物聯(lián)網(wǎng)人工智能在奶羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

文/李志才 孫志強(qiáng) 姜竹會(huì) 齊文娟

（1 山東省青島市畜禽良種有限公司；2 山東省濰坊市紫鳶乳業(yè)科技發(fā)展有限公司；3 山東省萊陽市譚格莊鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站；4 山東省青島市平安保險(xiǎn)有限公司）

在奶羊生產(chǎn)蓬勃發(fā)展的形勢(shì)下，物聯(lián)網(wǎng)人工智能成為改變奶羊生產(chǎn)業(yè)態(tài)，促進(jìn)科技進(jìn)步，向新的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)飼養(yǎng)：混合日糧，精準(zhǔn)飼喂；繁育：適時(shí)監(jiān)測(cè)，科學(xué)選配；擠奶：自動(dòng)計(jì)量，智能管理；疾病：自動(dòng)監(jiān)控，及時(shí)診治；分群：自動(dòng)稱重，智能分群；羊奶：溯源管理，智能管控等科技變革措施，提高生產(chǎn)性能，降低飼養(yǎng)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1 物聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)原理

通過無線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、地理定位技術(shù)、激光掃描技術(shù)等與各種傳感器等信息數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施，在奶羊生產(chǎn)的全過程、全方位、全體系，全面的感知和采集各種數(shù)據(jù)信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳遞至物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)的云計(jì)算中心，經(jīng)智能讀取、定位跟蹤、綜合分析和判斷定義等智能處理過程，向相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)奶羊生產(chǎn)智能設(shè)施、設(shè)備反饋指令數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)物與物，物與人之間的信息交流，科學(xué)規(guī)范地管理奶羊生產(chǎn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)人工智能功能模塊組成

物聯(lián)網(wǎng)人工智能，通過將無線網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID識(shí)別技術(shù)、二維碼技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，集成組合一體，形成具有八個(gè)智能管理功能模塊，完整的奶羊生產(chǎn)智能物聯(lián)系統(tǒng)，即混合日糧TMR飼喂智能管理模塊；機(jī)械擠奶與存儲(chǔ)智能管理模塊；自動(dòng)稱重、智能分欄管理模塊；發(fā)情監(jiān)控、繁育智能管理模塊；疾病防治智能管理模塊；養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控智能管理模塊；羊奶質(zhì)量溯源智能管理模塊和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)智能管理功能模塊。

3 奶羊生產(chǎn)智能管理模塊功能簡(jiǎn)介

在奶羊生產(chǎn)的過程中，各智能管理功能模塊，各自發(fā)揮不同的專項(xiàng)功能，其功能簡(jiǎn)介如下。

3.1 混合日糧（TMR）飼喂智能管理模塊

3.1.1 自動(dòng)制定TMR配方

根據(jù)不同的奶羊群體和營(yíng)養(yǎng)需要、各種飼草飼料的營(yíng)養(yǎng)含量與收儲(chǔ)價(jià)格，經(jīng)智能綜合分析計(jì)算，制定營(yíng)養(yǎng)達(dá)標(biāo)，飼喂效果好，經(jīng)濟(jì)成本低，性價(jià)比最優(yōu)的TMR配方。

3.1.2 智能加工TMR日糧

制作TMR日糧時(shí)，自動(dòng)稱重、攪拌、飼喂。通過RFID識(shí)別設(shè)備，精準(zhǔn)的為不同營(yíng)養(yǎng)需要的奶羊補(bǔ)充飼草飼料，如泌乳期奶羊可精準(zhǔn)定量補(bǔ)飼精飼料。

3.2 機(jī)械擠奶與存儲(chǔ)智能管理模塊

3.2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

在應(yīng)用智能擠奶專用軟件的基礎(chǔ)上，在機(jī)械擠奶設(shè)備上安裝RFID電子標(biāo)識(shí)感應(yīng)器和讀寫設(shè)備及感應(yīng)式泌乳自動(dòng)計(jì)量設(shè)備與數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)每只泌乳奶羊，自動(dòng)、準(zhǔn)確地采集泌乳數(shù)據(jù)，綜合分析泌乳羊日、周、月和全泌乳周期的泌乳狀況，并能自動(dòng)的經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送至智能模塊系統(tǒng)平臺(tái)中心。

每次泌乳羊進(jìn)入機(jī)械擠奶位置，擠奶設(shè)備自動(dòng)掃描泌乳奶羊的RFID電子標(biāo)簽，識(shí)別讀寫器能自動(dòng)識(shí)別每一只泌乳奶羊；每只泌乳羊的泌乳量也會(huì)自動(dòng)記錄并分析泌乳奶量變化，從而了解每只泌乳羊的產(chǎn)奶性能，顯示泌乳曲線與機(jī)體健康狀況。也可根據(jù)歷史泌乳記錄和泌乳羊群的整體泌乳狀況等數(shù)據(jù)信息預(yù)測(cè)制定牧場(chǎng)月度、季度產(chǎn)奶計(jì)劃，并能跟蹤檢查落實(shí)產(chǎn)奶計(jì)劃的實(shí)際完成情況。

3.2.2 羊奶智能冷藏存儲(chǔ)

擠出的生鮮羊乳過濾除雜、換熱降溫后，泵送至冷藏罐中0～4 ℃存儲(chǔ)。冷藏溫度超過4 ℃，冷藏罐內(nèi)置的自動(dòng)溫度控制報(bào)警器，通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳和記錄數(shù)據(jù)信息并向管理人員發(fā)出短信報(bào)警，提醒相關(guān)管理人員及時(shí)處置，防止發(fā)生因溫度過高造成羊奶質(zhì)量問題。

3.3 自動(dòng)稱重、智能分欄管理模塊

在奶羊通道上設(shè)置奶羊個(gè)體通道圍欄和分欄閘門與羊群區(qū)分圍欄。在奶羊個(gè)體通道圍欄上安裝RFID電子識(shí)別設(shè)備、奶羊體重自動(dòng)稱重設(shè)備和自動(dòng)分欄門禁設(shè)備。每只奶羊通過時(shí)均能自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)稱重和自動(dòng)分群，并將其數(shù)據(jù)信息經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)上傳至模塊系統(tǒng)平臺(tái)中心。

可在系統(tǒng)模塊設(shè)定奶羊分欄的技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)，當(dāng)奶羊經(jīng)過感應(yīng)識(shí)別系統(tǒng)時(shí)，符合分欄技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)的羊只，系統(tǒng)模塊控制設(shè)備就會(huì)發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)分欄門禁打開欄門，將羊只導(dǎo)入相應(yīng)的羊群圍欄，實(shí)現(xiàn)奶羊自動(dòng)分欄、分群。通過此方法也可找出需要特殊技術(shù)處理的羊只，方便進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)處理工作。

對(duì)奶羊定期或不定期的自動(dòng)稱重，系統(tǒng)模塊能根據(jù)奶羊稱重的數(shù)據(jù)，分析群體奶羊的飼養(yǎng)效果，每只奶羊的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，找出影響羊只體重原因。同時(shí)把機(jī)體狀況相對(duì)一致的奶羊分欄組群，以便采取精準(zhǔn)的生產(chǎn)管理措施。

自動(dòng)稱重智能分欄管理模塊可與系統(tǒng)模塊的奶羊信息登記、繁育管理、泌乳管理、疾病防治等智能管理模塊互聯(lián)，形成完整的羊只檔案信息數(shù)據(jù)庫，為奶羊生產(chǎn)管理提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的羊群結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)信息。

3.4 發(fā)情監(jiān)測(cè)繁育智能管理模塊

奶羊發(fā)情監(jiān)測(cè)采用無線傳感技術(shù)，給每只奶羊佩戴電子標(biāo)簽、計(jì)步器和感應(yīng)器等設(shè)施，具有羊只身份識(shí)別、活動(dòng)量記錄的功能。一般奶羊的每天正常的活動(dòng)步數(shù)是相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，但奶羊正常發(fā)情后，每天的活動(dòng)量會(huì)顯著增加。據(jù)此可測(cè)算擬定一個(gè)平均值參數(shù)作為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，用來做監(jiān)測(cè)奶羊的每天活動(dòng)量的依據(jù)。如某天某只奶羊的活動(dòng)量明顯增加，說明該奶羊可能發(fā)情了，智能實(shí)時(shí)通知繁育工作人員，找出發(fā)情奶羊進(jìn)行配種，并根據(jù)羊只的繁殖變化規(guī)律，智能提供奶羊發(fā)情、配種、妊檢、干奶、產(chǎn)羔等數(shù)據(jù)信息，適時(shí)的實(shí)施奶羊繁殖流程化智能管理計(jì)劃和跟蹤監(jiān)控這些計(jì)劃的落實(shí)狀況。同樣，對(duì)于活動(dòng)量明顯減少的奶羊，檢查是否因患有疾病而減少了活動(dòng)量。

3.5 疾病防治智能管理模塊

每天將奶羊群體發(fā)生的各種疾病，做好病歷登記，并將數(shù)據(jù)信息上傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息中心。系統(tǒng)功能模塊根據(jù)各種疾病的狀況，能智能化地反饋多種診治技術(shù)方案，供獸醫(yī)技術(shù)人員參考采用和制定落實(shí)奶羊疾病防治檢疫與免疫計(jì)劃。當(dāng)發(fā)生傳染疾病時(shí)，系統(tǒng)功能模塊不僅能及時(shí)上傳傳染疾病數(shù)據(jù)信息，還能及時(shí)向上級(jí)畜牧獸醫(yī)防疫部門報(bào)告相關(guān)疫病防治的數(shù)據(jù)信息，方便上級(jí)畜牧獸醫(yī)防疫部門隨時(shí)追蹤了解和檢查傳染疫病的防治狀況，并接受上級(jí)畜牧獸醫(yī)防疫部門的技術(shù)指導(dǎo)支持。

3.6 養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控智能管理模塊

3.6.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)奶羊生產(chǎn)環(huán)境溫度、濕度

通過溫度、濕度自動(dòng)探測(cè)設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)測(cè)和采集溫度、濕度數(shù)據(jù)信息，智能控制羊舍的進(jìn)風(fēng)和排氣，自動(dòng)調(diào)節(jié)羊舍的溫度、濕度和氣味，為奶羊生產(chǎn)創(chuàng)造適宜舒適的養(yǎng)殖環(huán)境。

3.6.2 視頻監(jiān)控養(yǎng)殖狀況

通過智能攝像儀，自動(dòng)采集視頻數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)反映奶羊生產(chǎn)的實(shí)際狀況。并將視頻影像數(shù)據(jù)信息上傳至模塊系統(tǒng)中心備存，以便隨時(shí)查看奶羊不同時(shí)間的養(yǎng)殖狀況，模塊系統(tǒng)也可對(duì)不法的人和事進(jìn)行記錄，供報(bào)警處理使用。

3.6.3 風(fēng)雨氣象預(yù)報(bào)預(yù)警

模塊系統(tǒng)能與氣象預(yù)報(bào)服務(wù)部門聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)奶羊放牧的地理位置，提前實(shí)時(shí)氣象預(yù)報(bào)，最大程度的減少風(fēng)雨等災(zāi)害氣象的影響。

3.7 產(chǎn)品質(zhì)量溯源智能管理模塊

3.7.1 查詢奶羊飼養(yǎng)狀況信息

可通過電子耳標(biāo)或電子項(xiàng)圈，查詢奶羊的飼養(yǎng)狀況數(shù)據(jù)信息。

3.7.2 查詢羊奶生產(chǎn)信息

根據(jù)羊奶產(chǎn)品溯源二維條碼，查詢羊奶生產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)信息。

3.7.3 查詢各種溯源信息

有關(guān)市場(chǎng)監(jiān)控部門可依據(jù)系統(tǒng)模塊的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，查詢牧場(chǎng)羊奶的生產(chǎn)質(zhì)量狀況。如羊奶在產(chǎn)銷的全程智能生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的控制下，生鮮羊乳在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售和配送的過程中，每個(gè)產(chǎn)銷環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，均可查詢，均可溯源，保障羊奶的質(zhì)量安全和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

3.8 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析智能管理模塊

實(shí)時(shí)記錄奶羊產(chǎn)奶過程中的各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，上傳系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)信息中心，能及時(shí)提供羊奶產(chǎn)量日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)；生產(chǎn)成本及飼料飼養(yǎng)效果分析；羊群分欄周轉(zhuǎn)等多維矩陣式圖示對(duì)比分析。可針對(duì)奶羊生產(chǎn)管理日常的奶羊發(fā)情配種、懷胎妊娠、干奶期飼養(yǎng)、分娩產(chǎn)羔、分群轉(zhuǎn)舍、藥浴驅(qū)蟲、疾病治療和檢疫免疫等工作事項(xiàng)，自動(dòng)的向有關(guān)技術(shù)、飼養(yǎng)等相關(guān)人員，發(fā)出工作內(nèi)容事項(xiàng)提示、異常特殊情況警示和重大安全問題警報(bào)。

4 推廣應(yīng)用基礎(chǔ)事項(xiàng)

4.1 簽訂科技支持服務(wù)協(xié)議

奶羊物聯(lián)網(wǎng)人工智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)，由智能管理軟件、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫和各種傳感器、RFID電子標(biāo)識(shí)等相關(guān)硬件設(shè)備設(shè)施組成，高新技術(shù)含量高，需專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)予以支持服務(wù)。因此，首先要利用第三方云服務(wù)平臺(tái)，建立奶羊生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，構(gòu)筑具有互聯(lián)網(wǎng)云特性的高效安全數(shù)據(jù)計(jì)算中心。

4.2 簽訂技術(shù)支持服務(wù)協(xié)議

與有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)科技支持服務(wù)單位簽訂協(xié)議，注冊(cè)登記后，取得系統(tǒng)數(shù)據(jù)空間平臺(tái)和系統(tǒng)及功能模塊的應(yīng)用權(quán)限，獲得能通過系統(tǒng)認(rèn)定和安全對(duì)接的電子標(biāo)簽與設(shè)備設(shè)施等。

4.3 建檔立案，配置設(shè)備

每只奶羊均需系統(tǒng)登記注冊(cè)，建立奶羊個(gè)體檔案，并給已登記注冊(cè)的奶羊佩戴電子耳標(biāo)或電子項(xiàng)圈無線傳感器和無線計(jì)步器，所有的奶羊均通過RFID技術(shù)與無線傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的智能讀寫設(shè)備連接，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的采集所有奶羊個(gè)體的各種數(shù)據(jù)信息，并上傳至物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫云計(jì)算中心平臺(tái)。經(jīng)系統(tǒng)智能管理軟件綜合分析計(jì)算處理，能對(duì)系統(tǒng)的各功能模塊與RFID設(shè)備設(shè)施，自動(dòng)反饋相應(yīng)的奶羊生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)信息，隨時(shí)隨地進(jìn)行奶羊生產(chǎn)智能管理。

5 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)人工智能的注意事項(xiàng)

5.1 轉(zhuǎn)變觀念，促進(jìn)發(fā)展

隨著時(shí)代的前進(jìn)，大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和云計(jì)算等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和普及應(yīng)用，人工智能逐漸深入畜牧業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，大大的提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。因此，跟上科技發(fā)展潮流，積極轉(zhuǎn)變觀念，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)，突破奶羊生產(chǎn)飼養(yǎng)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)化程度低，經(jīng)濟(jì)效益不高等制約瓶頸和難點(diǎn)，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)奶羊生產(chǎn)向信息化，智能化，現(xiàn)代化方向發(fā)展。

5.2 引進(jìn)人才，奠定基礎(chǔ)

人是第一生產(chǎn)要素，奶羊生產(chǎn)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)，也必須依靠專業(yè)科技人才實(shí)施落實(shí)。要在大力培養(yǎng)現(xiàn)有技術(shù)人才的基礎(chǔ)上，應(yīng)積極招聘引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能科技人才，讓智能專業(yè)科技人才做專業(yè)的事，負(fù)責(zé)奶羊智能化生產(chǎn)電腦網(wǎng)絡(luò)、智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)等設(shè)備設(shè)施的日常技術(shù)操作和管理維護(hù)工作，保障奶羊生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)智能化管理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5.3 因地制宜，實(shí)施計(jì)劃

推廣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)改造傳統(tǒng)奶羊養(yǎng)殖模式，部分奶羊牧場(chǎng)面臨著缺資金，缺人才，缺指導(dǎo)等實(shí)際困難。因此，需根據(jù)牧場(chǎng)的實(shí)際情況，制定實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)規(guī)劃，借助政府、社會(huì)等第三方物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，因地制宜的創(chuàng)造條件，分階段、分步驟、分目標(biāo)的落實(shí)措施，實(shí)施規(guī)劃，以科技創(chuàng)新促進(jìn)奶羊事業(yè)發(fā)展。