高勤學(xué)，張 偉

（1.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 泰州 225300；2.華為技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518129）

0 前言

智慧養(yǎng)豬是智能養(yǎng)豬的升級版。實(shí)際上智能養(yǎng)豬的概念提出時(shí)間也不長，一般認(rèn)為2018年是國內(nèi)智能養(yǎng)豬的元年[1]。養(yǎng)豬行業(yè)遇到百年未遇的重大變革，催生了人不接觸豬的現(xiàn)實(shí)剛需，豬場管理走上了信息化、智能化管理模式；2019年，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告里提出要擁抱“智能+”，同年5月中國畜牧業(yè)協(xié)會成立了智能畜牧分會，大批智能養(yǎng)豬設(shè)備和智能養(yǎng)豬關(guān)聯(lián)創(chuàng)業(yè)公司應(yīng)運(yùn)而生。所謂智能養(yǎng)豬，就是將生產(chǎn)過程中的飼喂、環(huán)控、穿戴、監(jiān)測、稱重等人為操作，用一系列相應(yīng)的自動化硬件設(shè)備來替代，主要體現(xiàn)在精細(xì)化管理水平的提高和數(shù)據(jù)集成與輔助決策。所謂智慧養(yǎng)豬，就是將傳統(tǒng)的養(yǎng)豬模式改造為智慧養(yǎng)豬模式，利用先進(jìn)的 信息與通信技術(shù)（Information and communications technology，ICT）、云計(jì)算、5G通訊技術(shù)，構(gòu)建起端、邊、云智能化現(xiàn)代生產(chǎn)體系；核心技術(shù)是人工智能（AI），自動感知，包括豬只自動點(diǎn)數(shù)、車輛識別、人員識別、周界管理等經(jīng)典應(yīng)用場景，智慧養(yǎng)豬更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性，利用人工智能算法指揮設(shè)備自動運(yùn)行。

2021年是智慧養(yǎng)豬的元年，華為機(jī)器視覺總裁段愛國先生發(fā)布了《智慧養(yǎng)豬方案V1.0》，一石激起千層浪，華為作為ICT的全球領(lǐng)先企業(yè)，將給中國養(yǎng)豬業(yè)帶來根本的變革[2]。用機(jī)器視覺賦能千行百業(yè)，養(yǎng)豬是其中的重要領(lǐng)域，智慧化轉(zhuǎn)型正當(dāng)其時(shí)。智慧養(yǎng)豬聽起來十分高大上，令人向往；但是具體到項(xiàng)目實(shí)施、投資決策往往困難重重，養(yǎng)豬企業(yè)管理層和智慧養(yǎng)豬項(xiàng)目組對接會開得轟轟烈烈，但往往不在同一個(gè)頻道，相互不明白，造成落地困難。智慧養(yǎng)豬落地難的痛點(diǎn)在哪里，筆者作為華為智慧養(yǎng)豬項(xiàng)目組成員，以智慧養(yǎng)豬的實(shí)施經(jīng)歷分析一下智慧養(yǎng)豬落地過程中的痛點(diǎn)。

1 智慧養(yǎng)豬的實(shí)施場景難以固定

智慧養(yǎng)豬方案指出智慧養(yǎng)殖發(fā)展的三大方向：數(shù)字化、智能化、無人化。與智能化養(yǎng)豬相比，增加了AI識別、學(xué)習(xí)、預(yù)測和決策能力；智能化的設(shè)備是為豬場人員設(shè)計(jì)的，需要人去操作干預(yù)，才能有效運(yùn)行；智慧養(yǎng)豬的設(shè)備都是給電腦設(shè)計(jì)的，電腦自動獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行識別、分析、執(zhí)行，管理設(shè)備。具體落實(shí)到現(xiàn)場分為七大系統(tǒng)（場景）：AI養(yǎng)殖、智能飼喂、生產(chǎn)管理、營銷支持、生物安全、智能環(huán)控和環(huán)?！，F(xiàn)在的大部分豬場只是實(shí)現(xiàn)了很小一部分場景，比如大部分豬場只做了環(huán)控，還不是完全智能的，或者部分智能飼喂，比如安裝有測定站的豬舍就可以實(shí)現(xiàn)自動智能飼喂，但是所有豬舍都安裝智能飼喂器是否有必要，是值得商榷的事。一個(gè)豬場到底需要多少場景，哪些是投資回報(bào)率高的剛需，哪些是非必須的，哪些是技術(shù)上完全可以實(shí)現(xiàn)的，哪些是不成熟的，都需要梳理。從實(shí)際應(yīng)用來看，以生物安全為例目前能固定的應(yīng)用場景如下：大門入口周界告警、車牌識別、人臉識別（豬場周邊可疑人員告警，豬場正門物資和飼料車輛自動識別進(jìn)入，豬場人員消毒通道人臉識別進(jìn)入消毒通道并按規(guī)定時(shí)間消毒完成后進(jìn)入場區(qū)）；智能花灑（員工每天進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)前的洗澡行為是否合規(guī)）；洗消區(qū)域洗消行為合規(guī)識別（車輛洗消是否規(guī)范、人員工裝識別、換鞋識別）；其他區(qū)域如辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、環(huán)保區(qū)等視頻識別是否有必要有待考慮。由于豬場的規(guī)模差別很大，管理流程差異也很大，很多場景并不是完全一樣的，無法固定和統(tǒng)一復(fù)制，此外樓房養(yǎng)豬和平層養(yǎng)豬的流程也有很大區(qū)別。把七大系統(tǒng)具體分解為多少個(gè)具體的場景是一個(gè)十分重要的課題，然后再根據(jù)場景配置智慧設(shè)備，配套的軟件管理系統(tǒng)或者操作中臺，才能更好地實(shí)現(xiàn)智慧養(yǎng)豬。

2 智慧養(yǎng)豬的投資回報(bào)率難以計(jì)算

投資是要計(jì)算回報(bào)率的，一般來說自繁自養(yǎng)豬場的投資回報(bào)率需要在8%～25%是比較合理的。智慧養(yǎng)豬是趨勢，但是對于投入多少錢，能產(chǎn)生多大效果心里沒有底。豬場本能地認(rèn)為那么多高科技裝備肯定很貴，什么時(shí)候才能收回投資是一個(gè)問題。如果一個(gè)豬場沒有完善的財(cái)務(wù)制度，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和分析能力，以及第三方審計(jì)介入是很難計(jì)算出智慧養(yǎng)豬的投資回報(bào)率的。從投入來說，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，從已經(jīng)執(zhí)行的項(xiàng)目來看，大約頭母豬的成本約5 000元，占基建總投資的1/8（頭母豬投資成本為4萬元）；頭育肥豬的投資成本約為150元，占基建總成本的6%～10%（育肥豬建設(shè)成本為1 000～1 500元/頭）。從產(chǎn)出來說，智慧養(yǎng)豬主要體現(xiàn)在節(jié)省人工和提高效率上。傳統(tǒng)養(yǎng)豬方式1個(gè)人最大飼養(yǎng)母豬數(shù)量為120頭，一般為60～80頭；一個(gè)1 200頭母豬場需要配備15～20人，智慧養(yǎng)豬模式可以節(jié)省80%的巡欄工作，還可以節(jié)省門衛(wèi)，賣豬臺人員等崗位人員，總體上可以節(jié)省1/5的人力，按照每人6萬元/年，可以節(jié)省30萬～36萬元，頭母豬效益為300元，投資回報(bào)率約為6%。此外智慧養(yǎng)豬模式還可以降低死淘率，提高母豬采食量，有增加斷奶窩重的作用，這些需要結(jié)合具體的智慧養(yǎng)豬設(shè)備計(jì)算效益和投資回報(bào)率。育肥豬采用智能粥料機(jī)等智能飼喂設(shè)備，可以節(jié)省飼料，降低料重比，提高日增重，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，1頭育肥豬可以增加效益75元，投資回報(bào)率約為50%。

3 智慧養(yǎng)豬的部分技術(shù)方案不成熟

以最常見的智能環(huán)控為例，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、濕簾、采暖設(shè)備等環(huán)控設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測；對欄舍的溫度、濕度、氨氣、二氧化碳等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，對環(huán)境異常、設(shè)備異常、斷電情況實(shí)時(shí)告警。實(shí)際情況是什么樣的，風(fēng)機(jī)受溫度單個(gè)傳感器控制還是其他傳感器數(shù)據(jù)綜合控制，有沒有邏輯算法。實(shí)際上由于氨氣、硫化氫等傳感器價(jià)格太貴，一般豬舍都不安裝，濕度和二氧化碳傳感器也只是獲取數(shù)據(jù)用來顯示，沒有用來控制風(fēng)機(jī)、濕簾等環(huán)控設(shè)備。由于豬舍面積大小、豬舍通風(fēng)模式，存欄豬只數(shù)量不同，豬的生長階段不同，需要的通風(fēng)量也大大不同，需要一套精確的算法，將這些初始數(shù)據(jù)錄入電腦，電腦根據(jù)各種傳感器的數(shù)值自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)智能環(huán)控。

其他如母豬RFID耳標(biāo)自動盤點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)每天若干次自動統(tǒng)計(jì)在欄母豬數(shù)量，是對母豬等重要高值生物資產(chǎn)和設(shè)備進(jìn)行自動盤點(diǎn)的技術(shù)方案。但是受RFID超高頻耳標(biāo)技術(shù)的限制，比如豬舍大小，建筑結(jié)構(gòu)，信號干擾等原因的影響，應(yīng)用不是很多。還有測溫耳標(biāo)也是一個(gè)十分重要的應(yīng)用方案，測溫耳標(biāo)是一種穿戴式設(shè)備，可以精確診斷豬只發(fā)情、生病、行為模式，具有很大的管理價(jià)值。但是受穿戴方式的影響，一種天線要插入耳蝸，影響豬只的舒適性；一種將天線做成皮膚貼測溫，但是準(zhǔn)確度不高。

上述技術(shù)方案都需要打磨，相關(guān)的科技公司都在攻關(guān)，相信不久的將來很快會克服這些技術(shù)障礙，形成更優(yōu)的可落地可執(zhí)行的方案。

4 智慧養(yǎng)豬方案缺乏系統(tǒng)性

智慧養(yǎng)豬最現(xiàn)實(shí)的困擾可能就是一個(gè)設(shè)備需一個(gè)APP，管理人員要查看信息需要不停地切換APP。至少存在生產(chǎn)和財(cái)務(wù)兩套系統(tǒng)，數(shù)據(jù)要分別錄入，大部分還是手工錄入，需要1～2名專門的統(tǒng)計(jì)員錄入數(shù)據(jù)。一個(gè)平臺或APP管理所有設(shè)備，同屏顯示成為智慧養(yǎng)豬急需解決的問題。這就需要在現(xiàn)有的單個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建數(shù)據(jù)管理中臺，使數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、集成化，建成一站式智能數(shù)據(jù)運(yùn)營平臺。具體來講就是三個(gè)方面對養(yǎng)殖場進(jìn)行賦能：一是AI使能，利用華為的ModelArts AI平臺，將部署在豬場端側(cè)的圖片、語音和視頻進(jìn)行邊緣計(jì)算，再用計(jì)算引擎（Spark ML/XGBoost/Scikit-learn等）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)訓(xùn)練和數(shù)據(jù)推理功能。二是應(yīng)用使能，利用華為的ROMA平臺實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場與集團(tuán)間的信息共享。將分布在不同區(qū)域、信息難以共享的數(shù)據(jù)孤島，通過跨域集成、系統(tǒng)集成和跨網(wǎng)集成構(gòu)建統(tǒng)一的集成平臺，支持集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，支持大規(guī)模業(yè)務(wù)，分布式部署，可自動擴(kuò)展，低延時(shí)，從而保障業(yè)務(wù)性能的高可靠性。三是數(shù)據(jù)使能，利用華為一站式智能數(shù)據(jù)湖運(yùn)營平臺DGC，一站式大數(shù)據(jù)平臺MRS和數(shù)據(jù)倉庫DWS對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示如生物安全預(yù)警、環(huán)控評估、豬異常行為告警和行情銷售指南。

5 結(jié)論

智慧養(yǎng)豬是我國進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代一個(gè)重要的行業(yè)轉(zhuǎn)型方向，主要優(yōu)勢在于利用人工智能管理豬場，算法部署在端側(cè)（帶軟件算法的攝像機(jī)）、邊側(cè)（豬場微云HoloSens IVS1800，專業(yè)AI芯片的智能邊緣計(jì)算服務(wù)器）、云側(cè)（IVS3800，華為云服務(wù)）。普通的視頻監(jiān)控只是看視頻的設(shè)備，華為智能機(jī)器視覺具備高算力、多算法能力，可以根據(jù)場景的智能需求靈活選擇。智慧養(yǎng)豬盡管落地還存在許多問題，但是隨著中國養(yǎng)豬集約化程度越來越高，對養(yǎng)豬智慧化的需求必將越來越多，隨著大量IT企業(yè)對智慧養(yǎng)豬的投入不斷加大，養(yǎng)豬智慧化水平正在持續(xù)提高，現(xiàn)在面臨的諸多問題都將會迎刃而解[3]。