物联网在智慧畜牧业高质量发展中的作用浅析

刁海亭

（山东农业大学信息科学与工程学院，山东 泰安 271018）

我国是一个农业大国，畜牧业是其中的一大支柱。畜牧业是整个农业生产体系的重要组成部分，关系国计民生。畜牧业作为连接种植业和加工业的纽带，始终在农业生产当中扮演着重要的角色。经过多年发展，畜牧业产量迅速增长，畜牧业逐步成长为我国农业农村经济的支柱产业。根据国家统计局数据，近10年我国肉类总产量持续增长中，2014年达到最高值8707万t，此后开始下降，受到新冠疫情等影响，2019和2020年下降比较明显，达到7600万t。2020年猪牛羊禽肉产量7639万t，比2019年下降了0.1 %[1]。畜牧业总产值也持续增加，2020年全国畜牧业总产值达40266.67亿元，同比增幅21.78 %，占整个农业总产值的29.2 %。

我国的畜牧业综合生产能力不断提高，为保障国家畜产品安全、繁荣农村经济和促进百姓增收起到了重要作用。但随着畜禽养殖业的不断发展，传统养殖方式已经落后于畜禽养殖业的发展要求。养殖模式落后、信息化程度不高等问题凸显。畜牧业发展，急需各种高新信息技术的融入和保驾护航。

1 我国畜牧业相关政策

针对当前畜牧业发展中的问题，近年来我国国家及地方各级层面也出台了许多政策，部分如下。

1.1 国家层面

2015年9月8日，农业部推出《节本增效农业物联网应用模式推介汇编2015》，发布了大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖和综合5大类共116项可复制、可推广的节本增效农业物联网应用模式，116项中有18项涉及畜禽养殖领域。

2020年7月3日，中央农办、农业农村部等7部门联合印发《关于扩大农业农村有效投资加快补上“三农”领域突出短板的意见》，意见中明确要求加快农业农村大数据工程建设，开展农业物联网、大数据、区块链、人工智能、5G等新型基础设施建设和现代信息技术应用，全面提升农业农村数字化、智能化水平。

2020年9月14日，国务院办公厅印发《关于促进畜牧业高质量发展的意见》，意见中第十五条明确指出：要提升畜牧业信息化水平。意见要求加强大数据、人工智能、云计算、物联网、移动互联网等技术在畜牧业中的应用，提高圈舍环境调控、精准饲喂、动物疫病监测、畜禽产品追溯等智能化水平。

1.2 省级层面

2019年，山东省政府办公厅发布《关于加快全省智慧农业发展的意见》和《数字山东2019行动方案》。

2019年，山东省农业农村厅和畜牧局联合印发《关于启动智慧农业应用基地创建认证工作的通知》，开启智慧畜牧业应用基地认定工作。2020度认定智慧畜牧业应用基地50个，从中评选出26个智能牧场，认定9个生猪数字化联合育种企业。

所有这些政策的制定，将增强信息化与农业现代化深度融合，提高信息化服务“三农”的水平。

2 物联网

随着移动互联网通信技术、无线射频识别技术（RFID）、二维码识别、红外感应器等信息传感技术的发展，物联网技术不断融入人类生活，作用凸显，广泛应用于交通运输、工业、农业、教育、医疗等各个行业。

物联网（Internet of Things）最早是由麻省理工学院Ashton教授1999年在研究射频识别（RFID）时提出的。2003年，SUN公司介绍了物联网的工作流程并提出解决方案。党和国家领导人也多次针对物联网作出重要指示，强调要让物联网更好地助力发展高品质生活。

2.1 物联网的概念

国际电信联盟认为：物联网就是通过智能传感器、射频识别、激光扫描仪等信息传感设备和其他基于物-物通信模式（M2M）的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种智能网络。

2.2 物联网的基础架构

物联网的基础体系架构可以分为三个层次：感知控制层、网络传输层和应用服务层，如图1所示。

图1 物联网体系框架

2.2.1 感知控制层 感知控制层主要实现数据智能采集、自动识别和智能控制，是物联网发展的关键环节。感知层在物联网中就像人的感觉器官在人体系统中的作用，用来感知外界环境的温度、湿度、光照、气压等，通过采集这些信息识别物体。感知层涉及的主要技术包括射频识别技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术等。 2.2.2 网络传输层 网络传输层就像人的神经系统在人体系统中的作用，将感知控制层获取的各种信息安全、可靠、高效地传递到应用服务层。网络传输层主要以移动通信网、因特网、卫星网、行业专网等为主，其技术主要是基于通信网和互联网的传输技术，传输方式包括有线传输和无线传输。

2.2.3 应用服务层 应用服务层根据不同的社会需求，为用户提供不同的应用服务。应用服务层主要包括各个具体的业务应用系统，根据各自的功能需求由不同的功能模块构成。物联网把周围世界中的人与物都联系在网络中，应用涉及广泛，例如，包括交通、家居、教育、医疗等方面。

2.3 物联网关键技术

物联网的技术发展目标是实现全面感知、可靠传输和智能处理。物联网关键支撑技术主要包括RFID（Radio Frequency Identification,无线射频识别）和EPC（Electronic Product Code，电子产品编码）技术、无线网络技术、传感控制技术、组网技术、人工智能技术等[2]。

3 物联网在智慧畜牧业中的应用

物联网技术、大数据、移动互联网等新技术与畜牧业深度融合，产生了智慧畜牧。智慧畜牧就是通过智能终端设备收集牲畜数据，比如：位置、生存环境、牲畜生理情况等，再经由现代互联网技术实时传输到大数据管理平台，实现有效的远程监控管理，给牲畜提供一个健康生长可控的环境条件，让畜牧业更智慧。

物联网技术可以给畜牧业带来深刻的改变，如动物们健康生长需要的空气变洁净、环境变舒适以及有效的健康管理等。通过物联网可以实现畜牧业的科学化管理、信息化服务和全程化追溯，可以有效降低劳动力成本，提升资源利用率和劳动生产率，提高质量、产量，实现从传统劳动密集型生产模式向集约型、智能化生产模式转变，最终提高人民的收入水平和消费者的健康水平。

3.1 畜产品养殖、加工环节

畜产品养殖、加工环节中畜禽场环境监测是重点。畜禽场养殖环境是影响畜禽健康的主要因素之一。健康良好的环境可以保障畜禽和养殖人员的健康，可以提高畜禽的生产性能，最终提高经济效益。合适的温度和湿度是环境舒适度的重要指标之一，需要有收集这些环境数据的工具，物联网正是胜任这项工作的有力工具。物联网技术在畜禽养殖中的核心价值在于通过可靠、准确的数据监测实现畜禽养殖的全流程监测，降低生产损失。环境监测包括：利用智能传感器，在线采集空气温度、湿度、光照强度、风速等，通过有线或无线传送到信息终端设备，实时掌握养殖场环境信息。另外还可以根据环境监测数据，远程控制设备对畜禽场设备进行控制，以达到畜禽的最佳生长环境，实现管理自动化、节能降耗的目标。

3.2 畜产品运输环节

畜产品运输过程中，存在物流节点间信息不畅，无法实现信息共享等问题。将物联网技术应用到畜产品运输环节，实时监控和跟踪畜产品物流运输全过程，方便物流公司和客户及时了解货物情况。

3.3 畜产品销售环节

在畜产品销售环节，结合物联网技术，工作人员和消费者可以清楚了解和掌握产品的相关信息，比如生产地、安全质量等，增加产品的透明度；同时销售过程中由于物联网的使用，使得检验货物也更加方便，减少了拆包验收的传统程序，提高作业效率。

3.4 追踪溯源

从养殖地到餐桌，要经过养殖、仓储运输、烹饪加工、销售等环节。要让整个流程做到可追溯，保障畜产品安全，同样离不开物联网。比如冷链物流环节，物联网不仅能够对车辆实时定位，掌握畜产品的位置，还可以对畜产品状态进行监控，确保其在运输中能被有效管理；电子耳标技术在动物饲养过程中的应用也日益广泛，使用RFID耳标，能快速有效查询畜产品的免疫、品种、来源、健康状况以及饲养、生长情况等，从饲养到屠宰销售，实现全程检疫跟进，开展畜产品的来源追踪等[3-4]。

许多单位和机构都研究将物联网技术应用在畜牧业的各个环节，实现了畜牧业的科学化管理、信息化服务和全程化追溯，增加了监管的透明度，最终促进了畜牧业的发展。如天津农学院完成的基于物联网的畜牧智能化精准养殖系统中研究了基于物联网的种猪环境实时监测技术、基于物联网的蛋鸡生产过程智能监控及生长环境实时监测技术[5]；玉屏温氏畜牧有限公司利用物联网技术，建立“猪舍＋智慧畜牧”的生产管理方式，实时监测与科学控制养殖环境，通过对养殖环境和猪只生长状况信息的智能感知和处理，实现智能环控、猪只日增重、互联网＋环保等精细化养殖管理[6]。

4 结语

将物联网技术应用在智慧畜牧业发展中，可以实现对畜禽养殖环境的精准控制，对畜禽精细喂养，提高对畜禽疾病防控效率等，最终为畜禽养殖带来巨大的经济效益。有了物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的支持，能加快转变畜牧业发展方式，从粗放经营转到注重提高质量和效益的高质量发展上来，推动畜产品向绿色优质转型，智慧畜牧业会向着更快更好的方向发展。