5G关键技术在我国现代生猪生产中的应用前景浅析

黄上上，张琦杰，裴 彤

（河南省畜牧总站（河南省畜牧业信息中心），河南 郑州 450008）

“5G”是第五代移动电话行动通信标准的缩写，也称第五代移动通信技术。5G移动通信是前四代移动通信技术的总和，意味着更高的峰值速率、更加安全的数据传输、更广泛的覆盖范围。5G 移动通信弥补了4G 中所存在的漏洞，其技术更加先进，能够满足当前人们对于网络发展更高、更快的需求，是未来一段时间内发展的主流趋势。

我国现代生猪生产正处在由传统养殖向现代养殖转型的关键时期，是走向自动化、高效化、信息化和智能化的一个过渡时期，无论是养猪观念还是猪场建设理念都发生了根本性的变革，给国内的生猪市场带来越来越多的挑战和机遇。随着养猪生产管理和技术研究的需要，真实、准确、可靠的猪场数据成为生产管理和育种技术进步必不可少的条件。以5G技术为核心的智能化养猪模式在数据收集、管理以及提高生产力等方面具有明显优势。通过5G技术，可以促进物联网、大数据、云计算、人工智能等技术与生猪生产行业信息化、智能化、智慧化深度融合，帮助猪场持续提高生产效率和管理效率。

1 5G移动通信的关键技术

近年来，世界各国都在努力开展5G 研发，5G 移动通信主要特征如下：①频谱利用效率将会有所提高。在5G中，高频段所具有的频谱资源会被普遍应用，而且其应用效率将会大大提高，可以弥补4G 移动通信中频谱短缺问题；②可靠性更加显著。与4G 移动通信相比较，5G的可靠性远远超过4G，而且时延也大大缩短；③能源消耗降低。5G 移动通信中十分注重能源节约，并为此进行了专门的设计。5G移动通信的关键技术有以下6项。

1.1 同时同频全双工技术

所谓的同时同频全双工技术，顾名思义就是指在同一个信道上，在发送信号的同时也接收信号，实现两个方向的同时操作。简单一点来说，就是指将以往通信双工节点中存在的干扰屏蔽，然后在利用信号机发射信号的同时接收信号，通过同时的操作来提高频谱效率，此技术和传统技术相比较，更加先进，而且工作效率也更高。

1.2 密集网络技术

5G 移动通信所能提供的流量将会是4G 移动通信的千倍以上，而实现此目标主要依靠的就是密集网络技术，此技术包含以下两方面内容：①在宏基站的外部设置很多的天线，这样就可以进一步地拓宽室外空间；②需要在室外布置很多的密集网络。这些密集网络所能产生的信噪比增益将会更加的客观，同时此方面也是密集网络充分发挥其作用的核心。密集网络技术的应用可以增加5G移动通信的优势，提高其灵活性，增加其覆盖面积。

1.3 多天线传输技术

所谓的多天线传输技术，就是指在使用有源天线来进行列阵，然后与毫米波联系起来，之后就可以有效提高天线的覆盖面积以及性能，就目前的情况来看，只要提高其覆盖能力，就可达到节约能源的目标。

1.4 新型网络架构技术

在人们对于网络要求不断改变的过程中，5G 移动通信中的新型网络架构技术就是因为未来可能产生的业务需要所出现的技术，此技术在应用中具有低时延以及低成本等多项优点。在此技术中，云架构是主要的入网架构，相关人员将对云架构进行研究。

1.5 智能化技术

在5G移动通信网络中，云计算是其中不可缺少的网络之一，此网络中包含的大型服务器是其主要构成，而此构成和基站进行连接采用的方式是交换机网络。另外，在宏基站众多特点中，云计算存储功能是十分突出的一个特点，利用此功能可以存储很多的大数据，并且对这些数据进行及时的处理，而且因为基站的规模比较大，数量十分可观，所以能够开展将频段进行划分，然后开展不同的业务。

1.6 设备间直接通信技术

在传统的移动通信中，采用的是以小区为单位进行网络覆盖的方式，此方式在应用过程中不是十分灵活，而且在大流量趋势快速发展的情况下，此种传统的网络模式也已经逐渐地被淘汰，采用设备间直接通信技术是非常有必要的。设备间直接通信技术就是指各通信设备之间可以进行直接的通信，不需要有中间载体，这样新型的通信技术有效提高了通信效率，并保证了通信质量，而且消耗的能源也比较少。

2 5G关键技术在我国现代生猪生产中的应用前景

5G作为第五代移动通信技术，性能更强，支持超高速率、超低时延、超大连接的应用场景。对于一个布满各类传感器和智能设备的新型智慧化猪场来说，5G 能帮助猪场把智能分布到各类终端上去，实现毫秒级交互。总体来看，5G 在我国的现代生猪生产中的应用背景可以归纳为以下几大方向。

2.1 养猪场环境监控方向

对于养猪业来说，其生产主要受养殖品种、喂食饲料种类和质量、疫病、生长环境和管理水平等因素的影响。其中环境因素所起的作用尤为重要，约占20%～30%的比重。为了能让生猪更快地生长，只有创造良好的生存和生产条件，才能达到投入饲料少、获取数量多、猪肉质量好的效果。

养猪场环境主要包括：二氧化碳、氨气、硫化氢、空气温度、湿度、光照强度、气压、噪声及粉尘等。二氧化碳、氨气、硫化氢、粉尘等气体的增加会导致猪群发生疫情；空气温度和湿度、光照强度、气压影响着猪的生长与繁殖性能；密度、温度、湿度、通风换气则影响着猪生长发育的速度。对这些因素进行监测和自动报警，能帮助管理员及时采取应对措施。

以“5G+物联网”为基础，使各种自动调节设备与物联网相连，实现养猪场环境（包括光照、温湿度等）的集中、远程、联动控制。当猪舍内光照度、温度不在正常设定范围时，可远程控制开启或关闭天窗获取光照与温度，也可实时风机散热；当湿度不够时，则可打开水帘，增加湿度。当室外温度过高时，空气通过湿帘过滤，再进入猪舍时温度便可大幅度降低，然后通过风机排出舍外，进而形成空气流通。

2.2 猪只监控方向

2.2.1 猪只健康状况监控

5G 基本可以做到实时传输，基于这一点就能以电子耳标等形式在猪只身上放上检测器，可以实时监控猪只体温、进食情况、发情情况以及体内细菌群的健康状况；当母猪出现发情、分娩等关键情况时，会通过手机或电脑发出预警提示，以便工作人员及时处理；智能摄像头设备让工作人员可以随时查看猪舍的实时情况；通过大数据比对，提早发现疾病，甚至会根据周围猪场发生的疫病情况，及时向猪场管理端报警，把损失降到最低。

2.2.2 智能化精准饲喂

智能化精准饲喂主要研究饲喂数据统计的全自动运算和耳标识别系统对进食的猪只进行自动识别。猪只佩戴电子耳标，由耳标读取设备进行读取，来判断猪只的身份，传输给计算机，同时由称重传感器传输给计算机计算该猪的体质量，管理者只需设定该猪只的基本信息，系统就会根据终端获取的数据（耳标号、体质量）计算出该猪当天需要的进食量，然后该数据分时间传输给饲喂设备为该猪下料。

通过对猪只的监控，系统可以分析出猪只体内的营养状况，大数据比对之后，可以及时向养猪人反馈饲料的改进计划。从饮食、饮水、猪只日常行为等方面提前预防疾病的发生并且给猪只提供优良的生长环境，提高养殖效益。

2.3 生产数据管理分析方向

由5G 支撑的物联网设备，将实现对猪场生产数据的智能化采集。会对这些数据进行自动整合，生成猪场的生产力分析、对标分析、PSY分析等数据报告，让猪场的数据管理更加全面，帮助猪场及时发现生产管理方面的问题，随时做出调整；游戏化的养猪模式、任务的制定与派发、智能提醒等操作让猪场的过程管理更加及时高效；而视频看猪、一键拍照看猪病、单据识别、环境传感设备更是把智能化的工作方式带到了传统的养猪业里。

2.4 生猪质量安全追溯方向

一套完整的质量安全追溯体系，可以记录产品的生产、销售、流通甚至消费领域各个方面的信息，溯源标识相当于食品的“出生证”。溯源系统的增值价值之一就是对于终端用户数据实现自动采集，完成大数据的汇总和分析，建立用户画像，为企业产品升级、营销活动提供更加科学的数据依据。在品牌销售和推广方面，溯源可以充分利用互联网的影响力以及传播力量，通过售出的产品对企业品牌进行宣传和推广。

采用先进的人工智能AI 识别技术和区块链加5G 技术，依托“互联网+物联网+云平台+大数据”的先进技术架构，可以打破生猪质量追溯体系资金投入大、覆盖环节少、标准不统一的困境，安全有效地连接规模养猪场、屠宰企业和超市，实现每个环节全程监控，为生猪产品质量安全提供强有力的保障，维护消费者对产品情况的知情权，同时有效地减少食源性疾病的发生。

“5G+现代生猪生产”是养猪业未来发展的方向，它极大地提高了生猪生产的自动化水平，改变了以往费时费力的传统养殖方式。结合物联网技术，可以实现用少数几位工作人员就能管理整个猪场，在很大程度上减少养猪企业对人工的依赖，降低人工成本，提高生产效率，避免损失的发生。这些都推动了养猪业朝着规模化方向发展，向着科学养猪、智慧养猪的方向发展，从而实现生猪产业全产业链的可持续发展。□