我國(guó)智能養(yǎng)豬現(xiàn)狀、問題及趨勢(shì)

王金環(huán) 陳湘云 褚?guī)浟?楊玉含 魯錫峰 薛素金 于 瑩

（北京農(nóng)信互聯(lián)科技集團(tuán)有限公司，北京 100080）

1 工廠化養(yǎng)豬的發(fā)展歷程

從目前來看，我國(guó)的工廠化養(yǎng)豬大致經(jīng)歷了機(jī)械化、信息化和智能化3個(gè)階段。機(jī)械化階段通過控制設(shè)備執(zhí)行各類操作，系統(tǒng)完全不感知外部信息，是信息孤島的系統(tǒng)；信息化階段可以通過人工錄入或傳感器技術(shù)感知外界各類狀態(tài)信息，通過基本的數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)操作，是簡(jiǎn)單的信息反饋和交互的系統(tǒng)；智能化階段將各類數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通，相互融合形成智能決策和控制網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)階段實(shí)質(zhì)是一種全新的、復(fù)雜協(xié)同的知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.1 機(jī)械化階段

養(yǎng)殖機(jī)械化即在生豬養(yǎng)殖全程各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)（飼喂、環(huán)境控制、消毒、防疫、清糞、廢棄物處理等）使用機(jī)械化作業(yè)代替人工操作。機(jī)械的使用節(jié)約了人工，降低了養(yǎng)殖成本，提高了養(yǎng)殖的規(guī)?；?、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)水平。

養(yǎng)殖機(jī)械化存在的問題：⑴畜牧養(yǎng)殖個(gè)別環(huán)節(jié)的機(jī)械化水平很高，而有些主要環(huán)節(jié)卻很低，各個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化水平呈“斷崖式”差別，全程機(jī)械化水平被拉低。⑵養(yǎng)殖機(jī)械在不感知外部環(huán)境的情況下執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)劃一的操作，不能針對(duì)具體環(huán)境變化做出調(diào)整，更加沒有考慮通過長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)決策。目前我國(guó)大部分中小規(guī)模豬場(chǎng)處于這一階段或向信息化轉(zhuǎn)型的階段。

1.2 信息化階段

早期數(shù)據(jù)采集主要依靠人工錄入完成，隨著物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，同時(shí)利用信息管理軟件高效地完成基本信息統(tǒng)計(jì)和分析，開啟養(yǎng)殖行業(yè)的信息化高速發(fā)展。采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境信息、豬只體征數(shù)據(jù)、豬只運(yùn)動(dòng)行為特性和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，甚至屠宰、分銷物流信息等。

信息化面臨的困境：⑴采集數(shù)據(jù)間缺乏互聯(lián)互通機(jī)制，各種信息沒有高效的融合。⑵數(shù)據(jù)信息缺乏有效算法模型來形成閉環(huán)控制，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的精準(zhǔn)操作和決策。⑶沒有建立精細(xì)養(yǎng)殖模型，決策和處理主要基于人的經(jīng)驗(yàn)，與實(shí)際需求仍有差距。目前我國(guó)集團(tuán)化養(yǎng)豬企業(yè)大多處于這一階段。

1.3 智能化階段

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的不斷成熟，新技術(shù)與豬場(chǎng)生產(chǎn)更廣泛、更深入地結(jié)合，并逐步嘗試替代人的操控來自主智能化決策，使智能養(yǎng)殖的應(yīng)用環(huán)境愈發(fā)成熟。智能養(yǎng)殖模式是畜牧行業(yè)的第3次革命，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)將被精準(zhǔn)化的養(yǎng)殖管理體系和經(jīng)營(yíng)模式取代，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)成本，為畜牧業(yè)發(fā)展帶來更多效益。

2 智能養(yǎng)豬概述

工業(yè)領(lǐng)域認(rèn)為恒定智能系統(tǒng)的特征包括4方面，即：狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自我決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。

⑴狀態(tài)感知：通過圖像及視頻識(shí)別、聲音識(shí)別、步態(tài)識(shí)別、RFID技術(shù)、智能設(shè)備等技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

⑵實(shí)時(shí)分析：以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建不同的應(yīng)用場(chǎng)景下的算法模型，通過云計(jì)算實(shí)時(shí)分析出最佳的方案。

⑶自我決策：通過專家系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)傳輸，無需人工進(jìn)行確定即可自動(dòng)向設(shè)備、系統(tǒng)或人發(fā)出決策指令。

⑷精準(zhǔn)執(zhí)行：根據(jù)實(shí)時(shí)收到的指令，設(shè)備、系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行操作。

3 智能養(yǎng)豬的涵義

智能養(yǎng)豬是把工業(yè)上智能制造的理念遷移到養(yǎng)豬業(yè)，圍繞養(yǎng)豬管理構(gòu)建更廣泛的網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，在此平臺(tái)基礎(chǔ)上可以更廣泛地協(xié)同集成各類軟硬件和最新的技術(shù)，從而基于養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)等多場(chǎng)景開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品和服務(wù)，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3.1 智能養(yǎng)豬是圍繞養(yǎng)豬管理構(gòu)建更廣泛的信息網(wǎng)絡(luò)

智能養(yǎng)豬是圍繞著數(shù)據(jù)信息采集網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和決策智能網(wǎng)絡(luò)不斷建網(wǎng)的過程。數(shù)據(jù)信息采集網(wǎng)絡(luò)是通過各種傳感器技術(shù)采集多種狀態(tài)信息，有如人的眼、鼻、耳等感覺器官；數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成各種數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通，有如遍布人體的神經(jīng)傳導(dǎo)和連接；決策智能網(wǎng)絡(luò)則是在萬物互聯(lián)的數(shù)據(jù)信息融合基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能決策和驅(qū)動(dòng)控制，有如人的大腦匯聚所有信息并進(jìn)行處理和計(jì)算。這3個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的是感知智能、數(shù)據(jù)融合智能、預(yù)測(cè)決策智能的合體，實(shí)現(xiàn)在知識(shí)層面的思考，自動(dòng)、自覺地完成系統(tǒng)知識(shí)自動(dòng)化功能。

3.2 智能養(yǎng)豬是一系列技術(shù)和設(shè)備在養(yǎng)豬管理的集成

智能是一個(gè)相對(duì)泛化的概念，需要實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的集成，主要包含生產(chǎn)設(shè)備與嵌入式設(shè)備數(shù)據(jù)互通、嵌入式設(shè)備邊緣計(jì)算及通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸、服務(wù)端大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算與分析等，是通訊與信息、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、通信、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及行業(yè)技術(shù)等各種技術(shù)與軟硬件的大集成。

核心技術(shù)和設(shè)備主要包括：

⑴軟件系統(tǒng)：包括企業(yè)云、豬場(chǎng)生產(chǎn)管理軟件、ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等；

⑵硬件設(shè)備：包括各類智能傳感器、攝像頭、紅外深度相機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能控制系統(tǒng)、智能芯片、GPU、NPU等；

⑶基礎(chǔ)技術(shù)：包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等；

⑷算法模型：包括監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、決策樹、關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)等。

3.3 智能養(yǎng)豬是技術(shù)基于養(yǎng)豬管理各種場(chǎng)景的實(shí)踐應(yīng)用

技術(shù)必須發(fā)掘生產(chǎn)上的需求，找到具體的應(yīng)用場(chǎng)景，才能有“用武之地”，否則即是“無本之木”。實(shí)現(xiàn)智能養(yǎng)豬，要將最新的設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用到養(yǎng)豬業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)景中，不斷加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)豬業(yè)各種場(chǎng)景、各種事物的多層次特征提取、描述、還原及控制能力，主要應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)實(shí)現(xiàn)見表1。

4 國(guó)內(nèi)企業(yè)在智能養(yǎng)豬領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)的智能養(yǎng)豬市場(chǎng)主要包括豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)

表1 智能養(yǎng)豬的主要應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)、豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與設(shè)備、人工智能技術(shù)及解決方案等領(lǐng)域，主要細(xì)分領(lǐng)域、產(chǎn)品和典型企業(yè)見表2。

表1 智能養(yǎng)豬的主要應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)實(shí)現(xiàn)

4.1 豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)

豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)主要服務(wù)中小規(guī)模豬場(chǎng)，這部分豬場(chǎng)對(duì)于數(shù)字化管理有強(qiáng)烈的需求，又無力自己搭建信息化平臺(tái)。豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)為數(shù)字化、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新模式、新理念、新技術(shù)在養(yǎng)豬業(yè)的普及和推廣做出了重要貢獻(xiàn)。如果說以BAT為代表的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)完成了對(duì)消費(fèi)領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)化啟迪和培育，那么以農(nóng)信互聯(lián)為代表的最早一批豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)則完成了對(duì)生豬產(chǎn)業(yè)的信息化、互聯(lián)網(wǎng)化的培育。在智能養(yǎng)豬時(shí)代，這些平臺(tái)也將成為推動(dòng)行業(yè)向智能化邁進(jìn)的重要力量。

4.1.1 豬產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

豬產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，即通過互聯(lián)網(wǎng)的思維和技術(shù)手段，將與生豬有關(guān)的主體、資源、產(chǎn)品、品牌、渠道、金融、服務(wù)連接起來，在大數(shù)據(jù)引擎下構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同運(yùn)營(yíng)新平臺(tái)。平臺(tái)的主要職責(zé)在于制定平臺(tái)規(guī)則，整合各類行業(yè)資源，為生態(tài)圈中的合作伙伴提供信息、金融、物流等公共服務(wù)。通過互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的思維和技術(shù)解決信息不對(duì)稱問題，大幅降低市場(chǎng)交易費(fèi)用，優(yōu)化資源配置。同時(shí)，與傳統(tǒng)的龍頭企業(yè)不同，平臺(tái)不以自身企業(yè)的利益最大化為核心，而是力求與整個(gè)生態(tài)圈的合作伙伴互利共生，因此能夠帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈降低成本、提高效率。

4.1.2 豬場(chǎng)管理軟件

軟件的提供方有傳統(tǒng)農(nóng)資企業(yè)、生豬養(yǎng)殖企業(yè)和豬場(chǎng)托管公司，也有專業(yè)的軟件開發(fā)公司。前者如傲農(nóng)集團(tuán)（豬OK）、安佑集團(tuán)（安佑云），有多年的生豬行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品主要服務(wù)于集團(tuán)自身和客戶的豬場(chǎng)，同時(shí)也向集團(tuán)外部豬場(chǎng)推廣，但由于有同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的可能，豬場(chǎng)特別是大型豬場(chǎng)用戶會(huì)有所顧慮；后者如南寧久翔軟件（豬場(chǎng)管家）、微豬科技（微豬科技）、銀合科技（銀合ERP）等，軟件開發(fā)能力較強(qiáng)，也在作為獨(dú)立的第三方軟件平臺(tái)進(jìn)行推廣。

軟件的模塊主要包括育種分析、豬舍環(huán)境監(jiān)控、疫病診斷、精準(zhǔn)飼喂、財(cái)務(wù)管理、銷售管理等內(nèi)容，通過對(duì)智能管理系統(tǒng)的使用，幫助豬場(chǎng)節(jié)本增效，同時(shí)根據(jù)積累的行業(yè)大數(shù)據(jù)幫助豬場(chǎng)、農(nóng)資企業(yè)等制定生產(chǎn)決策，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)升級(jí)。大多數(shù)軟件有獨(dú)立的手機(jī)端和PC端版本，也有部分軟件搭建在微信平臺(tái)上，所有的軟件均根據(jù)豬場(chǎng)用戶的飼養(yǎng)規(guī)模和養(yǎng)殖方式設(shè)計(jì)了不同的版本。盈利模式上，與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)相比較為單一，大部分軟件以付費(fèi)使用為主，部分軟件還通過信息推送、出售設(shè)備、大數(shù)據(jù)增值服務(wù)等收取服務(wù)費(fèi)。但目前，所有軟件均需要飼養(yǎng)員手動(dòng)錄入數(shù)據(jù)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還存在信息錄入不準(zhǔn)確、更新不及時(shí)等問題。

4.2 豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與設(shè)備

豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)即是利用感知技術(shù)與智能裝置，對(duì)豬場(chǎng)內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)、個(gè)體識(shí)別、自動(dòng)稱重、精準(zhǔn)飼喂、自動(dòng)

飲水、發(fā)情鑒定、糞污處理、能源消耗等進(jìn)行感知識(shí)別，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備、人與豬、設(shè)備與豬之間的信息交互，以對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策。豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域細(xì)分領(lǐng)域較多，以下選取物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、智能穿戴設(shè)備、智能飼喂設(shè)備、小型智能設(shè)備和智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備5個(gè)細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)闡述。

表2 智能養(yǎng)豬主要細(xì)分領(lǐng)域、產(chǎn)品和典型企業(yè)

4.2.1 物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的集合。主要提供以下幾個(gè)方面的服務(wù)：

⑴連接服務(wù)：將養(yǎng)豬業(yè)的各類通信資源接入并匯聚，以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接口之間協(xié)議的轉(zhuǎn)換，包括大量的豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟/硬件設(shè)備、各類相關(guān)信息應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)資源、各類數(shù)據(jù)接口、軟件功能模塊等資源。

⑵技術(shù)服務(wù)：為豬場(chǎng)客戶提供大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能的計(jì)算服務(wù)和數(shù)據(jù)庫云存儲(chǔ)的服務(wù)。

⑶數(shù)據(jù)服務(wù)：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)整合數(shù)據(jù)分析工具，對(duì)外輸出大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

4.2.2 智能穿戴設(shè)備

畜禽的智能穿戴設(shè)備類似于人的智能手環(huán)、智能眼鏡、智能手表等，一般佩戴在畜禽的耳朵、脖子、四肢或者尾巴上，這類設(shè)備除了能夠認(rèn)證畜禽的身份，還可以隨時(shí)感知畜禽的體溫、心率、活動(dòng)量等生理信息和位置信息，實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器。系統(tǒng)通過相關(guān)的算法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到畜禽的發(fā)情、疾病、采食量、活動(dòng)量等信息。

畜禽智能設(shè)備及其管理系統(tǒng)的核心技術(shù)包括兩方面：一是智能穿戴設(shè)備的集成度，即集成各種感知、傳輸、供電設(shè)備和技術(shù)的能力；二是人工智能算法，能否將設(shè)備和技術(shù)與具體的生產(chǎn)場(chǎng)景相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)中各種場(chǎng)景、各種事物的特征提取、描述、還原及控制能力。

4.2.3 智能飼喂設(shè)備

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，豬場(chǎng)的飼喂方式逐漸由傳統(tǒng)的人工給料、自動(dòng)化飼喂，向智能化飼喂發(fā)展。智能化飼喂設(shè)備不僅可以減少勞動(dòng)力，還可以提升管理水平、降低飼料成本。

⑴母豬電子飼喂站。母豬電子群養(yǎng)飼喂系統(tǒng)通過無線射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)電子耳標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，通過中央處理器識(shí)別母豬個(gè)體檔案，進(jìn)而制定飼喂計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)精確的個(gè)體飼喂，有利于妊娠母豬個(gè)體膘情的控制。與傳統(tǒng)的飼喂方式相比，母豬電子飼喂站有節(jié)省勞動(dòng)成本、減少飼料運(yùn)輸過程污染、減少飼料浪費(fèi)、提高精準(zhǔn)飼喂管理水平等優(yōu)點(diǎn)。母豬電子飼喂站設(shè)備在國(guó)外較為成熟，由于我國(guó)起步較晚，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)較少。另外，這種設(shè)備適用于群養(yǎng)模式，而我國(guó)規(guī)?；i場(chǎng)大多采用單體限位欄飼養(yǎng)母豬。因此，目前母豬電子飼喂站設(shè)備在我國(guó)規(guī)?；i場(chǎng)應(yīng)用較少，但正逐漸地被廣大養(yǎng)殖戶認(rèn)可，普及范圍將越來越廣。

⑵自動(dòng)供料系統(tǒng)+智能飼喂器。自動(dòng)供料系統(tǒng)與智能飼喂器結(jié)合有利于節(jié)水、節(jié)能和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。自動(dòng)供料系統(tǒng)采用密閉飼料罐車將飼料從飼料廠直接運(yùn)送到豬場(chǎng)飼料塔中，可有效降低疾病被傳入的風(fēng)險(xiǎn)，而且能滿足不同豬群對(duì)飼料的需求。按照飼喂飼料的狀態(tài)，可以分為干飼料飼喂系統(tǒng)和液態(tài)飼料飼喂系統(tǒng)兩種。其中液態(tài)飼料飼喂系統(tǒng)不僅節(jié)省了人工費(fèi)用，還具有普通干料飼喂無法比擬的特點(diǎn)，飼喂?jié)癜枇暇哂酗@著提高采食量、提高飼料轉(zhuǎn)化率、減少飼料浪費(fèi)、減少各種疾病發(fā)生、顯著提高生長(zhǎng)性能等優(yōu)點(diǎn)。

4.2.4 小型智能設(shè)備

豬場(chǎng)小型智能設(shè)備主要用于生豬發(fā)情、懷孕識(shí)別、疾病診斷、精子檢測(cè)、個(gè)體素質(zhì)輔助檢測(cè)等，主要包括電子耳標(biāo)和閱讀器、智能B超儀、發(fā)情監(jiān)測(cè)儀、智能背膘及眼肌測(cè)定儀、精子分析儀、智能體溫計(jì)、呼吸心跳偵測(cè)儀等設(shè)備。這類設(shè)備大多攜帶輕便、操作便捷、結(jié)果自動(dòng)傳輸?shù)浇K端或云端，極大地提高了豬場(chǎng)的生產(chǎn)效率。

目前背膘檢測(cè)、體溫檢測(cè)、精子檢測(cè)、個(gè)體素質(zhì)輔助檢測(cè)方面的各個(gè)廠商應(yīng)用手段較統(tǒng)一、技術(shù)相對(duì)成熟，懷孕識(shí)別設(shè)備間差距較大，發(fā)情監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率還不足。未來這類小型設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是設(shè)備設(shè)計(jì)輕量化，提高操作便捷性、維護(hù)簡(jiǎn)便性、網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確率，同時(shí)兼顧與其他各類設(shè)備的集成、協(xié)同以及與各類軟件、云平臺(tái)的連接、整合。

4.2.5 智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備

在過去，管理者要獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，或者先由生產(chǎn)者進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、再將統(tǒng)計(jì)結(jié)果上傳到網(wǎng)絡(luò)，或者定期將設(shè)備取出、導(dǎo)入到電腦中。但在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，只需要將每個(gè)豬舍進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)舍內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的即時(shí)上傳，實(shí)現(xiàn)人與物的直接對(duì)話，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)后的自主決策，可謂是給豬裝上了“智能家居”。

一般來說，通過各種傳感器采集豬舍內(nèi)與豬生長(zhǎng)密切相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行自動(dòng)比較，當(dāng)超過預(yù)設(shè)值上下限或斷電時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并通過短信或電話通知管理員。系統(tǒng)也可自動(dòng)采集各類設(shè)備的性能和運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，便于管理人員進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)。同時(shí)，配套開發(fā)的PC端和手機(jī)端APP，讓用戶可以遠(yuǎn)程查看即時(shí)數(shù)據(jù)。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)國(guó)外企業(yè)提供的設(shè)備不對(duì)用戶開放后臺(tái)數(shù)據(jù)，而國(guó)內(nèi)企業(yè)則抓住了豬場(chǎng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的需求，紛紛開始向無線傳輸、云端存儲(chǔ)轉(zhuǎn)型。

4.3 人工智能技術(shù)

近年來，人工智能的研究如火如荼。我國(guó)的養(yǎng)豬業(yè)正處在由勞動(dòng)力密集傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的路上，為人工智能等新技術(shù)提供了絕佳的發(fā)展機(jī)遇和應(yīng)用場(chǎng)景。在養(yǎng)豬領(lǐng)域，目前的研究與應(yīng)用主要集中在視覺識(shí)別和聲音識(shí)別領(lǐng)域。

4.3.1 視覺識(shí)別

視覺識(shí)別即利用傳感器、攝像頭等采集豬的視頻、圖像，結(jié)合豬的行為學(xué)特征，為每一頭豬建立檔案，并對(duì)豬的行為特征、進(jìn)食特征、料肉比等進(jìn)行綜合全面分析，為智能建模提供更多的依據(jù)。

典型的應(yīng)用場(chǎng)景如下：

⑴場(chǎng)景1：豬只識(shí)別。功能描述：基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)，通過豬只體型、外貌、紋理、面部特征等細(xì)節(jié)的識(shí)別，抽象每一頭豬只的特征，精準(zhǔn)定位每一頭豬只。同時(shí)，可以對(duì)豬只個(gè)體的身份進(jìn)行核驗(yàn)，為豬只標(biāo)識(shí)唯一的ID，從而實(shí)現(xiàn)每頭豬只的實(shí)時(shí)跟蹤。

研究進(jìn)展：國(guó)內(nèi)多家公司如京東金融、佳格紛紛開展了豬臉識(shí)別技術(shù)的研究，從目前來看，大多數(shù)仍處于探索階段，有許多問題需要攻克，如豬的外形從小到大變化較快、豬只實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)以及豬只的清潔程度都會(huì)加大圖像采集的難度等；豬只面部特征關(guān)鍵點(diǎn)差異小，識(shí)別難度相比人臉識(shí)別難度更大；目前的識(shí)別只能在已錄完的視頻中進(jìn)行，基本還不具備對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行采集和輸出的算法應(yīng)用，且將算法應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)業(yè)還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的探索。

⑵場(chǎng)景2：智能估重。功能描述：利用傳感器采集豬的視頻、圖像，繪制成豬體3D模型，根據(jù)模型進(jìn)行估重。同時(shí)估算豬只的體長(zhǎng)、體高、體寬、臀部肥厚程度，繪制仔豬生長(zhǎng)圖譜，同時(shí)篩選出優(yōu)良種豬、提前分類優(yōu)養(yǎng)。

⑶場(chǎng)景3：行為監(jiān)測(cè)。功能描述：視頻圖像監(jiān)測(cè)不同環(huán)境條件下豬只的行為，如監(jiān)測(cè)不同環(huán)境條件下群豬的躺臥行為，分析豬只冷熱舒適度；記錄豬群的移動(dòng)軌跡，建立豬群活動(dòng)指數(shù)；利用視頻流分析豬群的攻擊行為，檢測(cè)攻擊事件特征，鎖定高侵略性豬只；檢測(cè)豬只進(jìn)食時(shí)間、進(jìn)食習(xí)慣，為精準(zhǔn)投喂提供重要依據(jù)。

研究進(jìn)展：利用視頻圖像監(jiān)測(cè)豬舍早已有之，但與動(dòng)物行為學(xué)的結(jié)合程度還很低。此外對(duì)豬的行為學(xué)特征研究也有不足，如目前集中研究豬只個(gè)體行為特征，對(duì)群體行為研究較少。

⑷場(chǎng)景4：體溫監(jiān)測(cè)。功能描述：利用紅外成像獲取豬只的體溫，結(jié)合豬群的行為，監(jiān)測(cè)豬只健康狀況。

研究進(jìn)展：紅外成像技術(shù)較為成熟，市場(chǎng)也有專業(yè)的紅外成像儀，但儀器的性能差異很大，價(jià)格相差也很懸殊，從幾十元到幾萬元不等。

⑸場(chǎng)景5：疾病診斷。功能描述：建立豬病大數(shù)據(jù)庫，將病豬的照片上傳到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別照片，給出初步的診療方案。

⑹場(chǎng)景6：懷孕識(shí)別。功能描述：根據(jù)B超儀拍攝的B超圖片自動(dòng)判斷出母豬是否懷孕，類似于人類的醫(yī)學(xué)影像智能診斷。

研究進(jìn)展：目前市場(chǎng)上尚沒有這樣的成熟產(chǎn)品。從人類的智能醫(yī)療發(fā)展現(xiàn)狀來看，智能圖像診斷的算法相對(duì)成熟，很多學(xué)校和商業(yè)研究團(tuán)隊(duì)分別在不同病種的病理圖像自動(dòng)識(shí)別上取得了不錯(cuò)的成果，在識(shí)別準(zhǔn)確率上接近或超過了人工識(shí)別，目前已經(jīng)形成成型產(chǎn)品、在各應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)小范圍推廣。因此，筆者相信智能影像診斷應(yīng)用到養(yǎng)豬上也是指日可待。

4.3.2 聲音識(shí)別

聲音識(shí)別即結(jié)合聲學(xué)特征、語言識(shí)別技術(shù)和豬的行為學(xué)特征，對(duì)豬只的生長(zhǎng)狀態(tài)和健康狀況做出判斷。

典型應(yīng)用場(chǎng)景包括：

⑴場(chǎng)景1：對(duì)豬只的情緒、饑餓、發(fā)情、咳嗽等狀況做出判斷，為生產(chǎn)決策和疾病防控提供指導(dǎo)。

⑵場(chǎng)景2：在小豬被母豬壓住后，語言識(shí)別技術(shù)通過小豬的尖叫聲，去判斷小豬的位置，并通知管理員去把小豬救下來。

研究進(jìn)展：國(guó)內(nèi)一些科研院所、企業(yè)在開展這方面的研究。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)采集的聲音進(jìn)行分析，對(duì)多種狀態(tài)的聲音進(jìn)行聲音去噪、端點(diǎn)檢測(cè)、加窗分幀后，提取聲音的特征參數(shù)，并利用提取的聲音特征訓(xùn)練分類模型，建立豬聲音識(shí)別系統(tǒng)[1]，可以有效地識(shí)別豬不同狀態(tài)的聲音且精度較高。雖然盡量模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，但與真實(shí)的養(yǎng)殖情況還有一定差距。

4.4 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈即去中心化、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈的不可篡改性在食品安全領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用空間，例如將區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)和防偽技術(shù)相互結(jié)合，實(shí)時(shí)記錄豬只位置和生長(zhǎng)信息，追溯豬的成長(zhǎng)過程，保證每頭豬從豬仔到成豬的所有數(shù)據(jù)都被真實(shí)記錄，打通信息壁壘，通過區(qū)塊鏈進(jìn)行流轉(zhuǎn)，使消費(fèi)者買到豬肉后可以通過App或二維碼進(jìn)行防偽溯源信息查詢。需要指出的是，區(qū)塊鏈的不可篡改性指的是數(shù)據(jù)上鏈后被篡改的概率極低，而上鏈前的真實(shí)性則仍需要輔以其他手段加以保證。

研究進(jìn)展：目前國(guó)內(nèi)的區(qū)塊鏈?zhǔn)袌?chǎng)整體上還處于研發(fā)投入階段，除了數(shù)字貨幣，其他領(lǐng)域尚沒有現(xiàn)象級(jí)的應(yīng)用出現(xiàn)。部分技術(shù)型公司已經(jīng)開展了將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品溯源的項(xiàng)目，如阿里、京東紛紛宣布利用區(qū)塊鏈建立食品追溯體系，中南建設(shè)攜手北大荒集團(tuán)開發(fā)了一整套“區(qū)塊鏈大農(nóng)場(chǎng)”平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)，但這些項(xiàng)目仍處于搭建平臺(tái)和基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的階段，尚未給行業(yè)帶來實(shí)質(zhì)性改變。

5 問題反思與趨勢(shì)展望

5.1 問題反思

5.1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化程度低

物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前我國(guó)還沒建立完整的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，感知層、傳輸層、應(yīng)用層均沒有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展受到很大制約，具體表現(xiàn)為：農(nóng)業(yè)傳感器標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，可靠性難以保證，難于實(shí)現(xiàn)廣泛的集成應(yīng)用；傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)缺乏統(tǒng)一的指導(dǎo)規(guī)范，多采用自定義傳輸協(xié)議，隨意性較大；上層應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)也沒有標(biāo)準(zhǔn)可循，數(shù)據(jù)無法互聯(lián)共享，難以指導(dǎo)生產(chǎn)[2]。

5.1.2 豬場(chǎng)智能設(shè)備普及率不高

我國(guó)的智能農(nóng)業(yè)設(shè)備發(fā)展比較滯后，投放市場(chǎng)前缺乏嚴(yán)格質(zhì)量檢測(cè)，設(shè)備穩(wěn)定性差、故障率高、維護(hù)成本高，后續(xù)技術(shù)服務(wù)不到位。設(shè)備對(duì)于惡劣環(huán)境的耐受能力也是個(gè)重要因素，養(yǎng)殖設(shè)備智能化升級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)智能化進(jìn)程，除了工業(yè)信息化條件優(yōu)于養(yǎng)殖業(yè)的原因之外，最大的限制條件就是相關(guān)智能化設(shè)備要能夠在較為惡劣的現(xiàn)場(chǎng)條件下穩(wěn)定運(yùn)行，如豬場(chǎng)內(nèi)粉塵大、腐蝕性大、濕度大、蚊蟲多、通訊條件差，這些不利條件都可能影響設(shè)備元器件的性能。此外，目前豬場(chǎng)智能設(shè)備的成本對(duì)于中小規(guī)模的豬場(chǎng)仍然偏高，但整體性價(jià)比有待提高，因此豬場(chǎng)采購智能設(shè)備的動(dòng)力不夠強(qiáng)勁。

5.1.3 應(yīng)用模型實(shí)用性有待加強(qiáng)

雖然通過豬場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和管理軟件匯集了大量的豬場(chǎng)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，但這些實(shí)時(shí)感知的數(shù)據(jù)沒有得到充分挖掘利用。首先，目前在豬場(chǎng)的個(gè)體識(shí)別、精準(zhǔn)飼喂、智能環(huán)控等方面的機(jī)器學(xué)習(xí)方面已取得一系列進(jìn)展，但部分的模型、算法還達(dá)不到指導(dǎo)豬場(chǎng)精準(zhǔn)生產(chǎn)的需求，無法應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。其次，現(xiàn)階段的自動(dòng)化控制或局部的智能化還是基于人的經(jīng)驗(yàn)，而人的經(jīng)驗(yàn)有2個(gè)局限性：并不精準(zhǔn)，可能與實(shí)際情況有出入；受限于具體的環(huán)境，不同的環(huán)境下經(jīng)驗(yàn)不能通用。再次，目前主要還是時(shí)序控制、單一指標(biāo)控制，難于實(shí)現(xiàn)按需控制和多指標(biāo)控制，應(yīng)用系統(tǒng)的智能化程度需要提高[3]。

5.2 趨勢(shì)展望

5.2.1 機(jī)器自我學(xué)習(xí)是突破點(diǎn)

智能是要實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)與硬件設(shè)備能夠按照不同的場(chǎng)景進(jìn)行自主計(jì)算、并實(shí)現(xiàn)自主精準(zhǔn)的決策和互動(dòng)，最終達(dá)到智能化、無人化操作。下一個(gè)階段的發(fā)展方向是機(jī)器自我學(xué)習(xí)，即在人的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，機(jī)器通過深度學(xué)習(xí)，積累養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建精細(xì)化養(yǎng)豬模型，如精準(zhǔn)飼

（）（）喂模型、母豬發(fā)情監(jiān)測(cè)模型、疾病預(yù)警模型、環(huán)境控制模型等，修正人的經(jīng)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。例如，按照人的經(jīng)驗(yàn)，哺乳母豬的最適溫度范圍為16～18℃，機(jī)器通過不斷的自我學(xué)習(xí)，能夠?qū)⒛肛i的適宜溫度數(shù)值區(qū)間鎖定在更準(zhǔn)確、更科學(xué)的范圍，如16.5～18.5℃，并以此指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)節(jié)豬舍的環(huán)境狀況，帶動(dòng)養(yǎng)殖效率的提升。

5.2.2 數(shù)據(jù)是最終驅(qū)動(dòng)力

從人工智能技術(shù)發(fā)展的歷程來看，早期的發(fā)展主要由算法驅(qū)動(dòng)，但缺少海量數(shù)據(jù)支撐與高水平的運(yùn)算力保證，無法對(duì)算法模型進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化、迭代。隨著科技的發(fā)展，算法模型日益優(yōu)化，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的性能逐年提升。當(dāng)算法和計(jì)算力不能支撐實(shí)際產(chǎn)業(yè)需求或者未來技術(shù)壁壘很低的時(shí)候，數(shù)據(jù)將成為核心驅(qū)動(dòng)力。以深度學(xué)習(xí)為例，深度學(xué)習(xí)是海量數(shù)據(jù)+人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其效果取決于兩個(gè)因素，即計(jì)算能力和數(shù)據(jù)量的大小。全球科技巨頭如Google、Facebook、IBM、阿里、百度都有開源平臺(tái)，所以隨著時(shí)間推移，技術(shù)壁壘最終會(huì)大幅降低，真正的痛點(diǎn)在數(shù)據(jù)量。因此，未來掌握更多數(shù)據(jù)的企業(yè)或平臺(tái)在行業(yè)內(nèi)將更有話語權(quán)。

5.2.3 平臺(tái)化優(yōu)勢(shì)將不斷凸顯

未來，隨著技術(shù)的不斷成熟和與產(chǎn)業(yè)的深度融合，平臺(tái)化的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出，一方面，豬場(chǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)擁有龐大的豬場(chǎng)用戶群體，能夠提供廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和海量的行業(yè)數(shù)據(jù)，為技術(shù)的發(fā)展提供豐富的分析、訓(xùn)練與應(yīng)用資源；另一方面，平臺(tái)能夠整合軟件服務(wù)商、技術(shù)服務(wù)商、設(shè)備提供商等各類行業(yè)主體，提供優(yōu)質(zhì)高效、低成本的運(yùn)算能力和服務(wù)。通過海量?jī)?yōu)質(zhì)的多維數(shù)據(jù)結(jié)合大規(guī)模計(jì)算力的投入，以應(yīng)用場(chǎng)景為接口，平臺(tái)將構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的商業(yè)模式，滿足用戶復(fù)雜多變的實(shí)際需求。