基于智能化的綠色智慧畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)

王永貴 康佳偉 田梓儒 馮騰超 栗偉 彭士博 謝黎明 馬昭輝 張茗淇 孫萍 韓顏

摘 要：基于智能化的綠色智慧畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)可以很優(yōu)質(zhì)的管理牛羊的生長(zhǎng)，通過(guò)智能畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)可以很優(yōu)質(zhì)的管理牛羊的生長(zhǎng)。實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻查看、數(shù)據(jù)分析研究，輕松化管理模式，實(shí)時(shí)跟蹤軌跡，環(huán)節(jié)流程追溯，增大良種的繁育率，減少養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最大化。

關(guān)鍵詞：智能化;綠色智慧;畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)

一、國(guó)內(nèi)外畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家一直都很看重畜牧的養(yǎng)殖管理方式及智能設(shè)備的研發(fā)思路。將畜牧養(yǎng)殖的方式同文化與生活體驗(yàn)融合一起，更大限度地將人、機(jī)、牲畜、環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，從而達(dá)到高效的、可持續(xù)發(fā)展的畜牧業(yè)養(yǎng)殖方式。外國(guó)人往往對(duì)畜牧養(yǎng)殖有良好的職業(yè)態(tài)度，不斷地追求技術(shù)的突破，致力解放生產(chǎn)力，讓生產(chǎn)者從真正意義上地變成管理者。在歐、美為代表發(fā)達(dá)國(guó)家也正在從傳統(tǒng)的畜牧業(yè)向智能畜牧業(yè)上快速轉(zhuǎn)變，讓科學(xué)養(yǎng)殖和現(xiàn)代人工能攜手并進(jìn)，使其高速發(fā)展，但由于歐美國(guó)家的高度集中和社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)等多方面因素使得畜牧經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到的極大地限制。

從我們國(guó)家角度來(lái)看，我國(guó)是一個(gè)畜牧業(yè)大國(guó)，畜牧總量排在世界前列，并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)起重要作用。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的報(bào)告可以得到我國(guó)從2016年我國(guó)畜牧業(yè)總產(chǎn)值達(dá)30461.17億元，實(shí)現(xiàn)首次突破3億元的壯舉，并且預(yù)計(jì)2024年超過(guò)3.2萬(wàn)億元。儼然中國(guó)已經(jīng)成為世界上的畜牧大國(guó)，同時(shí)國(guó)家在《規(guī)劃》中也提到中國(guó)會(huì)加大畜牧業(yè)的投入，在未來(lái)幾年也將會(huì)著重發(fā)展畜牧業(yè)。畜牧養(yǎng)殖企業(yè)在提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的同時(shí)，也要提高自身畜牧養(yǎng)殖智能化水平，借助智能設(shè)備及云平臺(tái)，將養(yǎng)殖牲畜納入物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、識(shí)別及管理。

二、智慧畜牧系統(tǒng)組成

1.基本系統(tǒng)

繁育系譜：對(duì)牲畜的繁殖關(guān)系進(jìn)行系譜匯總，方便觀測(cè)遺傳病并且對(duì)良種進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，方便后續(xù)牲畜的繁育。

牲畜編碼：對(duì)所有牲畜進(jìn)行個(gè)體編碼定位，方便飼養(yǎng)員識(shí)別定位找尋，并在編碼上對(duì)牲畜系譜進(jìn)行歸類(lèi)整理。

羊群監(jiān)控：采取實(shí)時(shí)360°無(wú)死角監(jiān)控，對(duì)牲畜活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果出現(xiàn)牲畜打斗等現(xiàn)象及時(shí)報(bào)警反饋，并且會(huì)綜合多方面因素判定牲畜疾病、流感、發(fā)情等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，最終反饋給飼養(yǎng)員。

數(shù)據(jù)匯總：自動(dòng)收集牲畜每日平均進(jìn)食量和個(gè)體進(jìn)食量驚醒比較繪制統(tǒng)計(jì)圖表，并將不正常飲食牲畜的編碼及時(shí)反饋給飼養(yǎng)員，收集溫度、濕度、CO2、光照、氨氮濃度等數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存與分析，并實(shí)時(shí)反饋，通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.生活系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)控制：我們將進(jìn)行定期的檢測(cè)采樣，采樣時(shí)間為牲畜引入前、進(jìn)入隔離區(qū)后及轉(zhuǎn)入生產(chǎn)區(qū)前。直接采集的水源及土壤可放入備好的離心管或無(wú)菌自封袋內(nèi);其余樣品可用棉試紙蘸取;樣品從采集到檢測(cè)時(shí)間間隔五小時(shí)為宜。同時(shí)我們將進(jìn)行重點(diǎn)的自動(dòng)嚴(yán)格的監(jiān)控，將溫度、濕度、光照、CO2 濃度、H2S濃度、氨氮濃度及甲烷定點(diǎn)傳感器安裝在生產(chǎn)區(qū)采集數(shù)據(jù)參數(shù)，并根據(jù)預(yù)先的參數(shù)閾值對(duì)禽舍內(nèi)的通風(fēng)機(jī)，加濕器等設(shè)備進(jìn)行一體式自動(dòng)調(diào)控。

智能清理系統(tǒng)：我們將對(duì)牲畜日常活動(dòng)區(qū)域設(shè)置坡度并安裝水平高壓沖水，并安裝下水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)每日清理排泄物。我們還會(huì)定期地安排專(zhuān)業(yè)人士對(duì)殘留物進(jìn)行專(zhuān)門(mén)清理及消毒。

個(gè)體檢測(cè)系統(tǒng)：我們會(huì)定期對(duì)牲畜聲音、體重、體溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與大數(shù)據(jù)分析;及時(shí)對(duì)動(dòng)物發(fā)情、疫病、繁殖匯總。除此之外，我們將采用多角度可變焦攝像頭對(duì)畜牧場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

3.飼養(yǎng)系統(tǒng)

飼養(yǎng)日、月、年開(kāi)支表：匯總牲畜飼養(yǎng)日、月、年開(kāi)支表，并繪出統(tǒng)計(jì)表，方便管理者的日常開(kāi)支計(jì)算，成本統(tǒng)計(jì)等。

進(jìn)食量大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：對(duì)所飼養(yǎng)的該類(lèi)牲畜進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提供給飼養(yǎng)員參考，并對(duì)飼養(yǎng)牲畜每日進(jìn)食進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總表格。

牲畜年齡統(tǒng)計(jì)表：匯總所飼養(yǎng)的所有牲畜年齡，匯總表格，方便計(jì)劃出欄，繁育，買(mǎi)賣(mài)。

三、關(guān)鍵技術(shù)

1.NB-IoT、AI技術(shù)

NB-IoT技術(shù)在功耗和成本上來(lái)說(shuō)是相對(duì)比較低的，這也是其的一系列優(yōu)勢(shì)，并且在國(guó)內(nèi)，已經(jīng)有運(yùn)營(yíng)商成功建立了相應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)，并且在規(guī)模、范圍、頻段三個(gè)方面都有巨大優(yōu)勢(shì)。

智慧畜牧的難點(diǎn)就是對(duì)養(yǎng)殖過(guò)程中牲畜各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和分析，比如動(dòng)物身體檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集，在信息時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是該技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵措施，在傳統(tǒng)模式當(dāng)中，要通過(guò)短距無(wú)線(xiàn)通信接入網(wǎng)關(guān)，在運(yùn)行應(yīng)用過(guò)程中，NB-IoT沒(méi)有局域組網(wǎng)這一說(shuō)法，就會(huì)解決偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋率低的問(wèn)題，其次，NB-IoT技術(shù)低功耗的優(yōu)勢(shì)恰好完美地解決了供電不足的問(wèn)題。該組網(wǎng)可以利用云網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集，以便后續(xù)相關(guān)部門(mén)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的監(jiān)管和監(jiān)控。

2.AI技術(shù)

將相關(guān)的標(biāo)簽放置到牲畜的身上，其技術(shù)包括動(dòng)作識(shí)別，在檢測(cè)牲畜的行為時(shí)，可以通過(guò)此技術(shù)將牲畜的行為動(dòng)作收集起來(lái)，正是由于AI技術(shù)，可以使養(yǎng)殖變得精細(xì)化。在檢測(cè)時(shí)，可以獲取和采集牲畜的采食次數(shù)、飲水次數(shù)、奶牛的產(chǎn)奶次數(shù)以及奶牛的產(chǎn)奶量等相關(guān)數(shù)據(jù)。可以很好地對(duì)牧場(chǎng)進(jìn)行管理，以便后期對(duì)一系列數(shù)據(jù)的檢測(cè)。

3.區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)具有信息可靠、透明、數(shù)據(jù)透明、可靠的特點(diǎn)。

近些年來(lái)，食品安全的問(wèn)題頻頻出現(xiàn)，使社會(huì)和民眾產(chǎn)生了強(qiáng)烈的不滿(mǎn)，這些都是由于在生產(chǎn)、養(yǎng)殖、加工、運(yùn)輸以及售賣(mài)這些環(huán)節(jié)信息的不透明性造成的，但區(qū)塊鏈技術(shù)，可以將AI技術(shù)記錄的數(shù)據(jù)傳送到該技術(shù)的平臺(tái)上，就可以很好地將動(dòng)物的生長(zhǎng)情況以及環(huán)境有一個(gè)很好的了解，以及動(dòng)物是否得過(guò)疾病都會(huì)有相應(yīng)的記錄，在后期加工時(shí)，何時(shí)入廠加工，何時(shí)進(jìn)行運(yùn)輸都會(huì)有實(shí)時(shí)記錄，在消費(fèi)環(huán)節(jié)，在消費(fèi)開(kāi)始之前，商家要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈的技術(shù)進(jìn)行登記，確保消費(fèi)者可以通過(guò)掃碼獲取產(chǎn)品的一系列信息。

近幾年，由于各種畜禽疾病，以及嚴(yán)重的農(nóng)副產(chǎn)品使用、危機(jī)頻繁發(fā)生，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，同時(shí)政府也針對(duì)食品安全建立新的養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)捏w系。加上生產(chǎn)方式落后，生產(chǎn)效率相對(duì)低下、良種繁育不足，發(fā)展?jié)摿κ艿较拗?、?dòng)物疾病頻發(fā)，養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)加大。針對(duì)以上問(wèn)題，急需一個(gè)智能管理系統(tǒng)，采用區(qū)塊鏈的方式來(lái)整改。區(qū)塊鏈具有信息真實(shí)、公開(kāi)透明等增強(qiáng)食品可信度的特點(diǎn)，通過(guò)將穿戴于牲畜的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以真實(shí)的記錄養(yǎng)殖過(guò)程中牲畜的位置、遺傳信息、生長(zhǎng)環(huán)境，利用大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)利用算法，對(duì)牲畜的運(yùn)動(dòng)軌跡、健康變化、飲食情況、發(fā)情等行為進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。

4.大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)

靈活高效的大數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)和并發(fā)處理等基礎(chǔ)能力服務(wù)為智慧畜牧服務(wù)提供了強(qiáng)有力的幫助。在獲取牲畜一系列的行為數(shù)據(jù)時(shí)，需要利用大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，判斷是否達(dá)到合理正常的養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)。利用大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的彈性擴(kuò)展和水平擴(kuò)展的聯(lián)系對(duì)牲畜各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)全方面，全方位的綜合性分析，使得到的結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確。在一段時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄和分析后，還需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行各類(lèi)分析的指數(shù)分布，統(tǒng)計(jì)表分析。從而更好地將這一階段和上一階段牲畜的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)為精細(xì)化養(yǎng)殖、產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)協(xié)同提供科學(xué)準(zhǔn)確的手段。

四、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)國(guó)家政策及市場(chǎng)走向，發(fā)展智能化的畜牧方式將成為未來(lái)的主流，市場(chǎng)也會(huì)慢慢淘汰那些技術(shù)落后，管理水平不足的企業(yè);同時(shí)，也會(huì)有更多的具有高端智能化水準(zhǔn)的養(yǎng)殖企業(yè)取而代之，就這些而言，智慧畜牧必定會(huì)在中國(guó)火出一片天！

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