王永貴 康佳偉 田梓儒 馮騰超 栗偉 彭士博 謝黎明 馬昭輝 張茗淇 孫萍 韓顏

摘 要：基于智能化的綠色智慧畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)可以很優(yōu)質(zhì)的管理牛羊的生長，通過智能畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)可以很優(yōu)質(zhì)的管理牛羊的生長。實時環(huán)境監(jiān)測、視頻查看、數(shù)據(jù)分析研究，輕松化管理模式，實時跟蹤軌跡，環(huán)節(jié)流程追溯，增大良種的繁育率，減少養(yǎng)殖風(fēng)險，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最大化。

關(guān)鍵詞：智能化;綠色智慧;畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)

一、國內(nèi)外畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國外的發(fā)達(dá)國家一直都很看重畜牧的養(yǎng)殖管理方式及智能設(shè)備的研發(fā)思路。將畜牧養(yǎng)殖的方式同文化與生活體驗融合一起，更大限度地將人、機(jī)、牲畜、環(huán)境聯(lián)系起來，從而達(dá)到高效的、可持續(xù)發(fā)展的畜牧業(yè)養(yǎng)殖方式。外國人往往對畜牧養(yǎng)殖有良好的職業(yè)態(tài)度，不斷地追求技術(shù)的突破，致力解放生產(chǎn)力，讓生產(chǎn)者從真正意義上地變成管理者。在歐、美為代表發(fā)達(dá)國家也正在從傳統(tǒng)的畜牧業(yè)向智能畜牧業(yè)上快速轉(zhuǎn)變，讓科學(xué)養(yǎng)殖和現(xiàn)代人工能攜手并進(jìn)，使其高速發(fā)展，但由于歐美國家的高度集中和社會經(jīng)濟(jì)形態(tài)等多方面因素使得畜牧經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到的極大地限制。

從我們國家角度來看，我國是一個畜牧業(yè)大國，畜牧總量排在世界前列，并且在國民經(jīng)濟(jì)起重要作用。根據(jù)國家統(tǒng)計局的報告可以得到我國從2016年我國畜牧業(yè)總產(chǎn)值達(dá)30461.17億元，實現(xiàn)首次突破3億元的壯舉，并且預(yù)計2024年超過3.2萬億元。儼然中國已經(jīng)成為世界上的畜牧大國，同時國家在《規(guī)劃》中也提到中國會加大畜牧業(yè)的投入，在未來幾年也將會著重發(fā)展畜牧業(yè)。畜牧養(yǎng)殖企業(yè)在提高市場競爭能力的同時，也要提高自身畜牧養(yǎng)殖智能化水平，借助智能設(shè)備及云平臺，將養(yǎng)殖牲畜納入物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行實時監(jiān)控、識別及管理。

二、智慧畜牧系統(tǒng)組成

1.基本系統(tǒng)

繁育系譜：對牲畜的繁殖關(guān)系進(jìn)行系譜匯總，方便觀測遺傳病并且對良種進(jìn)行統(tǒng)計，方便后續(xù)牲畜的繁育。

牲畜編碼：對所有牲畜進(jìn)行個體編碼定位，方便飼養(yǎng)員識別定位找尋，并在編碼上對牲畜系譜進(jìn)行歸類整理。

羊群監(jiān)控：采取實時360°無死角監(jiān)控，對牲畜活動進(jìn)行實時監(jiān)控，如果出現(xiàn)牲畜打斗等現(xiàn)象及時報警反饋，并且會綜合多方面因素判定牲畜疾病、流感、發(fā)情等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，最終反饋給飼養(yǎng)員。

數(shù)據(jù)匯總：自動收集牲畜每日平均進(jìn)食量和個體進(jìn)食量驚醒比較繪制統(tǒng)計圖表，并將不正常飲食牲畜的編碼及時反饋給飼養(yǎng)員，收集溫度、濕度、CO2、光照、氨氮濃度等數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存與分析，并實時反饋，通過預(yù)先準(zhǔn)備的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.生活系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測控制：我們將進(jìn)行定期的檢測采樣，采樣時間為牲畜引入前、進(jìn)入隔離區(qū)后及轉(zhuǎn)入生產(chǎn)區(qū)前。直接采集的水源及土壤可放入備好的離心管或無菌自封袋內(nèi);其余樣品可用棉試紙蘸取;樣品從采集到檢測時間間隔五小時為宜。同時我們將進(jìn)行重點(diǎn)的自動嚴(yán)格的監(jiān)控，將溫度、濕度、光照、CO2 濃度、H2S濃度、氨氮濃度及甲烷定點(diǎn)傳感器安裝在生產(chǎn)區(qū)采集數(shù)據(jù)參數(shù)，并根據(jù)預(yù)先的參數(shù)閾值對禽舍內(nèi)的通風(fēng)機(jī)，加濕器等設(shè)備進(jìn)行一體式自動調(diào)控。

智能清理系統(tǒng)：我們將對牲畜日常活動區(qū)域設(shè)置坡度并安裝水平高壓沖水，并安裝下水系統(tǒng)，實現(xiàn)每日清理排泄物。我們還會定期地安排專業(yè)人士對殘留物進(jìn)行專門清理及消毒。

個體檢測系統(tǒng)：我們會定期對牲畜聲音、體重、體溫進(jìn)行統(tǒng)計與大數(shù)據(jù)分析;及時對動物發(fā)情、疫病、繁殖匯總。除此之外，我們將采用多角度可變焦攝像頭對畜牧場實時監(jiān)控以應(yīng)對突發(fā)情況。

3.飼養(yǎng)系統(tǒng)

飼養(yǎng)日、月、年開支表：匯總牲畜飼養(yǎng)日、月、年開支表，并繪出統(tǒng)計表，方便管理者的日常開支計算，成本統(tǒng)計等。

進(jìn)食量大數(shù)據(jù)統(tǒng)計：對所飼養(yǎng)的該類牲畜進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，提供給飼養(yǎng)員參考，并對飼養(yǎng)牲畜每日進(jìn)食進(jìn)行統(tǒng)計匯總表格。

牲畜年齡統(tǒng)計表：匯總所飼養(yǎng)的所有牲畜年齡，匯總表格，方便計劃出欄，繁育，買賣。

三、關(guān)鍵技術(shù)

1.NB-IoT、AI技術(shù)

NB-IoT技術(shù)在功耗和成本上來說是相對比較低的，這也是其的一系列優(yōu)勢，并且在國內(nèi)，已經(jīng)有運(yùn)營商成功建立了相應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)，并且在規(guī)模、范圍、頻段三個方面都有巨大優(yōu)勢。

智慧畜牧的難點(diǎn)就是對養(yǎng)殖過程中牲畜各項數(shù)據(jù)的采集和分析，比如動物身體檢測數(shù)據(jù)的采集，在信息時代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是該技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵措施，在傳統(tǒng)模式當(dāng)中，要通過短距無線通信接入網(wǎng)關(guān)，在運(yùn)行應(yīng)用過程中，NB-IoT沒有局域組網(wǎng)這一說法，就會解決偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋率低的問題，其次，NB-IoT技術(shù)低功耗的優(yōu)勢恰好完美地解決了供電不足的問題。該組網(wǎng)可以利用云網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集，以便后續(xù)相關(guān)部門對各類數(shù)據(jù)的監(jiān)管和監(jiān)控。

2.AI技術(shù)

將相關(guān)的標(biāo)簽放置到牲畜的身上，其技術(shù)包括動作識別，在檢測牲畜的行為時，可以通過此技術(shù)將牲畜的行為動作收集起來，正是由于AI技術(shù)，可以使養(yǎng)殖變得精細(xì)化。在檢測時，可以獲取和采集牲畜的采食次數(shù)、飲水次數(shù)、奶牛的產(chǎn)奶次數(shù)以及奶牛的產(chǎn)奶量等相關(guān)數(shù)據(jù)?？梢院芎玫貙δ翀鲞M(jìn)行管理，以便后期對一系列數(shù)據(jù)的檢測。

3.區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)具有信息可靠、透明、數(shù)據(jù)透明、可靠的特點(diǎn)。

近些年來，食品安全的問題頻頻出現(xiàn)，使社會和民眾產(chǎn)生了強(qiáng)烈的不滿，這些都是由于在生產(chǎn)、養(yǎng)殖、加工、運(yùn)輸以及售賣這些環(huán)節(jié)信息的不透明性造成的，但區(qū)塊鏈技術(shù)，可以將AI技術(shù)記錄的數(shù)據(jù)傳送到該技術(shù)的平臺上，就可以很好地將動物的生長情況以及環(huán)境有一個很好的了解，以及動物是否得過疾病都會有相應(yīng)的記錄，在后期加工時，何時入廠加工，何時進(jìn)行運(yùn)輸都會有實時記錄，在消費(fèi)環(huán)節(jié)，在消費(fèi)開始之前，商家要通過物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈的技術(shù)進(jìn)行登記，確保消費(fèi)者可以通過掃碼獲取產(chǎn)品的一系列信息。

近幾年，由于各種畜禽疾病，以及嚴(yán)重的農(nóng)副產(chǎn)品使用、危機(jī)頻繁發(fā)生，引起了社會各界的廣泛關(guān)注，同時政府也針對食品安全建立新的養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)捏w系。加上生產(chǎn)方式落后，生產(chǎn)效率相對低下、良種繁育不足，發(fā)展?jié)摿κ艿较拗?、動物疾病頻發(fā)，養(yǎng)殖風(fēng)險加大。針對以上問題，急需一個智能管理系統(tǒng)，采用區(qū)塊鏈的方式來整改。區(qū)塊鏈具有信息真實、公開透明等增強(qiáng)食品可信度的特點(diǎn)，通過將穿戴于牲畜的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以真實的記錄養(yǎng)殖過程中牲畜的位置、遺傳信息、生長環(huán)境，利用大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)利用算法，對牲畜的運(yùn)動軌跡、健康變化、飲食情況、發(fā)情等行為進(jìn)行計算和預(yù)測。

4.大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)

靈活高效的大數(shù)據(jù)分析、存儲和并發(fā)處理等基礎(chǔ)能力服務(wù)為智慧畜牧服務(wù)提供了強(qiáng)有力的幫助。在獲取牲畜一系列的行為數(shù)據(jù)時，需要利用大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)進(jìn)行計算，判斷是否達(dá)到合理正常的養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)。利用大數(shù)據(jù)與云計算的彈性擴(kuò)展和水平擴(kuò)展的聯(lián)系對牲畜各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行一個全方面，全方位的綜合性分析，使得到的結(jié)果更加真實準(zhǔn)確。在一段時間的數(shù)據(jù)記錄和分析后，還需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行各類分析的指數(shù)分布，統(tǒng)計表分析。從而更好地將這一階段和上一階段牲畜的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來為精細(xì)化養(yǎng)殖、產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)協(xié)同提供科學(xué)準(zhǔn)確的手段。

四、結(jié)束語

根據(jù)國家政策及市場走向，發(fā)展智能化的畜牧方式將成為未來的主流，市場也會慢慢淘汰那些技術(shù)落后，管理水平不足的企業(yè);同時，也會有更多的具有高端智能化水準(zhǔn)的養(yǎng)殖企業(yè)取而代之，就這些而言，智慧畜牧必定會在中國火出一片天！

參考文獻(xiàn)：

【1】國家十四五戰(zhàn)略規(guī)劃

【2】中國智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng) 2018年2月

【3】中農(nóng)智聯(lián)：智慧畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)解決方案 - 知乎 （zhihu.com）

【4】智能畜牧業(yè)技術(shù)_奇博科技 （qiboc.cn）

【5】秦志偉 《中國科學(xué)報》 2019年4月

【6】黑宏偉 中國農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)：智慧畜牧開啟養(yǎng)殖新時代 來源：天山網(wǎng)-新疆日報

【7】劉國萍，楊明川，周路，電信網(wǎng)技術(shù)：畜牧與動物醫(yī)學(xué)，2018.5月