智慧农业技术在畜禽生产中的发展与应用

  摘要:随着智慧农业的发展,信息化、自动化、智能化管理已成为规模畜禽养殖的发展趋势。物联网技术、大数据平台应用以及人工智能技术潜移默化地帮助现代养殖产业更新换代。本文重点介绍了智慧农业在畜禽生产、管理、市场销售等环节的广泛应用和发展前景。

关键词:智慧农业;物联网;大数据;畜禽生产智慧农业是农业中的智慧经济,或是智慧经济形态在农业中的具体表现。智慧农业是智慧经济的重要组成部分;是发展中国家消除贫困,实现后发优势,使经济发展后来居上、实现赶超战略的主要途径。2016年,智慧农业被写入“中央一号”文件之中,标志智慧农业发展已经被纳入到国家顶层设计之中,上升到国家经济战略发展高度。而在2017年,各级政府更是推出若干政策以支持智慧农业发展,从种植到养殖,从设施到软件,涵盖领域更加广泛。下面,笔者简要介绍一下近几年智慧农业技术在畜禽生产中的应用与发展。

一、物联网技术在畜禽生产中的应用

1.畜禽标准化养殖

大部分规模畜禽养殖场内都安装了基于物联网技术的视频监控系统,即通过计算机将多台小型摄像机进行有线或无线串联。摄像机可实时捕捉养殖场内畜禽进食、生长繁殖、消毒防疫等情况,同时也可保存所有前期视频,养殖者或参观者可通过计算机或手机查看任意时间和区域的图像资料。这种方式不仅提升了养殖者对畜禽生长情况的了解,也减少了人为出入的次数,降低了外来疫病传入的风险。物联网所搜集的畜禽发育繁殖数据,还可为品种培育提供科学依据和最佳方案,根据畜禽外貌特性、繁殖能力及副产品质量等参数在计算机中进行数据录入,同时构建系谱树,根据产品需求编写程序,经公式验算,辅助以人工筛选,获得较为科学的配种方案。

2.环境因素监测与调控

物联网可根据畜禽的日龄及气温变化,自动调整饮水量和饲喂量,可优化饲料转换率,节约用水,提高经济效率。同时,还可用于资源环境检测,通过各种传感器采集畜禽舍的温湿度、光照时间、氨气浓度、二氧化碳浓度等相关数据。借助软件统计分析,养殖者可以通过手机或电脑远程登录控制平台软件,操控温度湿度、光照、通风等设备;也可通过预先设计的软件让系统根据情况自动调整。

3.畜禽电子溯源系统

农产品电子生产溯源系统由国家商务部中国国际电子商务中心诚信农商网创建。通过借鉴日本农产品质量安全管理体系的成功做法,联合CPC商务产品编码体系,对农产品生产记录全程进行“电子化”管理,为农产品建立透明的“身份档案”。在养殖环节,通过将电子标签穿戴于畜禽身上,产生的数据与区块链平台进行对接,记录养殖过程中的身高体重、免疫程序、环境因子、产品加工等信息。在消费环节,可通过特定条码或二维码,可快速查询到相关生产信息,消费者通过扫码,可实现“知根溯源”,从原料采集、物流运输、商店销售等信息全程追溯。满足了消费者知情权,做到放心采购和消费。

农产品电子生产溯源系统不仅可帮助消费者构建可信食品追溯系统,还为打造品牌农产品提供了便捷的通道。日本的全程电子追溯系统应用较为普遍,由于其人多地少的基本国情,日本农场主在种植及养殖的过程中,处处体现了精细化、贵族化的生产模式,大部分高价位农产品在超商出售时会表明产地及畜禽的编号。同时,这也是农场主对产品自信的表现,消费者在多次消费对比后,会挑选最优的品种购买,这样的优胜劣汰造就了许多耳熟能详的经典品种,如日本和牛、红富士苹果、阳光玫瑰葡萄等等。

 

二、大数据平台建设在畜禽生产中的应用

1.大数据理念

对于“大数据”(Big data)研究机构Gartner给出了这样的定义:“大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息,而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。农业大数据是将大数据理念、技术和方法融合在一体的农业实践。农业大数据涉及生产的各个环节,通过获得和科学分析可视化的数据,达到效益最优化的目的。

从农业本身的特点和产业链的具体划分出发,可以把农业大数据分为四类: 农业环境与资源大数据、农业生产大数据、农业市场和农业管理大数据,囊括了从生产到销售的全部环节。《2018 智慧农业发展报告——新科技驱动农业变革》报告中指出:根据目前不同的农业应用领域及类型,大数据平台应用服务占比最高,达到48%。

2.地方农业大数据平台建设

农业大数据平台的内容往往需要地方农业监管部门提供多项产业相关数据资料,包括农作物产量、畜禽养殖规模、疫病防治动态、市场价格趋势等,各地政府在智慧农业数据平台建设上,都不遗余力,各显神通。

以江苏省为例,积极开展智能农业和农业大数据建设应用,辅助农业电子商务发展、农村信息管理与服务以及专家网络技术答疑等工作,推动江苏智慧农业健康发展。江苏智慧农业建设采取“市级示范、由点及面”的思路。基于大数据统计的理念,从2016年起,南京成立了市智慧农业建设中心,开始推进大数据平台建设项目,建成了“11N”模式,即一个集成展示平台、一个大数据平台、N个系统应用;开发推广了农业产业信息地图、农业信息技术指导答疑“农技耘”、农业电商分类分析系统等信息化软件。然后,在总结南京智慧农业建设经验的基础上,提出经验借鉴,在全省范围逐步推进。

3. 农业大数据平台的优势

农业大数据平台的建设,大大提升了畜禽养殖的效率和品质。

首先,基于多年大数据统计研究,养殖在可以即时获取畜禽的生长特性、饲养管理要点、疫病防治知识以及市场行情动态等,缩短了生产经验积累的时间和损耗。

其次,大数据分析可以有效规避生产风险。传统农业生产是“靠天吃饭”,剧烈的气候变化往往会导致农户颗粒无收、畜禽疫病肆虐。大数据分析可以提供多年气候、环境数据,及时调整,做到未雨绸缪。

最后,归纳统计近几年的市场需求及各品种养殖在的多少,可以减少因“大小年”带来的损失。随着中国加入WTO,国际农产品市场的需求也应纳入规模养殖场的关注范围。

 

三、人工智能在畜禽生产中的应用

人工智能(ArtificialIntelligence)英文缩写为AI。它是研究开发用于模拟,延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

应用人工智能可轻松定位畜禽个体位置并获取生理特性指标。南京市畜牧家禽科学研究所发明了一种移动式智慧物联电动测量车,可检测畜禽生理体征。测量车系统采用随机运动目标三维几何成像等无接触技术,实时在线测量运动活猪三维尺寸(包括身高、身长、身宽),实时采集活猪光学几何成像与重量测量数据,并可根据操作人员的指令,读取活猪的几何成像。在测量过程中,测量的数据及图像会实时传输到智能一体机平台软件中,服务器通过分析计算,存储和记录结果,手机可通过蓝牙实现数据实时同步。

1.提升生产与经济效率

运用人工智能技术,可以有效地分析畜禽农产品的产量和质量,为畜禽生产经营提供决策依据。人工智能在蛋鸡养殖领域的应用相对成熟,根据功能不同,可大致分为移动环控检测机器人、清扫消毒机器人、鸡蛋分拣机器人、饲喂机器人等。以散养蛋鸡类的鸡蛋收集机器人为例,主要采用视觉技术定位鸡蛋,通过智能规划搬运路径将禽蛋拾取,利用真空吸盘的原理将鸡蛋吸进蛋盘,同时可进行称重分拣、辨别裂纹等操作。国外自动化鲜蛋处理研究交较,从收集、消毒、干燥上膜、分级包装以及打码等都是一体化集成处理。不仅节省人工、提高效率,还减少了交叉感染的风险。

运用人工智能,还可以节省畜禽养殖中人工劳作时间,提高生产效率。自1992年第一套商业自动化紧挨系统面试以来,自动化系统得到不断更新与完善,全球有上万套机器人自动挤奶系统。该设备通过投喂饲料,来引诱奶牛主动进入挤奶站,同时运用高精度光学仪器、感应器和检测设备,模拟人的眼睛和耳朵,实现乳头清洗、异常奶分流等操作。

3.畜禽疾病预防

利用人工智能可以建立畜禽疾病诊断系统。通过对畜禽叫声、行为等情况的监控建立疾病监测系统,通过传感器将个体信息传送到电脑或手机终端,以便管理人员根据系统来分析畜禽个体的健康情况,为疾病的控制提供解决方案。由大阪大学领导的一组研究人员通过应用人体步态分析,开发了一种早期检测奶牛跛行的方法(这是奶牛的一种主要疾病)。这种技术可以及早发现以前难以从奶牛步态中判断跛行的情况,通过AI驱动图像分析的详细观察,实现奶牛养殖的革命。陆昌华等对30种常见鸡传染病、营养代谢和寄生虫病提出模式样本重组的比例训练BP神经网络算法进行了优化,提高传统动物疾病诊断系统的自学习能力,提高诊断符合率,达到临床诊断专家水平。

四、结语

综上所述,智慧农业在现代畜禽养殖与生产中的应用越来越广泛,虽然现阶段还面临一些推广普及的难题,如养殖者信息化知识缺乏、农村现代化农机普及度不高、智能养殖设备投入较大等,但随着国家政策扶持、农业科技人员下沉、农村经济发展和养殖者教育水平的提高,这些难题都将迎刃而解,智慧农业在畜禽养殖中的应用将会更加普及与精彩。