5G關(guān)鍵技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代生豬生產(chǎn)中的應(yīng)用前景淺析

黃上上，張琦杰，裴 彤

（河南省畜牧總站（河南省畜牧業(yè)信息中心），河南 鄭州 450008）

“5G”是第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G移動(dòng)通信是前四代移動(dòng)通信技術(shù)的總和，意味著更高的峰值速率、更加安全的數(shù)據(jù)傳輸、更廣泛的覆蓋范圍。5G 移動(dòng)通信彌補(bǔ)了4G 中所存在的漏洞，其技術(shù)更加先進(jìn)，能夠滿足當(dāng)前人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展更高、更快的需求，是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

我國(guó)現(xiàn)代生豬生產(chǎn)正處在由傳統(tǒng)養(yǎng)殖向現(xiàn)代養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，是走向自動(dòng)化、高效化、信息化和智能化的一個(gè)過(guò)渡時(shí)期，無(wú)論是養(yǎng)豬觀念還是豬場(chǎng)建設(shè)理念都發(fā)生了根本性的變革，給國(guó)內(nèi)的生豬市場(chǎng)帶來(lái)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。隨著養(yǎng)豬生產(chǎn)管理和技術(shù)研究的需要，真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠的豬場(chǎng)數(shù)據(jù)成為生產(chǎn)管理和育種技術(shù)進(jìn)步必不可少的條件。以5G技術(shù)為核心的智能化養(yǎng)豬模式在數(shù)據(jù)收集、管理以及提高生產(chǎn)力等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)5G技術(shù)，可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)與生豬生產(chǎn)行業(yè)信息化、智能化、智慧化深度融合，幫助豬場(chǎng)持續(xù)提高生產(chǎn)效率和管理效率。

1 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，世界各國(guó)都在努力開(kāi)展5G 研發(fā)，5G 移動(dòng)通信主要特征如下：①頻譜利用效率將會(huì)有所提高。在5G中，高頻段所具有的頻譜資源會(huì)被普遍應(yīng)用，而且其應(yīng)用效率將會(huì)大大提高，可以彌補(bǔ)4G 移動(dòng)通信中頻譜短缺問(wèn)題；②可靠性更加顯著。與4G 移動(dòng)通信相比較，5G的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)4G，而且時(shí)延也大大縮短；③能源消耗降低。5G 移動(dòng)通信中十分注重能源節(jié)約，并為此進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)。5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)有以下6項(xiàng)。

1.1 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

所謂的同時(shí)同頻全雙工技術(shù)，顧名思義就是指在同一個(gè)信道上，在發(fā)送信號(hào)的同時(shí)也接收信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的同時(shí)操作。簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就是指將以往通信雙工節(jié)點(diǎn)中存在的干擾屏蔽，然后在利用信號(hào)機(jī)發(fā)射信號(hào)的同時(shí)接收信號(hào)，通過(guò)同時(shí)的操作來(lái)提高頻譜效率，此技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相比較，更加先進(jìn)，而且工作效率也更高。

1.2 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G 移動(dòng)通信所能提供的流量將會(huì)是4G 移動(dòng)通信的千倍以上，而實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)主要依靠的就是密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，此技術(shù)包含以下兩方面內(nèi)容：①在宏基站的外部設(shè)置很多的天線，這樣就可以進(jìn)一步地拓寬室外空間；②需要在室外布置很多的密集網(wǎng)絡(luò)。這些密集網(wǎng)絡(luò)所能產(chǎn)生的信噪比增益將會(huì)更加的客觀，同時(shí)此方面也是密集網(wǎng)絡(luò)充分發(fā)揮其作用的核心。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以增加5G移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)，提高其靈活性，增加其覆蓋面積。

1.3 多天線傳輸技術(shù)

所謂的多天線傳輸技術(shù)，就是指在使用有源天線來(lái)進(jìn)行列陣，然后與毫米波聯(lián)系起來(lái)，之后就可以有效提高天線的覆蓋面積以及性能，就目前的情況來(lái)看，只要提高其覆蓋能力，就可達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)。

1.4 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

在人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)要求不斷改變的過(guò)程中，5G 移動(dòng)通信中的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)就是因?yàn)槲磥?lái)可能產(chǎn)生的業(yè)務(wù)需要所出現(xiàn)的技術(shù)，此技術(shù)在應(yīng)用中具有低時(shí)延以及低成本等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。在此技術(shù)中，云架構(gòu)是主要的入網(wǎng)架構(gòu)，相關(guān)人員將對(duì)云架構(gòu)進(jìn)行研究。

1.5 智能化技術(shù)

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，云計(jì)算是其中不可缺少的網(wǎng)絡(luò)之一，此網(wǎng)絡(luò)中包含的大型服務(wù)器是其主要構(gòu)成，而此構(gòu)成和基站進(jìn)行連接采用的方式是交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)。另外，在宏基站眾多特點(diǎn)中，云計(jì)算存儲(chǔ)功能是十分突出的一個(gè)特點(diǎn)，利用此功能可以存儲(chǔ)很多的大數(shù)據(jù)，并且對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的處理，而且因?yàn)榛镜囊?guī)模比較大，數(shù)量十分可觀，所以能夠開(kāi)展將頻段進(jìn)行劃分，然后開(kāi)展不同的業(yè)務(wù)。

1.6 設(shè)備間直接通信技術(shù)

在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信中，采用的是以小區(qū)為單位進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式，此方式在應(yīng)用過(guò)程中不是十分靈活，而且在大流量趨勢(shì)快速發(fā)展的情況下，此種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式也已經(jīng)逐漸地被淘汰，采用設(shè)備間直接通信技術(shù)是非常有必要的。設(shè)備間直接通信技術(shù)就是指各通信設(shè)備之間可以進(jìn)行直接的通信，不需要有中間載體，這樣新型的通信技術(shù)有效提高了通信效率，并保證了通信質(zhì)量，而且消耗的能源也比較少。

2 5G關(guān)鍵技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代生豬生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

5G作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，性能更強(qiáng)，支持超高速率、超低時(shí)延、超大連接的應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于一個(gè)布滿各類傳感器和智能設(shè)備的新型智慧化豬場(chǎng)來(lái)說(shuō)，5G 能幫助豬場(chǎng)把智能分布到各類終端上去，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)交互?？傮w來(lái)看，5G 在我國(guó)的現(xiàn)代生豬生產(chǎn)中的應(yīng)用背景可以歸納為以下幾大方向。

2.1 養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控方向

對(duì)于養(yǎng)豬業(yè)來(lái)說(shuō)，其生產(chǎn)主要受養(yǎng)殖品種、喂食飼料種類和質(zhì)量、疫病、生長(zhǎng)環(huán)境和管理水平等因素的影響。其中環(huán)境因素所起的作用尤為重要，約占20%～30%的比重。為了能讓生豬更快地生長(zhǎng)，只有創(chuàng)造良好的生存和生產(chǎn)條件，才能達(dá)到投入飼料少、獲取數(shù)量多、豬肉質(zhì)量好的效果。

養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境主要包括：二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、氣壓、噪聲及粉塵等。二氧化碳、氨氣、硫化氫、粉塵等氣體的增加會(huì)導(dǎo)致豬群發(fā)生疫情；空氣溫度和濕度、光照強(qiáng)度、氣壓影響著豬的生長(zhǎng)與繁殖性能；密度、溫度、濕度、通風(fēng)換氣則影響著豬生長(zhǎng)發(fā)育的速度。對(duì)這些因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)報(bào)警，能幫助管理員及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

以“5G+物聯(lián)網(wǎng)”為基礎(chǔ)，使各種自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬場(chǎng)環(huán)境（包括光照、溫濕度等）的集中、遠(yuǎn)程、聯(lián)動(dòng)控制。當(dāng)豬舍內(nèi)光照度、溫度不在正常設(shè)定范圍時(shí)，可遠(yuǎn)程控制開(kāi)啟或關(guān)閉天窗獲取光照與溫度，也可實(shí)時(shí)風(fēng)機(jī)散熱；當(dāng)濕度不夠時(shí)，則可打開(kāi)水簾，增加濕度。當(dāng)室外溫度過(guò)高時(shí)，空氣通過(guò)濕簾過(guò)濾，再進(jìn)入豬舍時(shí)溫度便可大幅度降低，然后通過(guò)風(fēng)機(jī)排出舍外，進(jìn)而形成空氣流通。

2.2 豬只監(jiān)控方向

2.2.1 豬只健康狀況監(jiān)控

5G 基本可以做到實(shí)時(shí)傳輸，基于這一點(diǎn)就能以電子耳標(biāo)等形式在豬只身上放上檢測(cè)器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控豬只體溫、進(jìn)食情況、發(fā)情情況以及體內(nèi)細(xì)菌群的健康狀況；當(dāng)母豬出現(xiàn)發(fā)情、分娩等關(guān)鍵情況時(shí)，會(huì)通過(guò)手機(jī)或電腦發(fā)出預(yù)警提示，以便工作人員及時(shí)處理；智能攝像頭設(shè)備讓工作人員可以隨時(shí)查看豬舍的實(shí)時(shí)情況；通過(guò)大數(shù)據(jù)比對(duì)，提早發(fā)現(xiàn)疾病，甚至?xí)鶕?jù)周圍豬場(chǎng)發(fā)生的疫病情況，及時(shí)向豬場(chǎng)管理端報(bào)警，把損失降到最低。

2.2.2 智能化精準(zhǔn)飼喂

智能化精準(zhǔn)飼喂主要研究飼喂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的全自動(dòng)運(yùn)算和耳標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)進(jìn)食的豬只進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。豬只佩戴電子耳標(biāo)，由耳標(biāo)讀取設(shè)備進(jìn)行讀取，來(lái)判斷豬只的身份，傳輸給計(jì)算機(jī)，同時(shí)由稱重傳感器傳輸給計(jì)算機(jī)計(jì)算該豬的體質(zhì)量，管理者只需設(shè)定該豬只的基本信息，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)終端獲取的數(shù)據(jù)（耳標(biāo)號(hào)、體質(zhì)量）計(jì)算出該豬當(dāng)天需要的進(jìn)食量，然后該數(shù)據(jù)分時(shí)間傳輸給飼喂設(shè)備為該豬下料。

通過(guò)對(duì)豬只的監(jiān)控，系統(tǒng)可以分析出豬只體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)狀況，大數(shù)據(jù)比對(duì)之后，可以及時(shí)向養(yǎng)豬人反饋飼料的改進(jìn)計(jì)劃。從飲食、飲水、豬只日常行為等方面提前預(yù)防疾病的發(fā)生并且給豬只提供優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境，提高養(yǎng)殖效益。

2.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理分析方向

由5G 支撐的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將實(shí)現(xiàn)對(duì)豬場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的智能化采集。會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)整合，生成豬場(chǎng)的生產(chǎn)力分析、對(duì)標(biāo)分析、PSY分析等數(shù)據(jù)報(bào)告，讓豬場(chǎng)的數(shù)據(jù)管理更加全面，幫助豬場(chǎng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)管理方面的問(wèn)題，隨時(shí)做出調(diào)整；游戲化的養(yǎng)豬模式、任務(wù)的制定與派發(fā)、智能提醒等操作讓豬場(chǎng)的過(guò)程管理更加及時(shí)高效；而視頻看豬、一鍵拍照看豬病、單據(jù)識(shí)別、環(huán)境傳感設(shè)備更是把智能化的工作方式帶到了傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè)里。

2.4 生豬質(zhì)量安全追溯方向

一套完整的質(zhì)量安全追溯體系，可以記錄產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售、流通甚至消費(fèi)領(lǐng)域各個(gè)方面的信息，溯源標(biāo)識(shí)相當(dāng)于食品的“出生證”。溯源系統(tǒng)的增值價(jià)值之一就是對(duì)于終端用戶數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，完成大數(shù)據(jù)的匯總和分析，建立用戶畫像，為企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)、營(yíng)銷活動(dòng)提供更加科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。在品牌銷售和推廣方面，溯源可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)的影響力以及傳播力量，通過(guò)售出的產(chǎn)品對(duì)企業(yè)品牌進(jìn)行宣傳和推廣。

采用先進(jìn)的人工智能AI 識(shí)別技術(shù)和區(qū)塊鏈加5G 技術(shù)，依托“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)+云平臺(tái)+大數(shù)據(jù)”的先進(jìn)技術(shù)架構(gòu)，可以打破生豬質(zhì)量追溯體系資金投入大、覆蓋環(huán)節(jié)少、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的困境，安全有效地連接規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)、屠宰企業(yè)和超市，實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)全程監(jiān)控，為生豬產(chǎn)品質(zhì)量安全提供強(qiáng)有力的保障，維護(hù)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品情況的知情權(quán)，同時(shí)有效地減少食源性疾病的發(fā)生。

“5G+現(xiàn)代生豬生產(chǎn)”是養(yǎng)豬業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，它極大地提高了生豬生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，改變了以往費(fèi)時(shí)費(fèi)力的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)用少數(shù)幾位工作人員就能管理整個(gè)豬場(chǎng)，在很大程度上減少養(yǎng)豬企業(yè)對(duì)人工的依賴，降低人工成本，提高生產(chǎn)效率，避免損失的發(fā)生。這些都推動(dòng)了養(yǎng)豬業(yè)朝著規(guī)?；较虬l(fā)展，向著科學(xué)養(yǎng)豬、智慧養(yǎng)豬的方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)生豬產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展?！?/p>