物聯(lián)網(wǎng)在智慧畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中的作用淺析

刁海亭

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，畜牧業(yè)是其中的一大支柱。畜牧業(yè)是整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的重要組成部分，關(guān)系國計民生。畜牧業(yè)作為連接種植業(yè)和加工業(yè)的紐帶，始終在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中扮演著重要的角色。經(jīng)過多年發(fā)展，畜牧業(yè)產(chǎn)量迅速增長，畜牧業(yè)逐步成長為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，近10年我國肉類總產(chǎn)量持續(xù)增長中，2014年達(dá)到最高值8707萬t，此后開始下降，受到新冠疫情等影響，2019和2020年下降比較明顯，達(dá)到7600萬t。2020年豬牛羊禽肉產(chǎn)量7639萬t，比2019年下降了0.1 %[1]。畜牧業(yè)總產(chǎn)值也持續(xù)增加，2020年全國畜牧業(yè)總產(chǎn)值達(dá)40266.67億元，同比增幅21.78 %，占整個農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的29.2 %。

我國的畜牧業(yè)綜合生產(chǎn)能力不斷提高，為保障國家畜產(chǎn)品安全、繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和促進(jìn)百姓增收起到了重要作用。但隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式已經(jīng)落后于畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展要求。養(yǎng)殖模式落后、信息化程度不高等問題凸顯。畜牧業(yè)發(fā)展，急需各種高新信息技術(shù)的融入和保駕護(hù)航。

1 我國畜牧業(yè)相關(guān)政策

針對當(dāng)前畜牧業(yè)發(fā)展中的問題，近年來我國國家及地方各級層面也出臺了許多政策，部分如下。

1.1 國家層面

2015年9月8日，農(nóng)業(yè)部推出《節(jié)本增效農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式推介匯編2015》，發(fā)布了大田種植、設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和綜合5大類共116項可復(fù)制、可推廣的節(jié)本增效農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式，116項中有18項涉及畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域。

2020年7月3日，中央農(nóng)辦、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等7部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于擴(kuò)大農(nóng)業(yè)農(nóng)村有效投資加快補(bǔ)上“三農(nóng)”領(lǐng)域突出短板的意見》，意見中明確要求加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)工程建設(shè)，開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用，全面提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村數(shù)字化、智能化水平。

2020年9月14日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，意見中第十五條明確指出：要提升畜牧業(yè)信息化水平。意見要求加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用，提高圈舍環(huán)境調(diào)控、精準(zhǔn)飼喂、動物疫病監(jiān)測、畜禽產(chǎn)品追溯等智能化水平。

1.2 省級層面

2019年，山東省政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于加快全省智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》和《數(shù)字山東2019行動方案》。

2019年，山東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳和畜牧局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于啟動智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用基地創(chuàng)建認(rèn)證工作的通知》，開啟智慧畜牧業(yè)應(yīng)用基地認(rèn)定工作。2020度認(rèn)定智慧畜牧業(yè)應(yīng)用基地50個，從中評選出26個智能牧場，認(rèn)定9個生豬數(shù)字化聯(lián)合育種企業(yè)。

所有這些政策的制定，將增強(qiáng)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化深度融合，提高信息化服務(wù)“三農(nóng)”的水平。

2 物聯(lián)網(wǎng)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、無線射頻識別技術(shù)（RFID）、二維碼識別、紅外感應(yīng)器等信息傳感技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷融入人類生活，作用凸顯，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、醫(yī)療等各個行業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）最早是由麻省理工學(xué)院Ashton教授1999年在研究射頻識別（RFID）時提出的。2003年，SUN公司介紹了物聯(lián)網(wǎng)的工作流程并提出解決方案。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人也多次針對物聯(lián)網(wǎng)作出重要指示，強(qiáng)調(diào)要讓物聯(lián)網(wǎng)更好地助力發(fā)展高品質(zhì)生活。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

國際電信聯(lián)盟認(rèn)為：物聯(lián)網(wǎng)就是通過智能傳感器、射頻識別、激光掃描儀等信息傳感設(shè)備和其他基于物-物通信模式（M2M）的短距無線自組織網(wǎng)絡(luò)，按照約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種智能網(wǎng)絡(luò)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)體系架構(gòu)可以分為三個層次：感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用服務(wù)層，如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系框架

2.2.1 感知控制層 感知控制層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能采集、自動識別和智能控制，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。感知層在物聯(lián)網(wǎng)中就像人的感覺器官在人體系統(tǒng)中的作用，用來感知外界環(huán)境的溫度、濕度、光照、氣壓等，通過采集這些信息識別物體。感知層涉及的主要技術(shù)包括射頻識別技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)等。 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層 網(wǎng)絡(luò)傳輸層就像人的神經(jīng)系統(tǒng)在人體系統(tǒng)中的作用，將感知控制層獲取的各種信息安全、可靠、高效地傳遞到應(yīng)用服務(wù)層。網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要以移動通信網(wǎng)、因特網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)等為主，其技術(shù)主要是基于通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)，傳輸方式包括有線傳輸和無線傳輸。

2.2.3 應(yīng)用服務(wù)層 應(yīng)用服務(wù)層根據(jù)不同的社會需求，為用戶提供不同的應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)層主要包括各個具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)各自的功能需求由不同的功能模塊構(gòu)成。物聯(lián)網(wǎng)把周圍世界中的人與物都聯(lián)系在網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用涉及廣泛，例如，包括交通、家居、教育、醫(yī)療等方面。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸和智能處理。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)主要包括RFID（Radio Frequency Identification,無線射頻識別）和EPC（Electronic Product Code，電子產(chǎn)品編碼）技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感控制技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等[2]。

3 物聯(lián)網(wǎng)在智慧畜牧業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)與畜牧業(yè)深度融合，產(chǎn)生了智慧畜牧。智慧畜牧就是通過智能終端設(shè)備收集牲畜數(shù)據(jù)，比如：位置、生存環(huán)境、牲畜生理情況等，再經(jīng)由現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)管理平臺，實(shí)現(xiàn)有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，給牲畜提供一個健康生長可控的環(huán)境條件，讓畜牧業(yè)更智慧。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以給畜牧業(yè)帶來深刻的改變，如動物們健康生長需要的空氣變潔凈、環(huán)境變舒適以及有效的健康管理等。通過物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)的科學(xué)化管理、信息化服務(wù)和全程化追溯，可以有效降低勞動力成本，提升資源利用率和勞動生產(chǎn)率，提高質(zhì)量、產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)勞動密集型生產(chǎn)模式向集約型、智能化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，最終提高人民的收入水平和消費(fèi)者的健康水平。

3.1 畜產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工環(huán)節(jié)

畜產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工環(huán)節(jié)中畜禽場環(huán)境監(jiān)測是重點(diǎn)。畜禽場養(yǎng)殖環(huán)境是影響畜禽健康的主要因素之一。健康良好的環(huán)境可以保障畜禽和養(yǎng)殖人員的健康，可以提高畜禽的生產(chǎn)性能，最終提高經(jīng)濟(jì)效益。合適的溫度和濕度是環(huán)境舒適度的重要指標(biāo)之一，需要有收集這些環(huán)境數(shù)據(jù)的工具，物聯(lián)網(wǎng)正是勝任這項工作的有力工具。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖中的核心價值在于通過可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的全流程監(jiān)測，降低生產(chǎn)損失。環(huán)境監(jiān)測包括：利用智能傳感器，在線采集空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速等，通過有線或無線傳送到信息終端設(shè)備，實(shí)時掌握養(yǎng)殖場環(huán)境信息。另外還可以根據(jù)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制設(shè)備對畜禽場設(shè)備進(jìn)行控制，以達(dá)到畜禽的最佳生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)管理自動化、節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3.2 畜產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)節(jié)

畜產(chǎn)品運(yùn)輸過程中，存在物流節(jié)點(diǎn)間信息不暢，無法實(shí)現(xiàn)信息共享等問題。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到畜產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)節(jié)，實(shí)時監(jiān)控和跟蹤畜產(chǎn)品物流運(yùn)輸全過程，方便物流公司和客戶及時了解貨物情況。

3.3 畜產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)

在畜產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工作人員和消費(fèi)者可以清楚了解和掌握產(chǎn)品的相關(guān)信息，比如生產(chǎn)地、安全質(zhì)量等，增加產(chǎn)品的透明度；同時銷售過程中由于物聯(lián)網(wǎng)的使用，使得檢驗貨物也更加方便，減少了拆包驗收的傳統(tǒng)程序，提高作業(yè)效率。

3.4 追蹤溯源

從養(yǎng)殖地到餐桌，要經(jīng)過養(yǎng)殖、倉儲運(yùn)輸、烹飪加工、銷售等環(huán)節(jié)。要讓整個流程做到可追溯，保障畜產(chǎn)品安全，同樣離不開物聯(lián)網(wǎng)。比如冷鏈物流環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)不僅能夠?qū)囕v實(shí)時定位，掌握畜產(chǎn)品的位置，還可以對畜產(chǎn)品狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，確保其在運(yùn)輸中能被有效管理；電子耳標(biāo)技術(shù)在動物飼養(yǎng)過程中的應(yīng)用也日益廣泛，使用RFID耳標(biāo)，能快速有效查詢畜產(chǎn)品的免疫、品種、來源、健康狀況以及飼養(yǎng)、生長情況等，從飼養(yǎng)到屠宰銷售，實(shí)現(xiàn)全程檢疫跟進(jìn)，開展畜產(chǎn)品的來源追蹤等[3-4]。

許多單位和機(jī)構(gòu)都研究將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在畜牧業(yè)的各個環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了畜牧業(yè)的科學(xué)化管理、信息化服務(wù)和全程化追溯，增加了監(jiān)管的透明度，最終促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展。如天津農(nóng)學(xué)院完成的基于物聯(lián)網(wǎng)的畜牧智能化精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的種豬環(huán)境實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、基于物聯(lián)網(wǎng)的蛋雞生產(chǎn)過程智能監(jiān)控及生長環(huán)境實(shí)時監(jiān)測技術(shù)[5]；玉屏溫氏畜牧有限公司利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立“豬舍＋智慧畜牧”的生產(chǎn)管理方式，實(shí)時監(jiān)測與科學(xué)控制養(yǎng)殖環(huán)境，通過對養(yǎng)殖環(huán)境和豬只生長狀況信息的智能感知和處理，實(shí)現(xiàn)智能環(huán)控、豬只日增重、互聯(lián)網(wǎng)＋環(huán)保等精細(xì)化養(yǎng)殖管理[6]。

4 結(jié)語

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智慧畜牧業(yè)發(fā)展中，可以實(shí)現(xiàn)對畜禽養(yǎng)殖環(huán)境的精準(zhǔn)控制，對畜禽精細(xì)喂養(yǎng)，提高對畜禽疾病防控效率等，最終為畜禽養(yǎng)殖帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。有了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的支持，能加快轉(zhuǎn)變畜牧業(yè)發(fā)展方式，從粗放經(jīng)營轉(zhuǎn)到注重提高質(zhì)量和效益的高質(zhì)量發(fā)展上來，推動畜產(chǎn)品向綠色優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)型，智慧畜牧業(yè)會向著更快更好的方向發(fā)展。