5G關鍵技術在我國現代生豬生產中的應用前景淺析

黃上上，張琦杰，裴 彤

（河南省畜牧總站（河南省畜牧業信息中心），河南 鄭州 450008）

“5G”是第五代移動電話行動通信標準的縮寫，也稱第五代移動通信技術。5G移動通信是前四代移動通信技術的總和，意味著更高的峰值速率、更加安全的數據傳輸、更廣泛的覆蓋范圍。5G 移動通信彌補了4G 中所存在的漏洞，其技術更加先進，能夠滿足當前人們對于網絡發展更高、更快的需求，是未來一段時間內發展的主流趨勢。

我國現代生豬生產正處在由傳統養殖向現代養殖轉型的關鍵時期，是走向自動化、高效化、信息化和智能化的一個過渡時期，無論是養豬觀念還是豬場建設理念都發生了根本性的變革，給國內的生豬市場帶來越來越多的挑戰和機遇。隨著養豬生產管理和技術研究的需要，真實、準確、可靠的豬場數據成為生產管理和育種技術進步必不可少的條件。以5G技術為核心的智能化養豬模式在數據收集、管理以及提高生產力等方面具有明顯優勢。通過5G技術，可以促進物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術與生豬生產行業信息化、智能化、智慧化深度融合，幫助豬場持續提高生產效率和管理效率。

1 5G移動通信的關鍵技術

近年來，世界各國都在努力開展5G 研發，5G 移動通信主要特征如下：①頻譜利用效率將會有所提高。在5G中，高頻段所具有的頻譜資源會被普遍應用，而且其應用效率將會大大提高，可以彌補4G 移動通信中頻譜短缺問題；②可靠性更加顯著。與4G 移動通信相比較，5G的可靠性遠遠超過4G，而且時延也大大縮短；③能源消耗降低。5G 移動通信中十分注重能源節約，并為此進行了專門的設計。5G移動通信的關鍵技術有以下6項。

1.1 同時同頻全雙工技術

所謂的同時同頻全雙工技術，顧名思義就是指在同一個信道上，在發送信號的同時也接收信號，實現兩個方向的同時操作。簡單一點來說，就是指將以往通信雙工節點中存在的干擾屏蔽，然后在利用信號機發射信號的同時接收信號，通過同時的操作來提高頻譜效率，此技術和傳統技術相比較，更加先進，而且工作效率也更高。

1.2 密集網絡技術

5G 移動通信所能提供的流量將會是4G 移動通信的千倍以上，而實現此目標主要依靠的就是密集網絡技術，此技術包含以下兩方面內容：①在宏基站的外部設置很多的天線，這樣就可以進一步地拓寬室外空間；②需要在室外布置很多的密集網絡。這些密集網絡所能產生的信噪比增益將會更加的客觀，同時此方面也是密集網絡充分發揮其作用的核心。密集網絡技術的應用可以增加5G移動通信的優勢，提高其靈活性，增加其覆蓋面積。

1.3 多天線傳輸技術

所謂的多天線傳輸技術，就是指在使用有源天線來進行列陣，然后與毫米波聯系起來，之后就可以有效提高天線的覆蓋面積以及性能，就目前的情況來看，只要提高其覆蓋能力，就可達到節約能源的目標。

1.4 新型網絡架構技術

在人們對于網絡要求不斷改變的過程中，5G 移動通信中的新型網絡架構技術就是因為未來可能產生的業務需要所出現的技術，此技術在應用中具有低時延以及低成本等多項優點。在此技術中，云架構是主要的入網架構，相關人員將對云架構進行研究。

1.5 智能化技術

在5G移動通信網絡中，云計算是其中不可缺少的網絡之一，此網絡中包含的大型服務器是其主要構成，而此構成和基站進行連接采用的方式是交換機網絡。另外，在宏基站眾多特點中，云計算存儲功能是十分突出的一個特點，利用此功能可以存儲很多的大數據，并且對這些數據進行及時的處理，而且因為基站的規模比較大，數量十分可觀，所以能夠開展將頻段進行劃分，然后開展不同的業務。

1.6 設備間直接通信技術

在傳統的移動通信中，采用的是以小區為單位進行網絡覆蓋的方式，此方式在應用過程中不是十分靈活，而且在大流量趨勢快速發展的情況下，此種傳統的網絡模式也已經逐漸地被淘汰，采用設備間直接通信技術是非常有必要的。設備間直接通信技術就是指各通信設備之間可以進行直接的通信，不需要有中間載體，這樣新型的通信技術有效提高了通信效率，并保證了通信質量，而且消耗的能源也比較少。

2 5G關鍵技術在我國現代生豬生產中的應用前景

5G作為第五代移動通信技術，性能更強，支持超高速率、超低時延、超大連接的應用場景。對于一個布滿各類傳感器和智能設備的新型智慧化豬場來說，5G 能幫助豬場把智能分布到各類終端上去，實現毫秒級交互。總體來看，5G 在我國的現代生豬生產中的應用背景可以歸納為以下幾大方向。

2.1 養豬場環境監控方向

對于養豬業來說，其生產主要受養殖品種、喂食飼料種類和質量、疫病、生長環境和管理水平等因素的影響。其中環境因素所起的作用尤為重要，約占20%～30%的比重。為了能讓生豬更快地生長，只有創造良好的生存和生產條件，才能達到投入飼料少、獲取數量多、豬肉質量好的效果。

養豬場環境主要包括：二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫度、濕度、光照強度、氣壓、噪聲及粉塵等。二氧化碳、氨氣、硫化氫、粉塵等氣體的增加會導致豬群發生疫情；空氣溫度和濕度、光照強度、氣壓影響著豬的生長與繁殖性能；密度、溫度、濕度、通風換氣則影響著豬生長發育的速度。對這些因素進行監測和自動報警，能幫助管理員及時采取應對措施。

以“5G+物聯網”為基礎，使各種自動調節設備與物聯網相連，實現養豬場環境（包括光照、溫濕度等）的集中、遠程、聯動控制。當豬舍內光照度、溫度不在正常設定范圍時，可遠程控制開啟或關閉天窗獲取光照與溫度，也可實時風機散熱；當濕度不夠時，則可打開水簾，增加濕度。當室外溫度過高時，空氣通過濕簾過濾，再進入豬舍時溫度便可大幅度降低，然后通過風機排出舍外，進而形成空氣流通。

2.2 豬只監控方向

2.2.1 豬只健康狀況監控

5G 基本可以做到實時傳輸，基于這一點就能以電子耳標等形式在豬只身上放上檢測器，可以實時監控豬只體溫、進食情況、發情情況以及體內細菌群的健康狀況；當母豬出現發情、分娩等關鍵情況時，會通過手機或電腦發出預警提示，以便工作人員及時處理；智能攝像頭設備讓工作人員可以隨時查看豬舍的實時情況；通過大數據比對，提早發現疾病，甚至會根據周圍豬場發生的疫病情況，及時向豬場管理端報警，把損失降到最低。

2.2.2 智能化精準飼喂

智能化精準飼喂主要研究飼喂數據統計的全自動運算和耳標識別系統對進食的豬只進行自動識別。豬只佩戴電子耳標，由耳標讀取設備進行讀取，來判斷豬只的身份，傳輸給計算機，同時由稱重傳感器傳輸給計算機計算該豬的體質量，管理者只需設定該豬只的基本信息，系統就會根據終端獲取的數據（耳標號、體質量）計算出該豬當天需要的進食量，然后該數據分時間傳輸給飼喂設備為該豬下料。

通過對豬只的監控，系統可以分析出豬只體內的營養狀況，大數據比對之后，可以及時向養豬人反饋飼料的改進計劃。從飲食、飲水、豬只日常行為等方面提前預防疾病的發生并且給豬只提供優良的生長環境，提高養殖效益。

2.3 生產數據管理分析方向

由5G 支撐的物聯網設備，將實現對豬場生產數據的智能化采集。會對這些數據進行自動整合，生成豬場的生產力分析、對標分析、PSY分析等數據報告，讓豬場的數據管理更加全面，幫助豬場及時發現生產管理方面的問題，隨時做出調整；游戲化的養豬模式、任務的制定與派發、智能提醒等操作讓豬場的過程管理更加及時高效；而視頻看豬、一鍵拍照看豬病、單據識別、環境傳感設備更是把智能化的工作方式帶到了傳統的養豬業里。

2.4 生豬質量安全追溯方向

一套完整的質量安全追溯體系，可以記錄產品的生產、銷售、流通甚至消費領域各個方面的信息，溯源標識相當于食品的“出生證”。溯源系統的增值價值之一就是對于終端用戶數據實現自動采集，完成大數據的匯總和分析，建立用戶畫像，為企業產品升級、營銷活動提供更加科學的數據依據。在品牌銷售和推廣方面，溯源可以充分利用互聯網的影響力以及傳播力量，通過售出的產品對企業品牌進行宣傳和推廣。

采用先進的人工智能AI 識別技術和區塊鏈加5G 技術，依托“互聯網+物聯網+云平臺+大數據”的先進技術架構，可以打破生豬質量追溯體系資金投入大、覆蓋環節少、標準不統一的困境，安全有效地連接規模養豬場、屠宰企業和超市，實現每個環節全程監控，為生豬產品質量安全提供強有力的保障，維護消費者對產品情況的知情權，同時有效地減少食源性疾病的發生。

“5G+現代生豬生產”是養豬業未來發展的方向，它極大地提高了生豬生產的自動化水平，改變了以往費時費力的傳統養殖方式。結合物聯網技術，可以實現用少數幾位工作人員就能管理整個豬場，在很大程度上減少養豬企業對人工的依賴，降低人工成本，提高生產效率，避免損失的發生。這些都推動了養豬業朝著規模化方向發展，向著科學養豬、智慧養豬的方向發展，從而實現生豬產業全產業鏈的可持續發展。□