une maladie, une défaillance d’équipement ou d’autres problèmes de bien‑être avant qu’ils ne deviennent graves. Bien que cette étude porte sur une seule ferme, elle ouvre la voie à un avenir où les données de capteurs de routine et des analyses intelligentes aident les éleveurs à maintenir des animaux en meilleure santé et une production plus durable.

Citation: Marroco, M., Fernández-Fontelo, A., Segalés, J. et al. Modeling and predicting water consumption in fattening pigs using autoregressive moving average with external parameters. Sci Rep 16, 10027 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40343-7

Mots-clés: consommation d’eau des porcs, élevage de précision, modélisation de séries temporelles, surveillance du bien‑être animal, conditions environnementales de la ferme