基于物联网技术的智慧畜牧养殖模式:以玉屏温氏畜牧为例

张 军

(铜仁市农业农村局， 贵州 铜仁 554300)

党的十九届五中全会审议并通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，提出优先发展农业农村，全面推进乡村振兴，建设智慧农业[1]。发展智慧农业，需要集成应用众多新技术，其中就包括物联网技术——各类传感器和现有的互联网相互衔接，将物品与物品、事务与事务、物品与事务之间的信息进行连接，从而实现对信息的远程控制和监控的智能化网络技术[2]。将农业生产与物联网技术有效结合，利用现代化智能技术对农业生产进行监控和控制管理[3]，促进传统农业转型升级、节本增效，已成为未来农业发展的必然方向[4]。在畜牧业领域，智慧畜牧已在我国部分发达地区得到一定发展，如宁波市建立的智慧畜牧平台[5]、山东省建设的43家智慧畜牧业应用基地[6]、上海市畜牧业智慧监管的“金山模式”[7]。

贵州省生态环境优越，畜禽资源丰富，市场培育前景广阔，具有发展山地特色优质畜禽产品的良好条件，生态畜牧业在其农业产业结构中占有重要地位[8]。近年来，贵州省积极推动生态畜牧业发展，生态畜牧业信息化水平显著提升[9]。2014年3月，大型畜牧集团广东温氏集团与贵州省铜仁市玉屏侗族自治县人民政府签订投资协议并正式注册成立玉屏温氏畜牧有限公司，打造年出栏32万头的生猪养殖一体化项目[10-11]。截止2020年，已建成全年种猪场产苗38万头，合作家庭农场396户，单批饲养规模达31.53万头。随着养殖规模的增加，规模化养殖投资成本同步增加，并且在疾病预防、生产管理、环保、动物保健、饲料营养等方面也面临一些问题[12]，使其竞争压力加剧。为降低生产成本，提升管理效率和产能，玉屏温氏畜牧利用物联网技术，建立了智慧畜牧养殖系统，实现了基于物联网技术的“人管机器、机器养猪”智慧养殖新模式。现将其实施模式和成效总结如下，为贵州发展智慧牲畜，推进全省生态畜牧业高质量发展提供参考。

1实施模式

玉屏温氏畜牧的智慧养殖模式主要在温氏股份高效种猪场、合作家庭农场实施。利用物联网技术，建立“猪舍+智慧畜牧”的生产管理方式，建设智能养殖物联网，实时监测与科学控制养殖环境，通过对养殖环境和猪只生长状况信息的智能感知和处理，实现智能环控、猪只日增重和发情监测、疾病预防、育种选育、互联网+环保等精细化养殖管理。相比传统“人临现场”的管理模式，其能够改变规模养殖对劳动力的较大依赖，降低成本，提高效率，增加收益，具有显著优势。该模式的实施主要通过建立以下应用系统实现。

1.1无线环境监测系统

通过猪舍内安装的各类传感器，实时监测养殖环境的温度、湿度、亮度、NH3、CO2等关键指标数据，并将数据通过无线传输到配套的生猪智慧养殖大数据平台。养殖户可通过手机、电脑等终端设备实时查看猪舍环境状况，根据猪只生长管理对环境条件的要求，及时调控猪舍环境。另外，若环境数据超出预警阈值，系统将及时向养殖户发出报警，让养殖户可及时采取相应措施，减少因意外情况造成财产损失。

1.2物联网智能环控系统

规模化养殖与主要依靠养殖户经验的传统畜牧养殖不同，其对环境管理要求较高，仅凭经验难以实现科学养殖[12-13]。养猪场主要的环境参数有温度、湿度、噪音、光照度、CO2等，均对生猪成长有影响[12,14]。规模养殖监测众多复杂的环境参数，涉及面广、工作量大，若依赖人工则劳动强度加大、难以保证效率。为此，建立包括环境监控、能耗监测、设备管理和报表展示4大模块的物联网智能环控系统。利用物联网技术，实现猪舍状态监测、环控设备智能化调控、猪舍状况远程监控、异常(超出阈值)预警、运动能耗分析、养殖生产任务管理。根据实时监测得到的温度、湿度、噪音、光照度、CO2等环境参数，猪舍内通风机、天窗、水帘、加暖器和除污设备等环控设备自动运行，达到对养殖环境的科学智能化控制，保障养殖环境符合要求，改变传统养殖对人力资源的较大依赖，降低人力成本的同时，提高生产管理效率。

1.3 AI养殖系统

利用机器视觉和人工智能(AI)技术，使用智能摄像头对猪只进行运动轨迹追踪、运动状态监测、健康分析、重量估算，分析猪只每日运动量和体重变化，判断其健康状况，让养殖户可实时掌握猪只健康状况和生长情况，为生产养殖管理提供科学的决策依据，优化喂养策略，如饲料营养系统的验证和优化，个体健康状况的侧面评估等，有利于开展智能化精确饲喂，提升猪肉产能。

1.4电子医生系统

利用智能穿戴设备全天候监测母猪核心体温和运动量，重点监测其发情期和发病期的体温和运动量变化，为母猪发情期的生理行为和发病特征建模，将实时检测到的特征数据与发情期及发病状态的数学模型比对，准确判断其发情期和发病情况。精确预测发情期可提高猪场的配怀率，实现每头母猪的经济效益最大化；及时了解发病个体的健康饮食状况，对疾病提前预警，及早防治，有利于降低用药成本，还可提前防止疾病传播，减少损失。

2实施成效

首先，应用智慧养殖系统可显著提高劳动生产率，进而降低养殖企业的成本投入。未应用智慧养殖系统前，玉屏温氏公司玉屏猪场140人，朱家场猪场135人，每月劳动力薪酬支出为89.5万元；应用智慧养殖系统后玉屏猪场和朱家场猪场所需劳动力分别降至118人和107人，每月劳动力薪酬支出降至73万元，同比每月减少支出16.5万元。针对家庭养殖农场，未应用智慧养殖系统前，每栋猪舍300头需配备劳动力2人；应用智慧养殖系统后，相同数量劳动力可完成每栋猪场900头的养殖工作，劳动生产率由150头/人提升至450头/人，单个劳动力能够饲养的猪只明显增加，使平均每栋猪场可减少6名劳动力，平均每年减少18万元工资支出。在6 000头规模的家庭养殖场中建成投入使用该系统后，可节约劳动力2～4人，按每月3 000元/人的薪酬核算，每年可节约7～14万元劳动力成本。

其次，通过智慧养殖系统对猪舍的全天候监控，可准确判断猪只排泄物处理时间，及时对排泄物进行收集处理，配套建设沼气池实现资源化再利用，保障生猪养殖必须坚持生态优先，对促进生态循环农业发展也具有积极意义，符合国家推进生态环境保护和农业绿色发展的趋势和现实要求。

再次，实施该项目的示范效应使周围非项目区的地方政府和农民直接感受到智慧养殖项目带来的巨大变化，有利于带动更多群众主动参与畜牧养殖业发展。依托“龙头企业+合作社+农户”组织方式进行带动，可对当地畜牧养殖业发展和增加集体经济、合作养殖户的经济收益起到促进作用，进一步为农民增收、企业增效和地方财政增长做出贡献。

3结语

2020年底召开的全国农业农村厅局长会议上提出了“保供固安全，振兴畅循环”的“十四五”农业农村发展定位思路[15]。“保供”作为“十四五”农业农村发展的关键词之一，生猪保供是其重要一环。在经历非洲猪瘟后，提升生猪产能尤为重要。同时，随着绿色发展理念和模式的逐步推进，对生猪养殖业发展也提出了新的要求。将物联网技术应用于生猪养殖，可提高管理效能，降低人力成本和养殖污染，也能为今后发展智能化楼宇式生猪养殖提供良好基础，进一步提升生猪养殖业发展水平，促进我国畜牧产业高质量发展。