物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

張新亮　馬愛霞　胡士林　（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學院　山東 濰坊　261061）

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

張新亮馬愛霞胡士林（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學院山東 濰坊261061）

濰坊市軟科學研究計劃(信息化條件下中小規(guī)模奶牛場獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)模式研究)項目編號：2015RKX021

1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)的概念最初是由美國麻省理工學院(MIT)的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出，早期的物聯(lián)網(wǎng)是依托射頻識別(RFID)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化。物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感的設(shè)備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征：（1）它是以各種感知技術(shù)為依托，物聯(lián)網(wǎng)上部署了多種類型的傳感器，每個傳感器都是一個信息源，傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息不斷更新數(shù)據(jù)；（2）它是一種構(gòu)建在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的泛在網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，利用現(xiàn)代通信技術(shù)將物體的信息實時準確地傳遞出去；（3）物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別、大數(shù)據(jù)等各種新技術(shù)，擴充應(yīng)用領(lǐng)域，從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同的需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧領(lǐng)域中的典型案例研究

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用不斷拓展，涌現(xiàn)出了很多典型的應(yīng)用案例，推動了畜牧業(yè)向集約型、規(guī)模化轉(zhuǎn)變，提高了畜牧業(yè)的資源利用率和勞動生產(chǎn)率，提升了畜牧業(yè)的現(xiàn)代化水平。

2.1物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)豬領(lǐng)域的應(yīng)用溫氏集團建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)主要包括集團數(shù)據(jù)中心和基于集中式系統(tǒng)架構(gòu)的信息應(yīng)用兩部分。數(shù)據(jù)中心通過運營商提供的百兆光纖實現(xiàn)100M互聯(lián)網(wǎng)接入Internet互聯(lián)網(wǎng)，分公司基本上使用數(shù)據(jù)專線或者ADSL實現(xiàn)寬帶接入。各地分支機構(gòu)通過VPN(虛擬專用網(wǎng))連接主機，中心機房配備帶防火墻功能的VPN接入服務(wù)器，并且使用雙機互為備份，二級單位通過硬件的VPN設(shè)備接入，獨立分布的三級單位通過VPN客戶端接入，以保證網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。溫氏集團信息應(yīng)用包括2大部分：業(yè)務(wù)應(yīng)用模式；畜牧智能養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。其中，業(yè)務(wù)應(yīng)用模式包括：EAS業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、決策支持信息系統(tǒng)、IO內(nèi)部辦公系統(tǒng)、企業(yè)網(wǎng)站等子應(yīng)用；畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括：智能養(yǎng)殖控制應(yīng)用、物流管理、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)、養(yǎng)戶一卡通、生產(chǎn)監(jiān)控中心等子應(yīng)用。溫氏集團開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)智能養(yǎng)豬系統(tǒng)提升了精細化、自動化、智能化管理水平，優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程，降低了運營成本，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益。

2.2物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)牛領(lǐng)域的應(yīng)用新疆呼圖壁種牛場開發(fā)的奶牛精準化健康養(yǎng)殖科技服務(wù)平臺是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在奶牛養(yǎng)殖領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例。該系統(tǒng)根據(jù)奶牛的活動量、TMR采食量、體重、產(chǎn)奶量、電導(dǎo)率、體溫的變化規(guī)律建立奶牛的泌乳曲線、干物質(zhì)采食量曲線、活動量曲線、體重曲線和電導(dǎo)率曲線，進行奶牛發(fā)情預(yù)報、生產(chǎn)性能分析、飼料配方營養(yǎng)平衡分析、乳房炎預(yù)警、疾病預(yù)警等綜合分析報告，為管理者提供技術(shù)決策依據(jù)。同時管理平臺根據(jù)員工的考勤記錄、奶罐車狀態(tài)記錄、牛舍環(huán)境監(jiān)測出具各類分析報告。奶牛精準化健康養(yǎng)殖科技服務(wù)平臺還建立奶牛專家診斷子系統(tǒng)，為全國的奶牛用戶提供科技服務(wù)。

2.3物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)雞領(lǐng)域的應(yīng)用（1）寧夏曉鳴農(nóng)牧股份有限公司開發(fā)的禽舍智慧養(yǎng)殖管理系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在養(yǎng)雞領(lǐng)域的典型案例。通過自主設(shè)計蛋雞智慧養(yǎng)殖軟件、綜合禽舍視頻監(jiān)控與遠程診斷系統(tǒng)、禽舍環(huán)境控制系統(tǒng)、飼料自動稱重系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過PC端和手機APP平臺管理批次種雞從引種育雛、育成、產(chǎn)蛋直至批次淘汰和種蛋孵化全過程，涉及禽舍環(huán)境、免疫、用藥、檢驗、飼喂、體重、產(chǎn)蛋、孵化等相關(guān)生產(chǎn)管理。（2）通過蛋雞物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖及企業(yè)智慧管理系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智慧養(yǎng)殖與ERP管理系統(tǒng)建立完善、規(guī)范、精確、實時的信息化管理平臺，使企業(yè)的管理模式具有高效性、可擴展性和可復(fù)制性，核算效率由7d縮短到12h，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理效率，實現(xiàn)企業(yè)運行的提質(zhì)增效，增加雛雞產(chǎn)品產(chǎn)量10%左右，提高整個飼養(yǎng)周期成活率2%，由于高均勻度和產(chǎn)品品質(zhì)使得雛雞銷售價格(在市場無強烈波動的情況下)高于同行0.2~0.4元，同時節(jié)約管理成本10%以上。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)實際應(yīng)用中面臨的問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的探索已經(jīng)開始了很多年，然而發(fā)展的情況并不是很理想，沒有形成大面積推廣的情況。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用中還面臨著很多問題，技術(shù)上還存在著瓶頸，產(chǎn)品質(zhì)量有待提高，這些問題困擾著畜牧業(yè)信息化建設(shè)的步伐。

3.1物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)成本過高資金投入是困擾畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首要問題。一套物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因其核心傳感器的不同、布局規(guī)模不同，價格從一萬元到幾十萬元不等。目前試點區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)項目采用政府補貼、企業(yè)投資的投入辦法，各企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的投入產(chǎn)出比有所不同。對企業(yè)來說，這部分成本還是比較高的。在農(nóng)業(yè)整體比較效益低、以小農(nóng)戶分散經(jīng)營為主的情況下，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨資金難題。農(nóng)業(yè)是個微利行業(yè)，而項目投入的前期資金又很大，這造成了農(nóng)戶及農(nóng)業(yè)企業(yè)沒有動力進行這方面的技術(shù)改造。

3.2從業(yè)人員的信息化專業(yè)知識不足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較高的技術(shù)含量，對操作人員的要求較高。畜牧業(yè)的從業(yè)人員大多學歷不高，專業(yè)背景大多是畜牧獸醫(yī)，對計算機知識的掌握普遍不足，缺乏基本操作知識和技能。很多企業(yè)面臨花重金購買的先進設(shè)備因無人會操作而閑置的情況，先進的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對維護人員也有很高的要求，要能正確使用這套設(shè)備，還需要聘請專業(yè)技術(shù)人員，這也是一筆不小的開支。

3.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不成熟，設(shè)備性能低于預(yù)期傳感器的可靠性、穩(wěn)定性、精準度等性能指標不能滿足應(yīng)用需求，產(chǎn)品總體質(zhì)量水平亟待提升。如二氧化碳濃度的傳感器、葉表面分析儀等技術(shù)和設(shè)備還不成熟，且設(shè)備需要長期暴露在農(nóng)田自然環(huán)境之下，經(jīng)受烈日狂風暴雨，經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴重影響使用。同類傳感器設(shè)備，國外進口產(chǎn)品3年才需要進行維護，而國內(nèi)產(chǎn)品3個月即需要維護，性能差距較大。雖然國內(nèi)產(chǎn)品價格上占優(yōu)勢，但由于嚴重影響應(yīng)用實施的效果，極大地挫傷了用戶使用的積極性。用于生豬溯源的耳標掉標率高，且RFID受濕度影響識讀距離不穩(wěn)定，且經(jīng)常誤讀。很多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品缺乏地氣，只有空架子，缺乏實用性。

3.4現(xiàn)有畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式制約物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)?；l(fā)展目前，我國畜牧業(yè)還是以個體散戶居多，規(guī)?；B(yǎng)殖模式還沒有大面積形成，不適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大規(guī)模推廣。個體農(nóng)戶要開展物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖技術(shù)的應(yīng)用只能自購設(shè)備，這樣單戶使用的方式，成本高，風險大，效益也不明顯。要想提高畜牧業(yè)經(jīng)營者應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興趣，必須能夠在成本和效益之間找到平衡，讓經(jīng)營者嘗到甜頭，才能具有持續(xù)性的發(fā)展動力，而現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)營方式是阻礙物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大范圍推廣的根本問題。

物聯(lián)網(wǎng)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步和探索階段，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)瓶頸和畜牧業(yè)的特殊環(huán)境決定了物聯(lián)網(wǎng)的推廣和運用將是一個長期的過程，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，規(guī)?；B(yǎng)殖環(huán)境的逐步形成，物聯(lián)網(wǎng)在畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用進程將不斷加快，對促進畜牧業(yè)現(xiàn)代化和信息化建設(shè)起到積極的作用。

收稿日期：（2015–11–22）

中圖分類號：S818.9

文獻標識碼：B

文章編號：1007-1733(2016)02-0047-02