郭映瀅，童長衛(wèi)

（古田干部學院，福建 龍巖 364000）

1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)的建設目標

1.1 畜禽養(yǎng)殖管理信息化現狀

目前縣級管理部門對畜禽養(yǎng)殖場的管理基本處于人工階段。相關管理部門對政策的宣傳、執(zhí)行及檢查必須到達現場，養(yǎng)殖戶現場狀況無法實時監(jiān)管，更無法實現養(yǎng)殖廢棄物收集、運輸及處理的全過程精細化管理[1]?，F場執(zhí)法成本高昂。因此，近些年都開展畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)的建設。

1.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)的業(yè)務需求

（1）養(yǎng)殖場信息管理需求。完整備案養(yǎng)殖場基礎信息，建立信息平臺，落實養(yǎng)殖檔案管理，落實養(yǎng)殖場飼養(yǎng)的品種、存欄、年出欄、消納地等基礎信息。

（2）監(jiān)管需求。

①對養(yǎng)殖場現場用水量、糞污處理情況進行監(jiān)管，確保進行無害化處理。②備案登記養(yǎng)殖場的資源化利用設施，對養(yǎng)殖場廢棄物的資源化利用模式、效應進行統(tǒng)計、分析和詳細監(jiān)管，對相關設備進行監(jiān)管，獲取設備運行信息。③對第三方處理企業(yè)進行現場監(jiān)管，視頻影像采集，對廢棄物運輸車輛行駛路徑、數量的管理。④針對種養(yǎng)結合機制，對第三方廢棄物處理的種植企業(yè)的消納地、配肥池、儲液池進行監(jiān)控，做好有機肥替代化肥的數據統(tǒng)計。

（3）數據分析需求。根據全域的資源化利用率，對畜禽廢棄物資源化設備裝備配套率、使用率等數據進行統(tǒng)計，可以按日、月、年進行考評分析。

1.3 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)的建設目標

項目總體目標是依托互聯網、云計算、物聯網等技術構建統(tǒng)一的畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)。依托系統(tǒng)一方面可以為養(yǎng)殖戶提供直達的宣傳通道與便捷的申報渠道，另一方面通過全過程記錄養(yǎng)殖廢棄物處理、運輸和資源化利用等情況，降低執(zhí)法成本，規(guī)范執(zhí)法行為，實現精細化管理。

2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)的設計

2.1 總體設計

畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用處理模式主要有種養(yǎng)結合、清潔回用、達標排放三種模式。流程如下：

①畜禽養(yǎng)殖廢棄物收集。對養(yǎng)殖場產生的糞便、糞水和污水集中收集。②初步處理。養(yǎng)殖企業(yè)一般采用干濕分離和固液分離，使分離出的固態(tài)糞污進入發(fā)酵塔、發(fā)酵床或在堆肥區(qū)域進行堆漚、拌輔料、烘干等處理。液態(tài)糞污可直接灌溉或進行后續(xù)處理。③運輸。④深化處理。

畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用監(jiān)管系統(tǒng)圍繞廢棄物的產生、收集、初步處置、運輸、后續(xù)處理全過程進行。

系統(tǒng)包括：前端數據采集與監(jiān)控、數據傳輸、 監(jiān)管（指揮）中心、智能管理平臺等四大部分。

2.2 前端數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)設計

2.2.1 養(yǎng)殖場數據采集

（1）采集設備。通過在養(yǎng)殖場加裝帶遠傳能力的電表、水表及污水表，同時，在場內生產區(qū)加裝帶遠傳能力的沖洗用水表、養(yǎng)殖飲用水表和環(huán)保設備電表、發(fā)酵床電表，區(qū)分出生產性用水、用電情況，達到飲污分離，還可以及時掌握企業(yè)實際生產經營情況。

①遠傳電表：在環(huán)保處理設施、發(fā)酵床、抽污泵等用電口處加裝具有電力線載波、RS485或LoRa等通信能力的電表，實時監(jiān)測生產用電情況。②遠傳水表：遠傳水表與監(jiān)管中心之間可通過LoRa、M-BUS或RS-485等方式實現數據傳輸、采集。系統(tǒng)實時監(jiān)測每臺水表的瞬時流量、累積流量、日用水量，同時根據水表的用水類型及供水管網實際連通情況自動核算出生產用水數據。③污水口監(jiān)管點：在養(yǎng)殖場排污口前端加裝具有LoRa、M-BUS或RS-485數據通信能力的污水流量計對排污進行實時監(jiān)測，同時，在糞污池安裝液位計以監(jiān)測糞污池水位。

在污水口同步加裝具有云臺功能的視頻監(jiān)控設備，該設備先接入本地NVR，再通過寬帶互聯網接入后臺監(jiān)管中心。

圖1 前端數據采集

（2）固態(tài)糞污分離及發(fā)酵場的監(jiān)管。養(yǎng)殖企業(yè)一般采用干濕分離和固液分離裝置兩個過程分離出固態(tài)糞污。通過將糞污固液分離裝置的動力箱更換為具有LoRa或RS485連網能力的動力箱實現與監(jiān)管中心的數據交互，采集固液分離裝置的啟停時間。同時，在固液分離場、發(fā)酵場等區(qū)域加裝視頻監(jiān)控。

（3）液態(tài)糞污的監(jiān)管。液態(tài)糞污的處理方式主要包括。

①本地山林灌溉：適用于養(yǎng)殖場周邊具有山林農作物的場景。②異地山林灌溉：利用專用轉運車輛將液態(tài)糞污轉運至異地山林灌溉點。③進入環(huán)保處理設施后端環(huán)節(jié)繼續(xù)處理。

針對開展本地山林灌溉或利用轉運車輛的場景，在液態(tài)取污口加裝具有LoRa或RS-485聯網能力的污水流量計，將液態(tài)糞污的流量數據實時采集至監(jiān)管中心，這些數據同時與山林灌溉監(jiān)管點及轉運車輛監(jiān)管實現聯動。同時，在液態(tài)糞污抽取點加裝視頻監(jiān)控裝置。

（4）環(huán)保處理設備的監(jiān)管。對環(huán)保處理設施中涉及的提升架、曝氣機，紫外殺菌等設備的運行情況進行監(jiān)管。

（5）養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)管及自動化調控。在養(yǎng)殖場現場部署智能控制箱實時監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境中的溫度、濕度、氨氣濃度等環(huán)境參數，不僅可根據事先制定的環(huán)境調控規(guī)則自動驅動養(yǎng)殖場中的風機、水簾等設備進行環(huán)境的自動調節(jié)，還可將這些數據上傳至監(jiān)管中心，相關人員通過計算機、手機等可實現如下功能。

①遠程監(jiān)視：實時監(jiān)測養(yǎng)殖各項環(huán)境指標，水簾、風機等工作狀態(tài)。②遠程配置：調整環(huán)境控制規(guī)則或選用專家推薦的控制模型。③遠程遙控：將現場切換為手控模式，遠程開啟或關閉現場的相關設備。

2.2.2 視頻監(jiān)控

在各重要監(jiān)控點（如養(yǎng)殖場大門、儲糞棚、發(fā)酵床、儲液池）安裝視頻監(jiān)控裝置實現可視化管理。

2.3 傳輸子系統(tǒng)

由于電表、水表、流量、水位等數據量較小，而且要求實時傳輸，因此，采用4G卡的方式將采集數據直接傳送到智能監(jiān)管平臺。而視頻信息數據量較大，采用寬帶互聯網的方式實現傳輸。同時，由于互聯網的不可靠性，要求具備視頻的本地存儲及自動恢復上傳功能。

2.4 監(jiān)管（指揮）中心建設

（1）會議功能：具備顯示大屏及會議音響設備，能召開一般會議。

（2）顯示功能：通過與平臺的對接顯示養(yǎng)殖場、種植場、車輛軌跡等各種實時數據。

（3）日常監(jiān)管與指揮調度功能：同步實現巡查、監(jiān)督、管理、統(tǒng)計和調度指揮功能。

2.5 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用智能管理平臺設計

2.5.1 可視化視頻管理系統(tǒng)

（1）基礎設施層：包括彈性可伸縮的服務器、存儲設備、平臺軟件部署環(huán)境以及可按需擴展的物聯網設備。

（2）數據服務層：整合前端產生的視頻數據以及基礎信息數據，匯聚所有前端及后端智能分析產生的智能數據。

（3）平臺服務層：提供基礎服務能力、智能服務能力以及服務接口。

（4）應用服務層：構建面向不同場景的應用，包括基礎應用、智能應用、運維管理應用。

2.5.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用云智慧管理系統(tǒng)

2.5.2.1 系統(tǒng)主要功能

（1）養(yǎng)殖戶源頭管控。通過前端數據采集設備與監(jiān)控設備，結合電子地圖直觀地反應各區(qū)源頭點和消納點所在位置發(fā)生的實時狀態(tài)。系統(tǒng)設置預警規(guī)則，超出預警值實現分級信息提醒，如報警、提醒、警告、事件視頻證據留存。

（2）清運單位管理。采用GIS定位技術對清運線路、清運車輛進行管理。對需要清運廢棄物的養(yǎng)殖戶及時安排清運車輛，清運車輛根據事件領取任務，按照管理規(guī)范執(zhí)行清運任務，清運路線留痕保存。在整個處置過程中，養(yǎng)殖戶、運輸車輛、種植戶及有機肥場等各方按規(guī)程執(zhí)行多方信息聯動，實現全流程閉環(huán)管理。

（3）可視化管理－－信息集成“一張圖”。一張圖管理是可視化監(jiān)管平臺的重要組成部分?？梢暬粌H是設備狀態(tài)、監(jiān)控數據和監(jiān)控視頻的實時統(tǒng)計數據展示，而且可展示各場所、設備在空間地理位置上的分布情況。

①監(jiān)測設備信息及實時數據查看：一張圖針對實時監(jiān)控的各類型設備分層的數據統(tǒng)計信息進行匯總展示。

②圖層控制：通過圖層控制可分類別選擇查看養(yǎng)殖場、種植場、有機肥場、山林灌溉點、水表、電表、污水表、視頻監(jiān)控、固液分離裝置、環(huán)境監(jiān)測設備、環(huán)保處理設備等的所有數據。

2.5.2.2 軟件體系架構

圖2 軟件體系架構圖

3 監(jiān)管系統(tǒng)的實現

福建連城縣農村農業(yè)局，為貫徹落實《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》（國辦發(fā)〔2017〕48號）[2]、《福建省人民政府辦公廳關于印發(fā)福建省畜禽糞污資源化利用整省推進實施方案（2019—2020年）的通知》等文件精神，加快推進畜禽糞污資源化利用工作，于2021年底投入366萬元，建設縣級“畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用智能管理系統(tǒng)”[3]。該系統(tǒng)在全縣40家養(yǎng)豬場、10家種植園、2家有機肥廠、6輛運污車，通過4G網絡與互聯網將前端數據傳送至數據中心及監(jiān)管中心。在數據中心配備萬兆核心交換機、視頻應用服務器、視頻流媒體服務器、視頻存儲設備、管理服務器搭建糞污資源化利用智能管理平臺。該平臺軟件主要包括資源化數據申報管理客戶端APP、養(yǎng)殖（種植）場信息管理模塊（含有機肥場）、畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化數據分析模塊、系統(tǒng)配置管理模塊、GIS地理信息管理模塊及智能物聯網設備管理模塊等。該系統(tǒng)的建設對實現全縣畜禽養(yǎng)殖污染源全流程管控可視化管理、養(yǎng)殖規(guī)范管理、養(yǎng)殖規(guī)劃的科學管理以及提升農業(yè)精細化管理水平具有重要意義?！?/p>