畜牧業(yè)管理平臺(tái)的搭建和數(shù)據(jù)挖掘

張 護(hù)，李志雄，龍彥蓉，陳永軍，趙天永，張 俊，曹 林，孔凡勇，王 黎

（1.紅河州畜牧技術(shù)推廣站，云南 蒙自 661199；2.蒙自市動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所，云南 蒙自 661199）

傳統(tǒng)畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的收集過程比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)分散，無法長(zhǎng)期保存和難以深入挖掘利用，信息孤島嚴(yán)重。以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能為代表的新一輪信息技術(shù)革命推動(dòng)粗放式傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖向知識(shí)型、技術(shù)型、現(xiàn)代化的智慧畜牧養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)已成為驅(qū)動(dòng)畜牧業(yè)快速發(fā)展的重要因素[1]。搭建一個(gè)有效的數(shù)據(jù)收集管理平臺(tái)，做到日常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新、填報(bào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)審核、臨時(shí)數(shù)據(jù)快速增加模塊的數(shù)據(jù)采集管理平臺(tái)就很有必要。平臺(tái)搭建完成后的數(shù)據(jù)保存、管理和挖掘利用非常方便，能夠快速形成畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)中心。紅河哈尼族彝族自治州初步建設(shè)完成的“紅河州高原特色畜牧業(yè)發(fā)展信息化管理平臺(tái)”（以下簡(jiǎn)稱平臺(tái)），在利用先進(jìn)的信息化手段提高管理效率，縱向整合畜牧業(yè)州、縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村（企）四級(jí)數(shù)據(jù)，橫向整合豬、雞、牛、羊等各畜種養(yǎng)殖信息的基礎(chǔ)上，基本形成了全州畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

1 畜牧業(yè)數(shù)據(jù)采集管理的基礎(chǔ)

1.1 數(shù)據(jù)采集的體制基礎(chǔ)

紅河州按管理體制分為州、縣市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級(jí)業(yè)務(wù)管理部門，這三級(jí)管理部門組成了一套完整的、運(yùn)轉(zhuǎn)正常的畜牧業(yè)管理體系，基于正常的體制配備，平臺(tái)按三級(jí)劃分初步建立了數(shù)據(jù)收集管理平臺(tái)的體制。州畜牧技術(shù)推廣部門負(fù)責(zé)州級(jí)管理并向下可查詢所有數(shù)據(jù)，13個(gè)縣市畜牧技術(shù)推廣部門各安排一個(gè)管理人員和若干個(gè)業(yè)務(wù)人員（賬號(hào)級(jí)別不同）管理本級(jí)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)置一個(gè)管理人員和若干個(gè)業(yè)務(wù)人員管理鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)，從而形成三級(jí)聯(lián)動(dòng)，每一級(jí)根據(jù)不同權(quán)限實(shí)時(shí)負(fù)責(zé)和掌握不同數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)度。

1.2 數(shù)據(jù)采集的平臺(tái)基礎(chǔ)

平臺(tái)設(shè)計(jì)全面采用了B/S結(jié)構(gòu)，主要邏輯功能在服務(wù)器端完成[2]。州、縣市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級(jí)畜牧管理部門用戶操作完全通過www瀏覽器實(shí)現(xiàn)，形成3-tier結(jié)構(gòu)[3]。全州一套平臺(tái)，程序維護(hù)開發(fā)全部由州級(jí)完成。在設(shè)計(jì)上，為了保證平臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可擴(kuò)充性，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用了友好的圖形圖像界面，最終實(shí)現(xiàn)所有管理操作網(wǎng)絡(luò)化，節(jié)約了大量后期開發(fā)和維護(hù)成本。同時(shí)采用了地理信息技術(shù)展示轄區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖場(chǎng)的分布，此設(shè)計(jì)基于主流WebGIS開源框架OpenLayers[4]開發(fā)，能夠展示所有養(yǎng)殖場(chǎng)地理位置分布、查看養(yǎng)殖場(chǎng)衛(wèi)星圖、瀏覽養(yǎng)殖場(chǎng)基本信息等。

1.3 數(shù)據(jù)采集的制度基礎(chǔ)

為了有效地收集和管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集實(shí)行“周五數(shù)據(jù)日”制度。每個(gè)周五為數(shù)據(jù)集中上報(bào)日，當(dāng)天各級(jí)管理人員均在線上報(bào)、審核數(shù)據(jù)和管理維護(hù)日常養(yǎng)殖場(chǎng)的基本信息。同時(shí)，平臺(tái)實(shí)行進(jìn)度跟蹤制度，每一級(jí)數(shù)據(jù)的填報(bào)進(jìn)度自動(dòng)計(jì)算更新率，各級(jí)按更新百分率進(jìn)行跟蹤，有利于實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)的更新進(jìn)度。例如，州級(jí)規(guī)定所有養(yǎng)殖場(chǎng)基本數(shù)據(jù)最少一個(gè)季度更新一輪，那么在本季度的3個(gè)月中，每個(gè)月的更新率應(yīng)該達(dá)到33.33%以上，否則會(huì)提醒相關(guān)管理員加強(qiáng)維護(hù)數(shù)據(jù)。

2 畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘與利用

2.1 規(guī)模養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的挖掘與利用

規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)主要包括了養(yǎng)殖場(chǎng)基本信息數(shù)據(jù)、存出欄數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)以及日常新增、注銷等。利用規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)，管理員可以隨時(shí)在平臺(tái)上分縣市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)查詢養(yǎng)殖場(chǎng)詳細(xì)信息[5]（包括數(shù)量、存出欄量、坐標(biāo)位置、衛(wèi)星圖、畜禽標(biāo)識(shí)代碼、養(yǎng)殖種類、建場(chǎng)信息、法人信息和糞污處理信息等）。同時(shí)，根據(jù)存出欄變化，利用模型可以很方便地分析管轄區(qū)域各月畜產(chǎn)品產(chǎn)量或糞污產(chǎn)生量等。例如根據(jù)模型，可以計(jì)算出某個(gè)地區(qū)蛋雞場(chǎng)產(chǎn)蛋量的數(shù)據(jù)或豬場(chǎng)的糞污產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，從而提前預(yù)估整體情況。如圖1所示，系統(tǒng)按照模型逐月自動(dòng)計(jì)算出糞污產(chǎn)生量。

圖1 逐月自動(dòng)計(jì)算糞污產(chǎn)生量

2.2 散養(yǎng)數(shù)據(jù)的挖掘與利用

平臺(tái)將散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)來源的基礎(chǔ)定為村委會(huì)一級(jí)，由各鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理人員統(tǒng)管錄入維護(hù)。采用先錄入底數(shù)，再根據(jù)日常春秋防疫、臨時(shí)普查等數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷校正，從而使散養(yǎng)數(shù)據(jù)不斷趨于準(zhǔn)確。根據(jù)散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)，可以掌握各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同畜種飼養(yǎng)量的大小、進(jìn)行全州排行和查看分布狀況。結(jié)合規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算出全域存出欄數(shù)量、規(guī)模養(yǎng)殖比重等。例如，根據(jù)紅河州散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)和規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)，以單個(gè)畜禽品種規(guī)模養(yǎng)殖量/（規(guī)模養(yǎng)殖量+散養(yǎng)量）×100%，我們可以分畜種按存欄量和出欄量分別計(jì)算規(guī)模養(yǎng)殖比重。如圖2所示，系統(tǒng)按區(qū)域自動(dòng)計(jì)算的規(guī)模養(yǎng)殖比重?cái)?shù)據(jù)[6]。

2.3 價(jià)格數(shù)據(jù)的挖掘與利用

平臺(tái)報(bào)價(jià)信息嚴(yán)格采用“周五數(shù)據(jù)日”制度。每一個(gè)價(jià)格數(shù)據(jù)均由鄉(xiāng)鎮(zhèn)業(yè)務(wù)人員在周五前采集上報(bào)，可以逐年累積并隨時(shí)調(diào)用。能夠分周、月、季和年進(jìn)行價(jià)格分析和曲線繪制，可自動(dòng)進(jìn)行同比和環(huán)比計(jì)算，可自動(dòng)生成豬糧比曲線，甚至可以進(jìn)行價(jià)格預(yù)警等。如圖3所示，系統(tǒng)根據(jù)報(bào)價(jià)信息自動(dòng)生成每周的豬糧比曲線。

2.4 臨時(shí)增加數(shù)據(jù)的采集及挖掘

平臺(tái)模塊的增加非常方便，可以快速增加不同模塊應(yīng)對(duì)不同需求。例如，當(dāng)前是青貯飼料收貯的時(shí)期，可以增加青貯收貯模塊，分鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行青貯數(shù)據(jù)的收集匯總。在后一步的數(shù)據(jù)分析中，可以追蹤收貯進(jìn)度，計(jì)算青貯量，分析青貯量與牛羊飼養(yǎng)量的關(guān)系等。如圖4所示，系統(tǒng)臨時(shí)增加青貯收集數(shù)據(jù)模塊。

圖2 按區(qū)域自動(dòng)計(jì)算的規(guī)模養(yǎng)殖比重?cái)?shù)據(jù)

圖3 系統(tǒng)自動(dòng)生成的豬糧比曲線

圖4 系統(tǒng)臨時(shí)增加青貯收集數(shù)據(jù)模塊

3 畜牧業(yè)展示平臺(tái)數(shù)據(jù)的提取

利用強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)，可以整合形成多樣的運(yùn)轉(zhuǎn)良好的畜牧業(yè)信息數(shù)據(jù)展示界面。例如本平臺(tái)附帶的展示大屏，采用了中間欄實(shí)時(shí)展示各規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)的地理位置和衛(wèi)星圖像，方便分畜種或分行政區(qū)劃進(jìn)行個(gè)別查看；左邊欄展示規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖、區(qū)域分布圖和全州當(dāng)月規(guī)模場(chǎng)存出欄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；右邊欄展示畜禽行情、原料行情和產(chǎn)品行情。展示大屏的所有數(shù)據(jù)均來源于后臺(tái)端的數(shù)據(jù)采集和不斷更新，具有很強(qiáng)的時(shí)效性，如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)整合挖掘形成的綜合展示界面

4 結(jié)束語

畜牧數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)的典型大數(shù)據(jù)特征，采用傳統(tǒng)技術(shù)手段處理這類數(shù)據(jù)非常困難，獨(dú)立分散的養(yǎng)殖戶更無法提供相應(yīng)算力[7]。數(shù)據(jù)的獲取是對(duì)畜牧業(yè)中飼養(yǎng)管理、原料生產(chǎn)加工、疾病防疫、屠宰加工、運(yùn)輸銷售等環(huán)節(jié)中各個(gè)過程特征數(shù)據(jù)的提取分析利用[8]。畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)的挖掘包括了軟件平臺(tái)的不斷開發(fā)完善、人員素質(zhì)的不斷提高、養(yǎng)殖前后端各環(huán)節(jié)硬件設(shè)施的不斷完善等，不可能一蹴而就，基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)必須先行。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧行業(yè)的廣泛應(yīng)用，已成為一個(gè)必然的選擇和畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律[9]。隨著養(yǎng)殖場(chǎng)各種傳感器布設(shè)、圖像采集、音視頻設(shè)備的安裝，規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)中以圖形、圖像、音頻、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的信息急劇增加，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏的巨大價(jià)值將進(jìn)一步被挖掘，從而步入精準(zhǔn)飼喂、智能養(yǎng)殖、健康養(yǎng)殖階段，大大推動(dòng)畜牧業(yè)發(fā)展。畜牧業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)搭建完善后，就可以結(jié)合目前比較成熟的豬場(chǎng)管理軟件對(duì)接養(yǎng)殖過程中的各種監(jiān)測(cè)設(shè)備（如溫濕度傳感器、光照傳感器、氨氣傳感器等），進(jìn)一步為我州畜牧產(chǎn)業(yè)向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向發(fā)展奠定相關(guān)基礎(chǔ)。

隨著平臺(tái)開發(fā)的不斷完善，數(shù)據(jù)的不斷下放，上報(bào)數(shù)據(jù)的工作不斷向鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)下沉，無形中會(huì)增加鄉(xiāng)鎮(zhèn)工作量。下一步可以將養(yǎng)殖場(chǎng)管理數(shù)據(jù)的采集上報(bào)推向企業(yè)，通過一定管理制度或激勵(lì)手段，推行養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)自主上報(bào)，各級(jí)管理人員的主要工作轉(zhuǎn)向監(jiān)督管理，從而減輕各鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)收集填報(bào)等工作負(fù)擔(dān)和帶動(dòng)企業(yè)積極性。

目前，我州13個(gè)縣市138個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜牧業(yè)數(shù)據(jù)做到了共用共享共展示，極大地提高了全州畜牧養(yǎng)殖業(yè)的管理水平、管理效率，降低了管理成本，為我州畜牧業(yè)管理信息化邁向更高臺(tái)階提供了堅(jiān)強(qiáng)的支撐。但目前數(shù)據(jù)完全整合還存在一定困難[10]。隨著體制的不斷完善，將相關(guān)業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)進(jìn)一步整合，例如將動(dòng)物檢疫證區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)引入等[11]，從而形成良好、完整的畜牧業(yè)綜合管理平臺(tái)是有較大可能的。