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智慧農業技術在畜禽生產中的發展與應用

摘要:隨著智慧農業的發展,信息化、自動化、智能化管理已成為規模畜禽養殖的發展趨勢。物聯網技術、大數據平臺應用以及人工智能技術潛移默化地幫助現代養殖產業更新換代。本文重點介紹了智慧農業在畜禽生產、管理、市場銷售等環節的廣泛應用和發展前景。

關鍵詞:智慧農業;物聯網;大數據;畜禽生產智慧農業是農業中的智慧經濟,或是智慧經濟形態在農業中的具體表現。智慧農業是智慧經濟的重要組成部分;是發展中國家消除貧困,實現后發優勢,使經濟發展后來居上、實現趕超戰略的主要途徑。2016年,智慧農業被寫入“中央一號”文件之中,標志智慧農業發展已經被納入到國家頂層設計之中,上升到國家經濟戰略發展高度。而在2017年,各級政府更是推出若干政策以支持智慧農業發展,從種植到養殖,從設施到軟件,涵蓋領域更加廣泛。下面,筆者簡要介紹一下近幾年智慧農業技術在畜禽生產中的應用與發展。

一、物聯網技術在畜禽生產中的應用

1.畜禽標準化養殖

大部分規模畜禽養殖場內都安裝了基于物聯網技術的視頻監控系統,即通過計算機將多臺小型攝像機進行有線或無線串聯。攝像機可實時捕捉養殖場內畜禽進食、生長繁殖、消毒防疫等情況,同時也可保存所有前期視頻,養殖者或參觀者可通過計算機或手機查看任意時間和區域的圖像資料。這種方式不僅提升了養殖者對畜禽生長情況的了解,也減少了人為出入的次數,降低了外來疫病傳入的風險。物聯網所搜集的畜禽發育繁殖數據,還可為品種培育提供科學依據和最佳方案,根據畜禽外貌特性、繁殖能力及副產品質量等參數在計算機中進行數據錄入,同時構建系譜樹,根據產品需求編寫程序,經公式驗算,輔助以人工篩選,獲得較為科學的配種方案。

2.環境因素監測與調控

物聯網可根據畜禽的日齡及氣溫變化,自動調整飲水量和飼喂量,可優化飼料轉換率,節約用水,提高經濟效率。同時,還可用于資源環境檢測,通過各種傳感器采集畜禽舍的溫濕度、光照時間、氨氣濃度、二氧化碳濃度等相關數據。借助軟件統計分析,養殖者可以通過手機或電腦遠程登錄控制平臺軟件,操控溫度濕度、光照、通風等設備;也可通過預先設計的軟件讓系統根據情況自動調整。

3.畜禽電子溯源系統

農產品電子生產溯源系統由國家商務部中國國際電子商務中心誠信農商網創建。通過借鑒日本農產品質量安全管理體系的成功做法,聯合CPC商務產品編碼體系,對農產品生產記錄全程進行“電子化”管理,為農產品建立透明的“身份檔案”。在養殖環節,通過將電子標簽穿戴于畜禽身上,產生的數據與區塊鏈平臺進行對接,記錄養殖過程中的身高體重、免疫程序、環境因子、產品加工等信息。在消費環節,可通過特定條碼或二維碼,可快速查詢到相關生產信息,消費者通過掃碼,可實現“知根溯源”,從原料采集、物流運輸、商店銷售等信息全程追溯。滿足了消費者知情權,做到放心采購和消費。

農產品電子生產溯源系統不僅可幫助消費者構建可信食品追溯系統,還為打造品牌農產品提供了便捷的通道。日本的全程電子追溯系統應用較為普遍,由于其人多地少的基本國情,日本農場主在種植及養殖的過程中,處處體現了精細化、貴族化的生產模式,大部分高價位農產品在超商出售時會表明產地及畜禽的編號。同時,這也是農場主對產品自信的表現,消費者在多次消費對比后,會挑選最優的品種購買,這樣的優勝劣汰造就了許多耳熟能詳的經典品種,如日本和牛、紅富士蘋果、陽光玫瑰葡萄等等。

二、大數據平臺建設在畜禽生產中的應用

1.大數據理念

對于“大數據”(Big data)研究機構Gartner給出了這樣的定義:“大數據”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產。大數據技術的戰略意義不在于掌握龐大的數據信息,而在于對這些含有意義的數據進行專業化處理。農業大數據是將大數據理念、技術和方法融合在一體的農業實踐。農業大數據涉及生產的各個環節,通過獲得和科學分析可視化的數據,達到效益最優化的目的。

從農業本身的特點和產業鏈的具體劃分出發,可以把農業大數據分為四類: 農業環境與資源大數據、農業生產大數據、農業市場和農業管理大數據,囊括了從生產到銷售的全部環節。2018 智慧農業發展報告——新科技驅動農業變革》報告中指出:根據目前不同的農業應用領域及類型,大數據平臺應用服務占比最高,達到48%。

2.地方農業大數據平臺建設

農業大數據平臺的內容往往需要地方農業監管部門提供多項產業相關數據資料,包括農作物產量、畜禽養殖規模、疫病防治動態、市場價格趨勢等,各地政府在智慧農業數據平臺建設上,都不遺余力,各顯神通。

以江蘇省為例,積極開展智能農業和農業大數據建設應用,輔助農業電子商務發展、農村信息管理與服務以及專家網絡技術答疑等工作,推動江蘇智慧農業健康發展。江蘇智慧農業建設采取“市級示范、由點及面”的思路?;诖髷祿y計的理念,從2016年起,南京成立了市智慧農業建設中心,開始推進大數據平臺建設項目,建成了“11N”模式,即一個集成展示平臺、一個大數據平臺、N個系統應用;開發推廣了農業產業信息地圖、農業信息技術指導答疑“農技耘”、農業電商分類分析系統等信息化軟件。然后,在總結南京智慧農業建設經驗的基礎上,提出經驗借鑒,在全省范圍逐步推進。

3. 農業大數據平臺的優勢

農業大數據平臺的建設,大大提升了畜禽養殖的效率和品質。

首先,基于多年大數據統計研究,養殖在可以即時獲取畜禽的生長特性、飼養管理要點、疫病防治知識以及市場行情動態等,縮短了生產經驗積累的時間和損耗。

其次,大數據分析可以有效規避生產風險。傳統農業生產是“靠天吃飯”,劇烈的氣候變化往往會導致農戶顆粒無收、畜禽疫病肆虐。大數據分析可以提供多年氣候、環境數據,及時調整,做到未雨綢繆。

最后,歸納統計近幾年的市場需求及各品種養殖在的多少,可以減少因“大小年”帶來的損失。隨著中國加入WTO,國際農產品市場的需求也應納入規模養殖場的關注范圍。

三、人工智能在畜禽生產中的應用

人工智能(ArtificialIntelligence)英文縮寫為AI。它是研究開發用于模擬,延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。

應用人工智能可輕松定位畜禽個體位置并獲取生理特性指標。南京市畜牧家禽科學研究所發明了一種移動式智慧物聯電動測量車,可檢測畜禽生理體征。測量車系統采用隨機運動目標三維幾何成像等無接觸技術,實時在線測量運動活豬三維尺寸(包括身高、身長、身寬),實時采集活豬光學幾何成像與重量測量數據,并可根據操作人員的指令,讀取活豬的幾何成像。在測量過程中,測量的數據及圖像會實時傳輸到智能一體機平臺軟件中,服務器通過分析計算,存儲和記錄結果,手機可通過藍牙實現數據實時同步。

2.提升生產與經濟效率

運用人工智能技術,可以有效地分析畜禽農產品的產量和質量,為畜禽生產經營提供決策依據。人工智能在蛋雞養殖領域的應用相對成熟,根據功能不同,可大致分為移動環控檢測機器人、清掃消毒機器人、雞蛋分揀機器人、飼喂機器人等。以散養蛋雞類的雞蛋收集機器人為例,主要采用視覺技術定位雞蛋,通過智能規劃搬運路徑將禽蛋拾取,利用真空吸盤的原理將雞蛋吸進蛋盤,同時可進行稱重分揀、辨別裂紋等操作。國外自動化鮮蛋處理研究交較,從收集、消毒、干燥上膜、分級包裝以及打碼等都是一體化集成處理。不僅節省人工、提高效率,還減少了交叉感染的風險。

運用人工智能,還可以節省畜禽養殖中人工勞作時間,提高生產效率。自1992年第一套商業自動化緊挨系統面試以來,自動化系統得到不斷更新與完善,全球有上萬套機器人自動擠奶系統。該設備通過投喂飼料,來引誘奶牛主動進入擠奶站,同時運用高精度光學儀器、感應器和檢測設備,模擬人的眼睛和耳朵,實現乳頭清洗、異常奶分流等操作。

畜禽疾病預防

利用人工智能可以建立畜禽疾病診斷系統。通過對畜禽叫聲、行為等情況的監控建立疾病監測系統,通過傳感器將個體信息傳送到電腦或手機終端,以便管理人員根據系統來分析畜禽個體的健康情況,為疾病的控制提供解決方案。由大阪大學領導的一組研究人員通過應用人體步態分析,開發了一種早期檢測奶牛跛行的方法(這是奶牛的一種主要疾?。?。這種技術可以及早發現以前難以從奶牛步態中判斷跛行的情況,通過AI驅動圖像分析的詳細觀察,實現奶牛養殖的革命。陸昌華等對30種常見雞傳染病、營養代謝和寄生蟲病提出模式樣本重組的比例訓練BP神經網絡算法進行了優化,提高傳統動物疾病診斷系統的自學習能力,提高診斷符合率,達到臨床診斷專家水平。

四、結語

綜上所述,智慧農業在現代畜禽養殖與生產中的應用越來越廣泛,雖然現階段還面臨一些推廣普及的難題,如養殖者信息化知識缺乏、農村現代化農機普及度不高、智能養殖設備投入較大等,但隨著國家政策扶持、農業科技人員下沉、農村經濟發展和養殖者教育水平的提高,這些難題都將迎刃而解,智慧農業在畜禽養殖中的應用將會更加普及與精彩。


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