基于智能化的绿色智慧畜牧养殖系统

王永贵 康佳伟 田梓儒 冯腾超 栗伟 彭士博 谢黎明 马昭辉 张茗淇 孙萍 韩颜

摘 要：基于智能化的绿色智慧畜牧养殖系统可以很优质的管理牛羊的生长，通过智能畜牧养殖系统可以很优质的管理牛羊的生长。实时环境监测、视频查看、数据分析研究，轻松化管理模式，实时跟踪轨迹，环节流程追溯，增大良种的繁育率，减少养殖风险，实现经济效应最大化。

关键词：智能化;绿色智慧;畜牧养殖系统

一、国内外畜牧业发展现状

国外的发达国家一直都很看重畜牧的养殖管理方式及智能设备的研发思路。将畜牧养殖的方式同文化与生活体验融合一起，更大限度地将人、机、牲畜、环境联系起来，从而达到高效的、可持续发展的畜牧业养殖方式。外国人往往对畜牧养殖有良好的职业态度，不断地追求技术的突破，致力解放生產力，让生产者从真正意义上地变成管理者。在欧、美为代表发达国家也正在从传统的畜牧业向智能畜牧业上快速转变，让科学养殖和现代人工能携手并进，使其高速发展，但由于欧美国家的高度集中和社会经济形态等多方面因素使得畜牧经济的发展得到的极大地限制。

从我们国家角度来看，我国是一个畜牧业大国，畜牧总量排在世界前列，并且在国民经济起重要作用。根据国家统计局的报告可以得到我国从2016年我国畜牧业总产值达30461.17亿元，实现首次突破3亿元的壮举，并且预计2024年超过3.2万亿元。俨然中国已经成为世界上的畜牧大国，同时国家在《规划》中也提到中国会加大畜牧业的投入，在未来几年也将会着重发展畜牧业。畜牧养殖企业在提高市场竞争能力的同时，也要提高自身畜牧养殖智能化水平，借助智能设备及云平台，将养殖牲畜纳入物联网内进行实时监控、识别及管理。

二、智慧畜牧系统组成

1.基本系统

繁育系谱：对牲畜的繁殖关系进行系谱汇总，方便观测遗传病并且对良种进行统计，方便后续牲畜的繁育。

牲畜编码：对所有牲畜进行个体编码定位，方便饲养员识别定位找寻，并在编码上对牲畜系谱进行归类整理。

羊群监控：采取实时360°无死角监控，对牲畜活动进行实时监控，如果出现牲畜打斗等现象及时报警反馈，并且会综合多方面因素判定牲畜疾病、流感、发情等情况进行数据整理，最终反馈给饲养员。

数据汇总：自动收集牲畜每日平均进食量和个体进食量惊醒比较绘制统计图表，并将不正常饮食牲畜的编码及时反馈给饲养员，收集温度、湿度、CO2、光照、氨氮浓度等数据进行储存与分析，并实时反馈，通过预先准备的调节装置进行调节。

2.生活系统

环境监测控制：我们将进行定期的检测采样，采样时间为牲畜引入前、进入隔离区后及转入生产区前。直接采集的水源及土壤可放入备好的离心管或无菌自封袋内;其余样品可用棉试纸蘸取;样品从采集到检测时间间隔五小时为宜。同时我们将进行重点的自动严格的监控，将温度、湿度、光照、CO2 浓度、H2S浓度、氨氮浓度及甲烷定点传感器安装在生产区采集数据参数，并根据预先的参数阈值对禽舍内的通风机，加湿器等设备进行一体式自动调控。

智能清理系统：我们将对牲畜日常活动区域设置坡度并安装水平高压冲水，并安装下水系统，实现每日清理排泄物。我们还会定期地安排专业人士对残留物进行专门清理及消毒。

个体检测系统：我们会定期对牲畜声音、体重、体温进行统计与大数据分析;及时对动物发情、疫病、繁殖汇总。除此之外，我们将采用多角度可变焦摄像头对畜牧场实时监控以应对突发情况。

3.饲养系统

饲养日、月、年开支表：汇总牲畜饲养日、月、年开支表，并绘出统计表，方便管理者的日常开支计算，成本统计等。

进食量大数据统计：对所饲养的该类牲畜进行大数据统计，提供给饲养员参考，并对饲养牲畜每日进食进行统计汇总表格。

牲畜年龄统计表：汇总所饲养的所有牲畜年龄，汇总表格，方便计划出栏，繁育，买卖。

三、关键技术

1.NB-IoT、AI技术

NB-IoT技术在功耗和成本上来说是相对比较低的，这也是其的一系列优势，并且在国内，已经有运营商成功建立了相应的技术系统，并且在规模、范围、频段三个方面都有巨大优势。

智慧畜牧的难点就是对养殖过程中牲畜各项数据的采集和分析，比如动物身体检测数据的采集，在信息时代，物联网技术是该技术运用的关键措施，在传统模式当中，要通过短距无线通信接入网关，在运行应用过程中，NB-IoT没有局域组网这一说法，就会解决偏远地区网络信号覆盖率低的问题，其次，NB-IoT技术低功耗的优势恰好完美地解决了供电不足的问题。该组网可以利用云网络进行数据汇集，以便后续相关部门对各类数据的监管和监控。

2.AI技术

将相关的标签放置到牲畜的身上，其技术包括动作识别，在检测牲畜的行为时，可以通过此技术将牲畜的行为动作收集起来，正是由于AI技术，可以使养殖变得精细化。在检测时，可以获取和采集牲畜的采食次数、饮水次数、奶牛的产奶次数以及奶牛的产奶量等相关数据。可以很好地对牧场进行管理，以便后期对一系列数据的检测。

3.区块链技术

区块链技术具有信息可靠、透明、数据透明、可靠的特点。

近些年来，食品安全的问题频频出现，使社会和民众产生了强烈的不满，这些都是由于在生产、养殖、加工、运输以及售卖这些环节信息的不透明性造成的，但区块链技术，可以将AI技术记录的数据传送到该技术的平台上，就可以很好地将动物的生长情况以及环境有一个很好的了解，以及动物是否得过疾病都会有相应的记录，在后期加工时，何时入厂加工，何时进行运输都会有实时记录，在消费环节，在消费开始之前，商家要通过物联网+区块链的技术进行登记，确保消费者可以通过扫码获取产品的一系列信息。

近几年，由于各种畜禽疾病，以及严重的农副产品使用、危机频繁发生，引起了社会各界的广泛关注，同时政府也针对食品安全建立新的养殖、生产、加工、运输的体系。加上生产方式落后，生产效率相对低下、良种繁育不足，发展潜力受到限制、动物疾病频发，养殖风险加大。针对以上问题，急需一个智能管理系统，采用区块链的方式来整改。区块链具有信息真实、公开透明等增强食品可信度的特点，通过将穿戴于牲畜的物联网设备，可以真实的记录养殖过程中牲畜的位置、遗传信息、生长环境，利用大数据与云计算技术利用算法，对牲畜的运动轨迹、健康变化、饮食情况、发情等行为进行计算和预测。

4.大数据与云计算技术

灵活高效的大数据分析、存储和并发处理等基础能力服务为智慧畜牧服务提供了强有力的帮助。在获取牲畜一系列的行为数据时，需要利用大数据与云计算技术进行计算，判断是否达到合理正常的养殖标准。利用大数据与云计算的弹性扩展和水平扩展的联系对牲畜各方面数据进行一个全方面，全方位的综合性分析，使得到的结果更加真实准确。在一段时间的数据记录和分析后，还需要利用大数据技术进行各类分析的指数分布，统计表分析。从而更好地将这一阶段和上一阶段牲畜的一系列数据进行对比，来为精细化养殖、产业链技术协同提供科学准确的手段。

四、结束语

根据国家政策及市场走向，发展智能化的畜牧方式将成为未来的主流，市场也会慢慢淘汰那些技术落后，管理水平不足的企业;同时，也会有更多的具有高端智能化水准的养殖企业取而代之，就这些而言，智慧畜牧必定会在中国火出一片天！

参考文献：

【1】国家十四五战略规划

【2】中国智慧农业网 2018年2月

【3】中农智联：智慧畜牧养殖系统解决方案 - 知乎 （zhihu.com）

【4】智能畜牧业技术_奇博科技 （qiboc.cn）

【5】秦志伟 《中国科学报》 2019年4月

【6】黑宏伟 中国农业信息网：智慧畜牧开启养殖新时代 来源：天山网-新疆日报

【7】刘国萍，杨明川，周路，电信网技术：畜牧与动物医学，2018.5月