近日，山東諸城外貿有限責任公司的王春民發現，自從2008年參與物聯牧場的合作項目以來，公司養殖的肉雞成活率從92%提高至95%，單只防疫成本降低0.15元，肉雞雞舍監測控制設備購置綜合成本下降0.23元/只，全程能耗減少10%以上。

“在農業物聯網技術和服務創新團隊的幫助下，我們的養殖環境和產品品質顯著提高，供應了安全優質的肉雞產品，創造了顯著的經濟效益和社會效益。”他說。

如何建設現代畜牧場？怎樣更好地保障畜禽生長、繁殖、飼養和防疫？產出高質量的肉蛋奶，離不開信息化的幫忙。近年來，物聯網技術及應用方興未艾，物聯網之于牧場仍是個新鮮事物。

來自中國農業科學院農業物聯網技術和服務創新團隊的科研人員歷經14年，創建了物聯牧場理論方法與國家綜合平臺，研發畜禽生態—生理—生長多維專用感知技術，研建畜禽養殖智能調控裝備與大數據云平臺，形成畜牧業物聯網技術體系，加快了我國畜牧業信息化發展。

三大難題困擾

牛、豬、雞、鴨、羊……我國畜禽種類多，飼養模式差異大，飼養水平參差不齊。“這種狀況導致畜牧業信息化面臨一大難題，就是物聯網等現代信息技術和畜牧產業深度融合難。”中國農科院農業物聯網技術和服務創新團隊執行首席科學家孔繁濤告訴《中國科學報》。

同時，傳感技術集成創新不足、畜禽無應激數據獲取手段較少、缺乏多通量專用傳感技術，導致了復雜環境下多特征聯動感知難的問題。

比如“雪花牛肉”好吃且價高，可要知道，提高肌間脂肪的沉積與肉牛維生素A的攝取密不可分。那么如何判定牛吃的維生素A多了還是少了呢？“之前多采用抽取血清測量的侵入式診斷，但這種方法不僅成本高，而且易造成牛的應激反應，影響育肥。”團隊骨干成員韓書慶說。

此外，畜禽精準飼喂模型算法較弱，畜禽智能化設備進口成本高，缺乏分析預測預警大數據平臺，導致了畜禽養殖智慧化預警調控難的問題。“吃什么、吃多少、何時吃，需要一個能形成養殖決策的‘智慧大腦’。”孔繁濤表示。

在這支團隊看來，畜牧業信息化在理論方法上缺乏畜牧物聯網理論和國家認證支撐，在感知技術上缺乏畜禽“生態—生理—生長”系列智能化信息采集關鍵技術，在智慧管控上缺乏畜禽養殖模型算法、智能設備和大數據決策平臺。

以三大問題為導向，科研人員開展了畜禽養殖動態感知關鍵技術與智能裝備創制及應用研究，并推出了一系列關鍵技術成果。

架起畜牧業與信息化的橋梁

首先，團隊首次創建了物聯牧場的理論方法，搭建了國家級農業物聯網仿真測試評價平臺，克服了“融合難”的問題，為推進畜牧業信息化創新發展提供了方法論。

“物聯牧場就是物聯網技術在牧場生產、經營、管理和服務中的集中應用。”孔繁濤說，該團隊建立起5種畜禽的多維立體信息感知方法，形成了包括22項關鍵技術的技術體系。而包括3個子平臺、14個系統、66臺套核心設備的國家級農業物聯網科技創新、仿真測試與綜合服務平臺正是國內首個此類平臺，填補了該領域國內空白。

人們經常看到奶牛耳朵上掛著標識牌。該團隊則提出了特有的與電子標識、條碼標識相配套的畜禽個體和小群體編碼規則，構建了高/低頻RFID、二維碼、條形碼等混合標識技術與關聯信息庫6個。

其次，該團隊研制了畜禽“生態—生理—生長”多通量專用傳感技術，創新了畜禽多維立體感知方法，突破了“感知難”的問題，為智慧養殖獲取海量數據提供了技術保障。

一方面，科研人員研建33項傳感技術，實現了生態環境變量的立體化監測。另一方面，創新畜禽生理健康的奶牛電子項圈、電子藥丸、肉牛維生素A缺乏非侵入式診斷等28項傳感技術，實現了生理健康變量的數字化表達。此外，他們還研制了畜禽生長發育的奶牛評價智能化工具、種豬動態稱重、瘤胃傳感等34項技術，實現了生長發育變量的自動化采集。

“看瞳孔，知多少。”韓書慶介紹，基于機器視覺的PLS-DA診斷模型識別維生素A重度缺乏肉牛的準確率高達94.3%。這一成果為歐洲精準畜牧業（PLF）學科帶頭人Daniel Berckmans教授所引用，并入選2018年度PLF最新研究進展。

此外，團隊還構建了基于大數據的畜禽養殖分析預測模型庫，研制了智能化控制設備，解決了“監測預警難”的問題，實現了畜禽高效健康養殖的智慧管理與科學決策。

智慧帶來效益

孔繁濤介紹，物聯牧場的成果已在山東、北京、海南等31個省區市推廣應用，涵蓋奶牛、肉牛、生豬、蛋雞、肉雞等5種主要畜禽。該成果使不同畜種飼料轉化率提高8%~10%，死淘率降低5%~10%，用工減少15%~20%，能耗降低12%~15%，生產用水節約4%~9%。

中國農業科學院農業信息研究所副所長劉繼芳認為，物聯牧場推動了北京市現代畜牧業科技進步，提高了畜牧業信息化發展水平，引領了畜牧業高質量發展方向。物聯牧場的研究也是該所的重點方向和重大任務，今后要持續不斷地推進研究深化。

中國農學會組織的中國工程院院士汪懋華任組長的專家組評價認為，物聯牧場“整體達到國際先進水平，在家畜部分體況智能感知技術與瘤胃傳感技術等創新方面居國際領先水平”。

中國工程院院士趙春江評價道，物聯牧場技術體系進一步完善，研發的畜禽物聯網關鍵技術與裝備逐步示范應用至全國各省份，應用效果明顯、成就非常顯著，畜禽養殖智慧化水平明顯提高。

103項關鍵技術、50套模型算法、17類設備及74個應用系統，物聯牧場的成果覆蓋了畜禽養殖全過程，取得了顯著的經濟、社會和生態效益，但團隊并未感到滿足。

“物聯牧場是一個包含畜牧、自然、經濟和人類活動的復雜系統，必須找準重點進行系統研究，才能突破發展瓶頸，提升發展水平。”孔繁濤說，他和團隊還將繼續開展畜禽養殖動態感知關鍵技術與智能裝備創制研究。

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