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畜禽養殖數字化技術裝備探析

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畜禽養殖數字化技術裝備探析

一、畜禽養殖數字化的理念

信息化分為四個階段:1.0數字化、2.0網絡化、3.0智慧化、4.0智能化。基于動物養殖信息資源采集的數字化是信息化的基礎,只有做好1.0,保證生產過程數據的自動、實時、準確和真實,才有可能突破1.0面向3.0。因此,能夠遠程采集、傳輸和存貯的畜禽養殖智能化裝備是實現數字化的基礎。畜禽養殖信息化的主要目標是服務于畜禽養殖業的高效、健康、安全生產。通過信息化提高勞動生產率、資源利用率、土地產出率,實現福利養殖、舍飼散養——對個體或群體自動化管理需求(生產、繁殖、健康、行為、福利與環境影響),從而保障生物安全、環保安全和產品安全(產品追溯、疾病預警)。信息采集包括畜舍數據、設備工況、環境參數、飼喂數據、飲水數據、投藥數據、產品數據、清糞數據、畜禽生理、典型行為和生長參數等等,這些融合環境、生理、生產過程的數據,通過智能養殖設備自動、實時、遠程、準確、真實地采集、傳輸和存貯,在大數據平臺上解析各個數據間的關系,建立預警模型,挖掘數據背后的價值,從而實現智慧牧場管理。

二、畜禽養殖數字化的難點

1.建筑熱環境:畜禽舍建筑與熱環境調控系統。2.環境測控:畜禽舍環境因子監測與調控系統。3.飼喂設備:畜禽喂飼、飲水和投藥計量系統。4.清糞設備:自動清糞系統運行數據。5.動物生理:畜禽健康管理、動物生理指標實時監測系統。如何破解難點?我國華米等微型傳感技術世界一流,網絡技術即將進入領先世界的5G時代,品種、營養、獸醫等技術也屬世界水平,破解畜禽養殖數字化技術難點的關鍵是缺乏融合畜禽生理、行為、環境、電子、信息、工程等交叉學科的復合型人才。

三、畜禽養殖數字化技術裝備進展

1.畜禽舍建筑與熱環境調控技術。研究重點:畜禽舍建筑與熱環境耦合規律及調控技術,畜禽舍建筑保溫隔熱參數閾值與指標體系,裝配式畜禽舍建筑、輕簡化結構與氣密性構造,不同畜種的模塊化裝配式畜禽舍設計與建造技術。關鍵技術:畜禽舍環境調控均勻性-測點布置(位置、數量)。2.畜禽舍環境監測與調控技術裝備。研究重點:溫、濕、風、光、氣環境因子高精監測傳感器,基于多元環境參數的畜禽舍環境精準調控模型。關鍵技術:基于光譜等先進傳感技術的畜禽舍有害氣體濃度監測傳感器、嵌入多元環境參數模型的畜禽舍環境精準控制系統。3.畜禽飼喂、飲水、投藥數字化裝備。研究重點:畜禽個體/小群體智能化精準喂料控制系統,飲水水質、水溫及水量實時在線監控裝備,與料、水協同的自動精量投藥技術與裝備。關鍵技術:家畜個體及家禽小群體精準飼喂的機電控制技術、不同畜禽飲水生理差異性與設施及裝備協調性技術、畜禽自動精量投藥與飼料混合二次分級的關鍵技術。4.規模畜禽舍自動化清糞裝備。研究重點:畜禽源頭減量化高效清糞工藝與技術、自動清糞裝備與智能控制及報警系統、自動清糞系統運行決策與清糞效果評價。關鍵技術:實現“源頭減排清糞工藝-高效自動裝備-場內安全便捷轉運”的核心技術,解決清糞不徹底與效率低、穩定性差、檢修等技術。5.畜禽高效安全養殖信息化技術。研究重點:養殖過程信息的實時監測與可追溯系統、基于健康感知的畜禽疾病預警系統、基于數據挖掘的畜禽智慧信息管理系統。關鍵技術:環境、生理、生產數據的準確與實時在線獲取、傳輸及融合,基于大數據分析和深度學習的健康感知與疾病診斷模型。

四、畜禽養殖數字化與智慧畜牧業

歐盟的精準畜牧業(PrecisionLivestockFarming-EC-PLF)項目研究和會議研討起步于2003年,此后每兩年召開一次國際研討會,至2012年全球已超過1000篇有關PLF的研究論文。2014年開始在歐盟30個豬場示范音視頻監測利用等產品與疾病識別減抗相關應用。我國2016年召開了首次亞洲智慧畜牧業(PLF-Asia)研討會,在畜禽養殖數字化技術研發方面已有幾個國家級項目開始推進,相關企業多次組織召開了智慧畜牧業研討會。我國相關企業或科研單位相繼投資建設智慧牧場,開始生產性實踐探索智慧畜牧業相關技術成果應用。

作者簡介:李保明 / 中國農業大學水利與土木工程學院

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