养猪产业数字化管理与可持续发展研究

2021-12-02石芳权吴彦雄卢异军

甘肃畜牧兽医 2021年10期

石芳权，吴彦雄，卢异军

（甘肃省西和县畜牧兽医站，甘肃西和 742100）

养猪业是我国畜牧业的一项支柱性产业，我国生猪饲养量和猪肉消费量位居世界第一。2018年以来，非洲猪瘟疫情全球蔓延，严重影响了我国养猪产业的发展。在全面推动生猪产能恢复的情况下，应逐渐推行养猪产业转型升级，构建健康、稳定、可持续的产业结构[1]。

1 我国养猪业发展进程

我国养猪业历史悠久，与国外发达国家相比，养猪业集约化、自动化及信息化程度总体较低，虽然在自动清粪、精准饲喂、环境监测、发情鉴定等方面取得了重大突破，通过机械设备和动物育种、饲料营养等技术使养猪生产效率最大化，一步一步走向智能化，但仍然存在诸多重大挑战，需要向更严格、更精准、更智能的方向发展，以满足现代科技与经济快速发展的需求。

近年来，设施农业、数字农业、智慧农业、绿色农业发展迅速，物联网（IOT）、大数据、云计算的发展赋予了产业更高的效率，畜牧业搭乘数字化快车，体现在数字化生产、数字化流通、数字化营销、数字化服务和数字化管理等方面，为养猪产业带来了巨大的发展空间，为猪肉产品提升了市场竞争力[2]。2013年，我国开始先后引进法国ISAGRI、美国Herdsman2000、英国Agritec公司的Porcitec等猪场管理软件平台，打破了传统养猪观念，有效提高了生产管理水平。久翔软件公司开发的“猪场管家”、大北农集团研发的“猪联网”、唐人神集团推广的“神农宝”等软件平台优化了资源配置，推动了畜牧业与大数据融合发展，涉及猪场管理、生产纪录、选种与淘汰等项目[3]。阿里云研发的人工智能“ET大脑”应用在智能养猪行业中，实现对猪场的全方位监控，京东农牧公司依托数据技术推出“神农大脑（AI）”，打造智能化、数字化养猪全产业链，恒大集团研发AI技术推动数字化转型升级服务农业生产[4]，加之我国电子饲喂站、楼房养猪等饲养模式以及机器人、无人机的投入使用，彻底改变了养猪“脏而臭”的落后形象，将养猪产业打造成了一个“体面”行业。目前，动物健康、应激、疾病和福利等问题已经引起越来越多的关注和重视，人们对精准化生产和精细化管理越来越感兴趣，这些科技将养猪产业推向数字化、平台化、智能化时代。

2 养猪产业数字化管理

互联网数据管理平台建设是建设现代化生猪产业、经营与溯源体系的重要支撑，推动着5G、窄带物联网（NB-IoT）等网络技术和应用水平的提升[3]，通过物联网技术连接起来的自动化设备、传感器、通信系统、智能控制系统形成一个智慧网络系统，利用各种资源优势，帮助人们更有效、更精准地管理猪群，形成高效的管理体系，最大限度地降低产业能耗及成本，优化养猪业可持续生产方式，从而提高生猪生产效率。基于物联网下的云计算、大数据等技术，数字化管理平台的建立主要分为数据采集层、数据控制层和管理应用层3个层次（如图1所示）。

图1 数字化管理平台的构建与管理流程

数据采集层是利用无线射频识别（RFID）电子耳标、智能环控传感器、巡检机器人、智能摄像头、电子饲喂站、智能饲喂器、智能水电表等设备采集各类数据，通过网络同步的方式把数据上传到体系内的数据管理平台（控制端）。

数据控制层的主要功能在于通过智能过滤和分析数据来寻找其规律，对采集的大量数据进行归类、筛选和转换为有用数据，并进行计算、分析和处理，为生产管理应用提供决策依据。大数据集中反映了使用现有的软件工具对数据信息进行存储、搜索、分析和处理的能力，随着计算机、互联网和信息技术的飞速发展，不仅指“数字”形式信息，也包括文字、视频、音频等。使用计算机技术进行分类和筛选有用数据是大数据的重要形式。

管理应用层包含生产智能化、经营网络化、管理高效化、服务便捷化4个维度，涉及猪群生产管理、遗传育种、购销存货、猪群健康、生物安全、成本核算等方面，并将这些数据信息与互联网、人工智能等技术进行有效融合，以显示屏、小程序、移动手机App等方式同步显示给管理者[5]。

2.1 生产管理

精准畜禽养殖（PLF）是利用现代信息技术对畜禽个体（群体）的健康、福利、生产、繁殖及其环境变化实时监测，从而实现精准管理，优化畜禽的生产性能，并将获取的数据信息应用于畜禽生产管理的现代畜牧业理念。PLF利用传感器、物联网、大数据等现代技术使畜牧业智能化，可同时监控大量动物的健康状况，包括对猪的行为监测和检测猪的发声、咳嗽以识别其健康，甚至可以根据以前的数据进行预测，最终改善动物健康状况，同时解决食品安全问题，成为决策和应用的依据。

数字化养猪产业管理的核心在于从智能物联设备获取数据，以及从猪群生产过程中记录各类数据[6]，如搜集猪场温度、湿度、氨气含量等信息，记录每头猪的采食、体重、健康情况和日常行为，为每头猪建立一个“档案”，便于饲养员或机器人进行必要的调控。

2.2 营销体系

物流联结着生产和营销两端，是农业产业链的中枢，运用物联网、大数据等数字技术，可打造智慧物流体系，实现人物、物物的高效联结，提升畜产品智能化营销水平[5]。大数据技术在市场营销方面的优势不仅表现在销售渠道方面，更重要的是对生猪及其产品期货的价格走势分析和对未来产业恢复或市场供应预判，猪饲养量的减少引发产品价格上涨，从而影响群众生活。对养殖企业来说其核心就是赚钱，期望低成本、高效率、高收益；对政府部门来说，更需重视合理的产业结构，稳定的产品市场。从2020年2月—2021年2月全国生猪及其产品价格趋势来看（见图2），我国养猪业已进入宽松期，保供稳价已成为市场共识，一方面生猪发展势头需要一段时间的巩固，另一方面养猪产业经营风险也会有所加大。我国生猪及其产品价格较长时间处于高位的原因除了主要受疫情影响外，另外一个原因是设施装备条件差、规模化和产业化程度偏低，当然还与政府对供求平衡的宏观调控相关[7]。

图2 全国仔猪、活猪及其产品价格走势

生猪的“产、供、销”是一个完整的产业链条，目前我国“龙头企业+合作社+养猪专业户”的多样化养猪方式有利于产业的稳定，形成一套生猪产业大数据分析系统和市场信息平台，对养猪产业健康可持续发展具有重要的意义[8]。

2.3 生物安全

生物安全是防止动物疫病传入或蔓延的关键，也是生产安全和产品安全的核心，可以优化养猪场环境，采取更严格的消毒、防疫、检疫及无害化处理等生物安全措施。根据动物疫病监测网络平台、屠宰行业监管系统、兽医实验室信息系统和大数据资源分析平台等，进行定期或不定期的效果评估及监管。不断加强兽药经营和使用环节的监管，依据国家违禁兽药清单及农业农村部公布的抽检不合格兽药目录等数据库资源，杜绝使用违禁或不合格药品，减少抗生素药物的使用。兽医诊疗方面采用远程或诊断成像等现代技术来监测或检查猪只，努力提高其免疫力。不断提高生猪无害化处置能力，研发和推广达到生物安全、动物福利及环保的生猪宰杀、疫情处置方法，并根据溯源追溯全面切断疫情传播链条以确保养猪产业安全。

2.4 产品溯源

基于区块链去中心化、分布式处理以及数据共享不可篡改等特性，将猪的生产、运输、屠宰以及肉产品加工库存和销售等信息进行记录，各种数据可在区块链中被查询，保证了肉品及来源信息透明化，提高了产品信息和交易的可靠性，同时也为政府部门的监管、追责提供了便利，完善了养猪产业监管和产品追溯体系，形成了养猪生产与销售数字化管理，促进了产品质量安全。大数据、区块链技术已应用到包括物流、金融、保险等领域，方便用户或协议方通过二维码、条形码查询和处理。

3 今后攻关方向

预计在未来10年中，需要建立健全更为完善的大数据分析预测模型，投入应用先进的科技设备，如生物传感器、机器人等，为猪业高效发展提供更好的服务，以提升养殖效益和生产效率，提高动物福利和健康水平。

3.1 个体信息智能识别

猪只个体信息智能识别正在引起人们的关注，生物识别传感器可以监测猪只运动量、声音（如发声、咳嗽等）以及特定行为（如猪的攻击性）、健康状况等；声学检测技术可以判断猪只不同特征的发声所对应的需求；面部检测技术的发展替代RFID电子标签成为另一个扩展领域，除了检测动物面部特征以识别个体信息外，还可以研究面部特异性表情数据库，从而确定动物的行为意识。

3.2 构建精准饲喂模块

依托不断改进的智能饲喂设备和数据分析技术，根据不同类型猪的营养需求数据库，构建更精准的饲喂模型，来预判准确的营养供给和异常数据，为管理者提供决策依据，从而达到降低成本、提高养猪效益的目的。应不断开展技能培训与机器学习（ML），一是设置合理的管理、兽医、检疫等岗位，实行定岗定责和岗前培训。二是使用统计学的方法进行数据挖掘、预测和推断，达到自我完善。

3.3 构建大数据平台

构建跨领域服务平台，完善智能设备软硬件以及质量调控机制，改进和优化多维数据统计方法，确定最合适的数据分析模型，建立更全面的数据库资源，进一步提高养猪生产效率；利用电子商务与网络监测平台，实现农产品流通交易公平化、信息透明化和可预测，降低养猪风险，提高管理服务水平，更好地实现畜产品溯源追溯，保障质量安全[9]。