【文章內(nèi)容簡介】 法統(tǒng)計或統(tǒng)計成本過高，或者人為因素過多等因素，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只能滿足養(yǎng)殖場內(nèi)部使用，缺乏對企業(yè)數(shù)據(jù)分析的支持，致使技術(shù)人員對配種、治療、飼喂、擠奶等工作都需要手工記錄，信息反饋不及時不準確等問題，導(dǎo)致養(yǎng)殖場缺乏有效的效益、財務(wù)等經(jīng)營分析等問題。 第六章 建設(shè)方案 建設(shè)目標 建設(shè)規(guī)?；诖髷?shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)的現(xiàn)代化奶牛養(yǎng)殖，是全球奶牛業(yè)從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向現(xiàn)代化管理方式轉(zhuǎn)變的集中體現(xiàn)。奶牛養(yǎng)殖數(shù)字農(nóng)業(yè)，依靠大數(shù)據(jù)云平臺智能管理系統(tǒng)，主要建設(shè)：云平臺：根據(jù)奶牛的養(yǎng)殖環(huán)境、活動量、TMR 采食量、體重、產(chǎn)18 奶量、電導(dǎo)率、體溫的變化規(guī)律建立奶牛的泌乳曲線、干物質(zhì)采食量曲線、活動量曲線、體重曲線和電導(dǎo)率曲線，進行牛舍環(huán)境監(jiān)測、奶牛發(fā)情預(yù)報、生產(chǎn)性能分析、飼料配方營養(yǎng)平衡分析、乳房炎預(yù)警、疾病預(yù)警等綜合分析報告，為管理者提供技術(shù)決策依據(jù)。指揮控制中心：從軟硬件上建立指揮中心系統(tǒng)。建設(shè)奶牛養(yǎng)殖數(shù)字化示范點 6 個，試點奶牛 17900 頭，建設(shè)規(guī)模為：控制中心：改（新）建指揮控制中心 800 平方米，配套信息化設(shè)備141 臺（套）。其中：總部改造監(jiān)控室 200 平方米，配套設(shè)備 111 臺（套）；每個養(yǎng)殖場建設(shè)監(jiān)控室 100 平方米，共 600 平方米；配套設(shè)備 5 臺（套），共 30 臺（套）。精準環(huán)境控制系統(tǒng)：建設(shè) 5 套精準環(huán)境控制系統(tǒng)，5 個奶牛場個建 1 套。精準飼喂系統(tǒng)：建設(shè) 5 套精準飼喂系統(tǒng)，5 個奶牛場個建 1 套。無害化糞污處理系統(tǒng)：建設(shè)污糞收集系統(tǒng) 4 套項目主要建設(shè)規(guī)模表表 6—1指揮控制中心設(shè)備 無害化糞污處理系統(tǒng)單位名稱規(guī)?；B(yǎng)殖場數(shù)量總存欄土建 設(shè)備精準環(huán)境控制系統(tǒng)精準飼喂系統(tǒng) 污糞收集系統(tǒng)污糞處理系統(tǒng)　 個 頭 ㎡ 臺 套 套 套 套5 12900 700 136 5 5 4 3200 1111 2022 100 5 1 1 1 11 2400 100 5 1 1 1 119 1 5000 100 5 1 1 　 　1 2022 100 5 1 1 1 　1 1500 100 5 1 1 1 1 建設(shè)目標⑴實現(xiàn)對主要奶牛場環(huán)境溫度、濕度、氨氣等進行準確識別與分類，精度在 95%以上；配套奶牛場自動卷簾門、排風(fēng)系統(tǒng)、水簾等設(shè)備自動調(diào)節(jié)設(shè)施；⑵實現(xiàn)對奶牛個體溫度、活動量進行準確采集，精度在 90%以上；⑶奶牛發(fā)情檢測率不低于 95%，奶牛平均胎間距縮短 20 天，情期受胎率提高 3%以上； ⑷奶牛 TMR 飼料采食量記錄可靠性 100%，實時性 90%；⑸奶牛單產(chǎn)記錄準確率 95%；⑹牛號識別率 95%；⑺奶牛發(fā)病率檢出率達到 95%以上；⑼核心示范奶牛場 6 個；奶牛示范頭數(shù)不少于 17400 頭；⑽開展系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用培訓(xùn) 100 人次以上；⑾建成畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)化服務(wù)隊伍 1 個。 工藝技術(shù)方案 技術(shù)手段項目主要采用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)，對規(guī)?；膛鲞M行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控研究，使養(yǎng)殖生產(chǎn)智能化、管理20 數(shù)據(jù)化，全面提高奶牛養(yǎng)殖的現(xiàn)代化水平。技術(shù)手段包括奶牛場環(huán)境監(jiān)測與奶牛個體監(jiān)測。建立奶牛養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對奶牛場養(yǎng)殖環(huán)境溫度、濕度、氨氣含量進行實時監(jiān)測、分析與處理，優(yōu)化安裝高度、安裝距離；應(yīng)用數(shù)值平均、均方根等算法優(yōu)化設(shè)計，減小奶牛場信息測量誤差；采集奶牛個體運動量、溫度、聲音等生理指標，奶牛發(fā)情鑒定系統(tǒng)。實現(xiàn)通過多傳感器信息集成的奶牛運動監(jiān)測和室內(nèi)定位平臺。一方面，該平臺可以通過分析奶牛身上安裝的微機電（MEMS）陀螺、加速度計和磁強計，監(jiān)測奶牛的運動參數(shù)（如步頻、步幅、速度等），以及判斷奶牛的狀態(tài)（如站立、靜臥、行走、爬跨、躁動）等。另一方面，計算每頭奶牛處在當前所處環(huán)境中的位置、行動軌跡、運動量等信息。該平臺為其他系統(tǒng)或模塊提供活動數(shù)據(jù)調(diào)用接口，方便從外部直接調(diào)用每頭奶牛的當前運動信息和運動信息統(tǒng)計。利用上述多傳感器集成平臺獲取的運動和空間位置信息，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)絡(luò) — 奶牛成為物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié) 點。從而，中央管理系統(tǒng)可以通過自動化設(shè)備、設(shè)施監(jiān)控奶牛的活動數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析奶牛的各項生產(chǎn)過程（如休息、日?；顒?、繁殖、飼喂、疾病防治等）的時間， 為牛場的科學(xué)管理提供指導(dǎo)和依據(jù)。此外，奶?；顒訑?shù)據(jù)，可以通過模型進一步推導(dǎo)和分析每一頭奶牛的生理和健康狀態(tài)，或者對一些目標奶牛的狀態(tài)進行統(tǒng)計分析，例如發(fā)現(xiàn)奶牛情期的活動規(guī)律，代替人工判斷奶牛發(fā)情期，決定最佳配種時期。 研究 MEMS傳感器的實時在線標定技術(shù)、基于 MEMS 傳感器的運動檢測和模式識別技術(shù)、基于多傳感器信息集成的室內(nèi)定位技術(shù)等。21 圖 6—1 奶牛養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)集成平臺 技術(shù)路線畜牧業(yè)云服務(wù)基礎(chǔ)平臺建設(shè)按照項目總體目標，結(jié)合目前管理體系，建立統(tǒng)一的時空框架，實現(xiàn)畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的共享和融合，統(tǒng)一服務(wù)、業(yè)務(wù)邏輯與流程共享和互操作的方法。整合跨應(yīng)用系統(tǒng)的信息流，形成信息鏈，消除信息孤島的體系架構(gòu)，實現(xiàn)行政部門及垂直機構(gòu)、信息管理機構(gòu)從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、信息、服務(wù)到應(yīng)用的業(yè)務(wù)提示和價值鏈整合。22 光 纖交 換 機數(shù) 據(jù) 庫 服 務(wù) 器 集 群互 聯(lián) 網(wǎng)電信100M應(yīng) 用 服 務(wù) 器 群 集備 份 服 務(wù) 器核 心 交 換 機數(shù) 據(jù) 庫 災(zāi) 備 服 務(wù) 器存 儲 陣 列存 儲 陣 列光 纖交 換 機應(yīng) 用 負 載 均 衡 服 務(wù) 器鏈 路 負 載 均 衡 器防 火 墻V P N數(shù) 據(jù) 庫 審 計 系 統(tǒng)圖 62 云服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施框架圖畜牧業(yè)云服務(wù)基礎(chǔ)平臺建設(shè)基本原則：數(shù)據(jù)共享標準化：首先共享數(shù)據(jù)是標準的，其次共享的方法和途徑是規(guī)范的。目前各系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源數(shù)據(jù)庫已經(jīng)有多種存在方式，要解決系統(tǒng)間信息的互連、互通、互操作，必須針對共享數(shù)據(jù)建立共同遵守的標準規(guī)范，只有編碼是統(tǒng)一的、格式是統(tǒng)一的、數(shù)據(jù)交換的方式是統(tǒng)一的，才能保證數(shù)據(jù)是一致的，才能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享的有效管理。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相對獨立：各職能部門分管業(yè)務(wù)的范圍和職責不同。因此，系統(tǒng)在全局考慮、統(tǒng)一設(shè)計的同時，還要充分考慮不同業(yè)務(wù)部門23 自身的特點，在統(tǒng)一規(guī)劃的前提下，保證支持不同業(yè)務(wù)活動的數(shù)據(jù)具有相對獨立性，建立面向各部門進行聯(lián)機事務(wù)處理的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。決策數(shù)據(jù)集成化：建設(shè)數(shù)據(jù)中心的另一個目的就是將各部門的業(yè)務(wù)結(jié)果數(shù)據(jù)有機地集成在一起，進行綜合查詢和統(tǒng)計分析，為各級領(lǐng)導(dǎo)的決策提供有力的數(shù)據(jù)支持。圖 63 云服務(wù)數(shù)據(jù)框架圖奶牛場養(yǎng)殖數(shù)據(jù)采集云系統(tǒng)奶牛場信息主要包括奶牛場環(huán)境信息和奶牛個體信息兩部分，如圖 5—2 所示。根據(jù)奶牛場現(xiàn)有條件，本系統(tǒng)選用奶牛場溫度、濕度、氨氣含量、奶牛運動量、反芻聲音 5 項指標構(gòu)建奶牛場信息指標體系。24 圖 6—4 奶牛養(yǎng)殖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)UCOWS 奶牛發(fā)情監(jiān)測云系統(tǒng)UCOWS 奶牛發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r向牛 場管理者和配種人員提供奶牛發(fā)情信息和活動信息，達到適時配種，杜絕漏情漏配，提高奶牛的繁殖效率。該系統(tǒng)用于奶牛基本信息管理并通過 UCOWS 奶?；顒恿坎杉鞑杉膛；顒恿啃畔?，信息由計算機處理后，揭發(fā)出奶牛發(fā)情和健康狀況、提供奶牛活動監(jiān)控曲線、通過 GPRS 技術(shù)及短信平臺發(fā)送預(yù)警信息到用戶手機，該系統(tǒng)完全實現(xiàn)了奶牛發(fā)情監(jiān)測的自動化管理。奶牛發(fā)情監(jiān)測智能化管理系統(tǒng)通過不斷采用新技術(shù)、新設(shè)備，加強管理努力提高生產(chǎn)水平，提高奶牛的繁殖率，提高發(fā)情牛檢出率，降低發(fā)情牛漏情率，同時保證發(fā)情牛檢出準確率，充分挖掘奶牛發(fā)情監(jiān)測智能化管理系統(tǒng)潛力，為實現(xiàn)畜牧業(yè)倍增目標，奠定了夯實的基礎(chǔ)。25 圖 6—5 奶牛發(fā)情監(jiān)測示意圖精確飼喂養(yǎng)殖 TMR 飼喂監(jiān)控云系統(tǒng)采用奶牛日糧配制及飼喂全程智能化管理技術(shù)。奶牛的飲食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)直接決定所產(chǎn)牛奶的品質(zhì)，牛奶的品質(zhì)決定人類的健康，要嚴格執(zhí)行 TMR 飼喂配方技術(shù)。實施 TMR 飼喂監(jiān)控自動化技術(shù)可以保證 TMR 飼料配方的設(shè)計與實際投喂的一致性。TMR 飼喂 監(jiān)控是在 TMR 攪拌車上安裝 TMR 控制器，在牛舍進出口處、青貯窖、苜蓿棚等處設(shè)置 RFID 電子標簽。重量 儀表實時顯示重量數(shù)據(jù)，RFID 識別器識別飼料名稱和不同牛舍，這些數(shù)據(jù)經(jīng)TMR 控制器 處理后以 GPS 無線通訊模式把數(shù)據(jù)傳到技術(shù)室，技術(shù)室可以實時看到 TMR 攪拌車的位置，每種配料的重量和每個牛舍投放的數(shù)量等信息，從而監(jiān)督整個 TMR 過程是否與下達的技術(shù)指標一致。保障整個飼喂過程的準確性和可控性。26 圖 6—6 精準飼喂監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)示意圖測產(chǎn)系統(tǒng)采集云系統(tǒng)在測產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，MRS 測產(chǎn)系統(tǒng)能準確地記錄每頭奶牛產(chǎn)奶量變化情況，奶牛任何疾病的產(chǎn)生都首先反映在奶產(chǎn)量的變化上，故在現(xiàn)有擠奶設(shè)施基礎(chǔ)之上增加測產(chǎn)和奶牛 RFID 識別系統(tǒng)，完成奶牛單產(chǎn)、奶牛溫度、奶牛電導(dǎo)率、奶牛體重的自動測試和記錄，并后傳云平臺；建立采食量和泌乳量的能量平衡校準機制；控制擠奶器自動脫杯；建立奶牛泌乳曲線和奶牛產(chǎn)量波動監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題及時預(yù)警、預(yù)報。在畜舍環(huán)境檢測環(huán)節(jié)上，在每個奶牛舍設(shè)置設(shè)備運行監(jiān)控傳感器，采集氣壓及設(shè)備在線情況并及時上傳云平臺。采集數(shù)據(jù)包括各工作人員的工作記錄、牛舍和奶廳溫度、濕度、空氣質(zhì)量等指標。實現(xiàn)27 奶牛精準化健康養(yǎng)殖，從而產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)達標的牛奶。圖 6—7 測產(chǎn)系統(tǒng)采集模塊 技術(shù)來源技術(shù)特點⑴將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入奶牛場精細養(yǎng)殖，綜合應(yīng)用無線射頻識別技術(shù)、無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S 技術(shù)、軟件工程技術(shù)，構(gòu)建了面向奶牛場以及奶牛個體的全方位數(shù)據(jù)采集物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對奶牛的疾病預(yù)警、 發(fā)情預(yù)報、飼料配方和投喂準確性等的實時監(jiān)控。⑵實現(xiàn)對奶牛養(yǎng)殖過程查詢分析、奶牛產(chǎn)奶量監(jiān)控、奶牛發(fā)情監(jiān)測、全日混合糧飼喂監(jiān)控、奶牛核心群選種選育管理。服務(wù)平臺適時給生產(chǎn)管理者反饋計算機分析處理結(jié)果，促使用戶做出正確決策，可以實現(xiàn)對奶牛養(yǎng)殖管理生產(chǎn)過程的可追溯監(jiān)管和對各項關(guān)鍵技術(shù)實施環(huán)節(jié)的監(jiān)控，使奶牛養(yǎng)殖更加規(guī)范，信息更加透明、易于查詢，提高奶牛場生產(chǎn)效率，提高生鮮奶的品質(zhì)。⑶牛場糞污無害化處理工藝采用格柵渠/集水池+ 固液分離機+ 混凝反應(yīng)池+初沉淀+中間水池+USR+溶氣氣浮+A/O+BBAF+混凝終沉+消毒工藝，在明確養(yǎng)殖廢水高有機、高氨氮、高磷 濃度特性基礎(chǔ)上28 設(shè)置專門處理單元；技術(shù)集成、一體式高效反應(yīng)器設(shè)備應(yīng)用，施工周期短、見效快。技術(shù)來源奶牛場大數(shù)據(jù)云平臺智能管理系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)來源于空間信息工程技術(shù)研究中心；畜禽養(yǎng)殖數(shù)字技術(shù)來源于銀川奧特信息技術(shù)股份；集約化牛場糞污無害化處理與資源利用技術(shù)來源于大連理工大學(xué)和加拿大農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)食品部萊斯布里奇研究中心。 設(shè)備購置方案 設(shè)備選擇的原則①購 置的儀 器設(shè)備必 須能夠滿足奶牛養(yǎng)殖數(shù)字化工作的實際需要。②儀 器設(shè)備 及軟件系 統(tǒng)技術(shù)應(yīng)先進、性能可靠。③注重性價比，在同等價格的儀器設(shè)備當中選擇性能最好的，在同樣性能的儀器設(shè)備當中選擇價格便宜的，以實現(xiàn)最好最高的性能價格比。④購 置儀器 設(shè)備時，必 須要選擇售后服務(wù)好和售后服務(wù)措施配套的，確保儀器設(shè)備一旦出現(xiàn)問題或發(fā)生故障，廠家應(yīng)該做到隨叫隨到，及時維修。同時，對儀器設(shè)備購置后的一些易損件的更換與一些常用耗材的采購，均要保證在儀器設(shè)備使用過程中的長期供給。 設(shè)備購置本項目的軟件開發(fā)及信息化設(shè)計依托空間信息工程技術(shù)研究中心，系統(tǒng)經(jīng)測試，效果較好。信息化設(shè)備在國內(nèi)已較成熟，性能較好，價格比進口設(shè)備低，操29 作、維護方便，售后服務(wù)良好，可以滿足本項目要求。因此儀器設(shè)備購置以國內(nèi)設(shè)備為主，部分設(shè)備采用進口設(shè)備。項目所購設(shè)備四部分：指揮控制中心設(shè)備：主要包括處理器、專用電腦、系統(tǒng)用 UPS及軟件管理系統(tǒng)。精準環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)備：主要包括環(huán)境檢測控制器、擠奶臺檢測器、草料監(jiān)測儀、集中控制器、環(huán)境監(jiān)測軟件等。精準飼喂系統(tǒng)：主要包括奶牛發(fā)情檢測系統(tǒng)、TMR 飼喂監(jiān)控系統(tǒng)、 擠奶廳測產(chǎn)系統(tǒng)、精準稱重系統(tǒng)等。無害化污糞處理系統(tǒng)：主要包括污糞收集系統(tǒng)（機械刮板機、堆糞場、 污糞清理車）及無害化污糞處理系統(tǒng)。第七章 建設(shè)內(nèi)容 建設(shè)選址本項目計劃在 6 個奶牛養(yǎng)殖場進行養(yǎng)殖數(shù)字化試點工作，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行改擴建，滿足項目建設(shè)目標。30 土質(zhì)良好，地下水位低，便于排水排廢，無積澇隱患；交通運輸便利，與交通主干道和居民距離在 5000 米以上，周邊無傳染源，符合動物防疫和環(huán)境衛(wèi)生要求；水電供應(yīng)充足，水質(zhì)符合衛(wèi)生標準，滿足奶牛養(yǎng)殖規(guī)模發(fā)展的需要。整個場區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)、生活及管理區(qū)、病牛隔離治療區(qū)和糞污處理區(qū)等不同功能區(qū)，場區(qū)內(nèi)植樹種草，實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境生態(tài)化。生活及管理區(qū)在養(yǎng)殖場的南部，生產(chǎn)區(qū)在中部，糞污處理區(qū)在北部，處于下風(fēng)向；病牛隔離治療區(qū)與管理區(qū)相鄰，在養(yǎng)殖區(qū)的西南角。場區(qū)建設(shè)條件較好，有建設(shè)控制中心和糞污處理廠的空地。整個場區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)、生活及管理區(qū)、病牛隔離治療區(qū)和糞污處理區(qū)等不同功能區(qū)，場區(qū)內(nèi)植樹種草，實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境生態(tài)化。生活及管理區(qū)在養(yǎng)殖場的北部，生產(chǎn)