鄒 嵐，魏傳祺，彭 博，張曉文，栗艷博，曹 翔，賈立松

(1.北京市農(nóng)業(yè)機械研究所有限公司，北京 100096；2.北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094)

0 引言

抗生素濫用、畜禽產(chǎn)品藥物殘留超標(biāo)、畜禽產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊等問題在傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)中較為普遍，造成了畜禽死亡率過高、成本居高不下的行業(yè)痛點[1-2]。智慧畜牧利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)新理念飼養(yǎng)畜禽，精細(xì)化養(yǎng)殖中會使用到環(huán)境控制系統(tǒng)、飼料飼喂系統(tǒng)、信息化管理系統(tǒng)等進行規(guī)模化養(yǎng)殖，降低畜禽死亡率、提升產(chǎn)品質(zhì)量與品質(zhì)，是我國畜牧業(yè)的發(fā)展趨勢[3-5]。

1 我國畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

畜牧業(yè)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的兩大支柱之一。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國畜牧業(yè)2019年總產(chǎn)值達(dá)到3萬億元左右。2019年豬牛羊禽肉產(chǎn)量7 649萬t，比2018年下降10.2%。其中，豬肉產(chǎn)量4 255萬t，下降21.3%；牛肉產(chǎn)量667萬t，增長3.6%；羊肉產(chǎn)量488萬t，增長2.6%；禽肉產(chǎn)量2 239萬t，增長12.3%；禽蛋產(chǎn)量3 309萬t，增長5.8%；牛奶產(chǎn)量3 201萬t，增長4.1%。隨著我國政策的不斷支持、我國畜牧業(yè)現(xiàn)代技術(shù)的成熟和人們對肉奶蛋日益增長的需求，預(yù)測2020—2024年中國畜牧業(yè)總產(chǎn)值將持續(xù)平穩(wěn)上升，2024年將達(dá)到3.3萬億元；我國2025年將實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化率逾70%。

畜牧業(yè)的發(fā)展帶動了第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并隨著數(shù)字化經(jīng)濟的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)融合得到促進。畜牧業(yè)的不斷發(fā)展逐步完善了我國畜牧業(yè)生產(chǎn)、加工和儲運、銷售等產(chǎn)業(yè)鏈，給我國廣大農(nóng)牧民創(chuàng)造了就業(yè)、致富和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的機會。

2 智慧畜牧業(yè)主要特征

智慧畜牧業(yè)是在農(nóng)業(yè)信息化經(jīng)歷了電腦農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)后的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài)，是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)化種植、養(yǎng)殖、管理、智能化銷售等業(yè)態(tài)的融合和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在豬場中的應(yīng)用如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)在豬場中的應(yīng)用Fig.1 Application of Internet of Things in pig farm

在環(huán)境惡化、產(chǎn)品質(zhì)量堪憂、市場產(chǎn)品多樣化需求和勞動力不足等諸多問題的背景下，智慧畜牧業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞設(shè)施化畜禽養(yǎng)殖場生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)，通過智能傳感器在線采集養(yǎng)殖場環(huán)境信息(二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度，水質(zhì)等)；廢棄物處理運行監(jiān)測，如沼氣工程的環(huán)境溫濕度、原料進料量、發(fā)酵罐內(nèi)外溫度、壓力、pH值、進出料的BOD、COD、總氮值、沼液中有害菌群數(shù)量(大腸桿菌)、沼氣產(chǎn)氣量、沼渣沼液生產(chǎn)量、能源消耗量(泵運行時間、攪拌時間、原料加熱能耗)等，同時集成養(yǎng)殖場環(huán)境控制設(shè)備，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的智能生產(chǎn)與科學(xué)管理[6-8]。養(yǎng)殖戶可以通過手機、電腦等信息終端，實時掌握養(yǎng)殖環(huán)境信息，及時獲取異常報警信息，并可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，包括遠(yuǎn)程定時定量喂料、喂水、控制照明、取蛋和清糞等，實現(xiàn)健康養(yǎng)殖、節(jié)能降耗[9-11]。

智慧畜牧業(yè)具有以下特征。

(1)精確性。智慧畜牧業(yè)利用新技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)測空氣質(zhì)量、溫濕度、有害氣體、光照及畜禽舍的實時狀況并及時反饋，根據(jù)數(shù)據(jù)分析調(diào)節(jié)對畜禽的投入，從而達(dá)到少投多得的效果，實現(xiàn)節(jié)約資源，達(dá)到降低成本、提高產(chǎn)量的目的。

(2)高效性。智慧畜牧業(yè)使用現(xiàn)代化智能機械代替一部分人工勞作，一方面降低了畜牧業(yè)對人工的依賴度，緩解勞動力短缺的問題；另一方面，智慧畜牧業(yè)通過運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實時采集分析數(shù)據(jù)，為牧場生產(chǎn)者提供決策信息，提高牧場生產(chǎn)經(jīng)營效率[12-13]。

(3)可追溯性。智慧畜牧業(yè)能夠?qū)r(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全提供全透明化的追溯，在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，可以記錄產(chǎn)品的生長環(huán)境、氣候、農(nóng)殘檢測、加工和配送等信息，并向消費者展現(xiàn)這些信息，保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全[14-15]。

(4)改善生態(tài)環(huán)境。通過精準(zhǔn)喂飼、精準(zhǔn)環(huán)控等多項操作，改善傳統(tǒng)養(yǎng)殖場浪費嚴(yán)重、疫病防控難等問題，提升產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[16-18]。

綜上所述，在智慧畜牧業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用可以實現(xiàn)兩個根本目標(biāo)：降低農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)成本和打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。智慧牧場監(jiān)控功能如圖2所示。

圖2 智慧牧場監(jiān)控功能Fig.2 Smart ranch monitoring function

3 智慧畜牧業(yè)發(fā)展環(huán)境

3.1 驅(qū)動因素

3.1.1 政策利好

目前，國家對于智慧畜牧業(yè)給予政策紅利及扶持，隨著農(nóng)業(yè)改革的推進和《中國制造2025》的深入實施，堅持需求導(dǎo)向、創(chuàng)新驅(qū)動、強化應(yīng)用和引領(lǐng)發(fā)展的推進策略，著力推動現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)各環(huán)節(jié)和農(nóng)村經(jīng)濟社會各領(lǐng)域的深度融合，推進農(nóng)業(yè)在線化和數(shù)據(jù)化，大力發(fā)展智慧畜牧業(yè)[19]。各類補貼政策的出臺與落實，對于推動智能農(nóng)業(yè)裝備市場的發(fā)展、加快農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到了積極驅(qū)動作用，為中國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域與國際接軌、推動農(nóng)業(yè)科技的“引進來”和“走出去”提供了關(guān)鍵窗口。

3.1.2 以人工智能、物聯(lián)網(wǎng)為主的新技術(shù)

智慧畜牧業(yè)的核心是新技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)前畜牧業(yè)的發(fā)展正經(jīng)歷著新一輪的轉(zhuǎn)型升級，養(yǎng)殖規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化比例增加，為信息技術(shù)使用提供了條件?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)推廣較快，通過智能傳感器在線采集養(yǎng)殖場環(huán)境信息，可以遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)環(huán)境，實現(xiàn)信息化生產(chǎn)管理[20]。從營銷角度來看，在疫情有利于線上銷售的前提下，國內(nèi)電商平臺突飛猛進，同時，傳統(tǒng)的營銷方式也主動向“互聯(lián)網(wǎng)+”靠近。精細(xì)化養(yǎng)殖平臺功能如圖3所示。

3.2 制約因素

3.2.1 資源環(huán)境制約

良種繁育體系不健全、飼料資源短缺和地區(qū)發(fā)展不均衡問題比較突出，環(huán)保壓力日益增大，生態(tài)污染問題制約著中國畜牧業(yè)的發(fā)展[21]。

3.2.2 從業(yè)人員教育程度偏低

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營人員、管理人員受教育程度較低。留守務(wù)農(nóng)人員主要為女性，年齡偏高，文化水平普遍較低，對互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)了解應(yīng)用較少，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意識比較淡薄。高素質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理人才匱乏已成為制約中國智慧畜牧業(yè)發(fā)展的重要因素，急需建立新型職業(yè)農(nóng)民教育系統(tǒng)，開展適應(yīng)智慧畜牧業(yè)發(fā)展的人才培訓(xùn)和教育，跟進時代的要求。

3.2.3 基礎(chǔ)設(shè)施落后

目前，中國大部分地區(qū)散養(yǎng)畜禽舍的基礎(chǔ)設(shè)施主要用于照明和取暖。而我國的智慧畜牧業(yè)只是初見端倪，主要研究內(nèi)容是面向養(yǎng)殖過程監(jiān)控，或者面向生豬企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理優(yōu)化，尚處于信息處理的初步階段。面向生豬和畜禽的種、養(yǎng)、加工全過程進行系統(tǒng)性大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用還剛剛開始。

4 智慧畜牧業(yè)發(fā)展趨勢

4.1 資源集約化、農(nóng)業(yè)智慧化

畜牧業(yè)的智慧化發(fā)展進程是沿著自動化、智能化、智慧化方向發(fā)展的。智能化又分為數(shù)據(jù)化、信息化、數(shù)字化和智能化等階段。我國畜牧業(yè)目前處于自動化向智能化發(fā)展的過程中，處于智能化的初級階段，也就是數(shù)據(jù)化階段。我國畜禽業(yè)實現(xiàn)智慧化的路還很漫長，畜禽業(yè)的從業(yè)人員任重道遠(yuǎn)。只有兩者結(jié)合融合發(fā)展，才能真正促進智慧畜牧業(yè)的進步。

4.2 以實際情況為導(dǎo)向

面向未來，我國智慧畜牧業(yè)發(fā)展解決的是我國傳統(tǒng)畜牧業(yè)面臨的3大問題：①提高生產(chǎn)效率，改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，使農(nóng)業(yè)不再成為弱勢產(chǎn)業(yè)；②穩(wěn)定提供優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，滿足人民對于健康產(chǎn)品的需求和多樣性選擇；③提高畜牧業(yè)的產(chǎn)值和附加值，促進全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤妫嵘笄輼I(yè)行業(yè)從業(yè)人員的整體幸福感。

5 結(jié)束語

畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要科技進步帶動，也需要產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動。畜牧業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展已經(jīng)進入快行道。養(yǎng)殖企業(yè)應(yīng)該抓住機遇，在生態(tài)鏈數(shù)字化模式下，促進最終用戶受益最大化，這是畜牧業(yè)真正要走的道路，也是智慧畜牧業(yè)健康發(fā)展的正確道路。