樓房式肉食綜合體智能管理系統

張定安，李松范，趙興華，張 賓，杜世泰，張學平，李 青，楊 靜

(1.南陽市內鄉縣動物衛生監督所，河南 內鄉 474350；2.南陽市內鄉縣動物疫病預防控制中心，河南 內鄉 474350；3.南陽市內鄉縣瓦亭鎮農業服務中心，河南 內鄉 474350)

0 引言

非洲豬瘟疫情以來，隨著國家一系列政策措施的出臺，全國生豬繁育體系、生產屠宰加工體系等產業建設發生了重大變革，各類產業資源將快速整合，人工智能與行業大數據將進行深度挖掘與運用，我國生豬生產面臨著千載難遇的機遇和挑戰。“樓房式肉食產業綜合體”這一全新概念迅速由理論名詞變成現實。河南省南陽市內鄉縣樓房式肉食綜合體的誕生，尤其是其飼料供應系統，預示著我國生豬產業大數據時代即將到來，基本確定現代畜牧業特別是生豬產業發展新走向[1-2]。

1 項目基本情況

1.1 項目概況

項目位于河南省南陽市內鄉縣湍東鎮董堂村，占地180 hm2，總投資50億元，計劃建設養殖區、飼料廠、食品加工廠、屠宰廠、星級職工宿舍、無害化處理廠、有機肥廠和污水處理廠等多個區域。項目建成后，年產飼料72萬t，年生豬出欄210萬頭，生豬屠宰、肉食品加工能力210萬頭。

1.2 養殖布局與建設

綜合體養殖區域共7排，每排3棟，共21棟，采用鋼筋混凝土框架結構建設，240磚外墻，屋面保溫板+防水樓板，外墻和屋面考慮保溫隔熱。每區域管理30萬頭的生產規模，自上而下分別是母豬養殖區、配懷區、分娩區、保育舍和育肥舍，同時配備有隔離舍、后備舍等。每棟樓功能齊全，基礎母豬群約為4 000頭，即年產10萬頭的全線生豬生產場。采用周批次生產調度，同時根據需要種公豬站需配備有生產能力公豬160頭/月，基本可保障綜合體生產需要。受非洲豬瘟影響，各區域生物安全防疫，各區之間設置有必備的人物車輛消毒等防疫體系。樓房豬舍除了需注意平面的交叉防疫，還需重視垂直上下的防疫，增加電梯和樓梯，分別用于人員、進豬和出豬的上下。在飼料加工區和肉食加工區與之相配套的是物流園、公路港、鐵路港和其他相關產業項目。該綜合體樓房式養豬占地面積相當于平房豬場的1/4，投入成本稍高，為1.2萬元/頭，但由于使用年限不同，把土地成本、土建成本分攤，兩者成本相當，但極大地節約了耕地，同時由于集中，更方便后期糞污治理和其他管理[1]。

2 項目設計

內鄉縣樓房肉食綜合體項目以大數據應用集成為基礎，開發出高度智能化的新型應用平臺。從生豬飼料生產到豬肉產品生產，綜合體各個環節和生豬各項生理指標都會得到有效監控。平臺與設立和牧原集團總部大數據中心相連，能夠與國內先進畜牧大數據平臺合作，對生豬生產進行全方位指導，真正做到“云端”上的生豬養殖。

2.1 智能環控通風系統

通風系統采用垂直通風模式，并引入空氣過濾、中央空調和集中除臭模式。整棟豬舍的廢氣通過煙囪收集到頂部，再通過中央除臭系統集中除臭，做到對排出的臭氣適時監控。每兩排之間，夏季采用隧道式通風，冬季采用管道通風模式。采用玻璃鋼風機，配置圍閉噴淋除臭系統，減少臭氣擾民。智能環控通風系統可使廢氣集中處理排放，達到不擾民目的。

在豬舍內部采用牧原研制的空氣全過濾的“三防智能豬舍”，全面推廣高效空氣過濾系統，在豬舍進風口設置三級空氣過濾系統，在母豬豬舍全面推廣布道空氣過濾系統，前端過濾防疫病，后端過濾除臭、分解大分子物質，把空氣中顆粒物濃度降下來，把臭氣控制在幾米范圍內，從而實現防病、防臭和防非瘟的有機統一。

2.2 智能飼喂系統

綜合體采用智能飼喂系統，由大數據控制中心控制氣動送料系統，從飼料生產區輸送到中轉倉群，由氣動送料系統送到豬舍料塔，料塔通過鏈盤輸送到豬舍每個欄位。同時針對綜合體生豬獨特的生態環境(生豬就地生產、就地屠宰，避免了由于生豬長途跋涉所需的裝豬、運豬、卸豬、恢復體能和宰前觀察等系列過程，生豬飼養時只要達到生豬宰前狀態即可)，可根據豬舍保潔、控溫和控濕等方面生存環境，開發新的生豬營養配方，從小環境的改善和飼料配方的改進上減少水的使用量和生豬尿液的產生量，既減少生產成本，又控制了糞便產生，從而做到糞污減量化生產和源頭控制[3]。

2.3 智能清糞系統

綜合體清糞模式以機械刮糞和液泡糞為主，內部采用機器人清糞，一般配懷分娩舍、保育舍采用液泡糞，育肥舍采用V型刮糞。液泡糞糞溝深度1 m左右，為減少糞溝承重和防滲壓力，排污高度達到300 mm會自動排走。糞污通過排糞罐進行3級分離，干糞制作有機肥，污水通過管道進入水處理區，再進入污水凈化系統，進行重水回收利用[1，4]。

2.4 其他智能識別系統

綜合體通過全區域5G覆蓋智能化系統和應用平臺對溫控、供水、供暖、供電、養殖廢棄物處理和豬人物周轉等方面進行智能化管理，依靠AI音視頻分析、無人駕駛、智能調度和設備互聯等技術應用，通過大數據分析，進行AI圖像估重、異常狀態報警、豬群聲音識別和機器人協同作業等智能化應用，如智能查情器、誘情機器人的運用，可實時監控母豬情況，提高配種效率和成功率，最終實現整個生產智能化。

2.5 智能中水回用系統

中水回用是將生活污水、生產廢水集中處理后，達到一定標準回用于綠化澆灌、車輛沖洗和道路沖洗等，從而達到節約用水的目的，其出水水質達到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》中城市雜用水類標準。處理后中水用于沖廁、道路清掃、消防、綠化和車輛沖洗等。

在生產中，中水回用技術比較成熟，經試驗實測，養殖污水和屠宰加工廢水經固液分離后通過管道輸送至地埋式升流厭氧反應器進行高效厭氧發酵腐熟，產生的沼液經(AO)缺氧-好氧、沉淀、MBR超濾和消毒滅菌后可100%回用于豬舍噴淋降溫、排風除臭、豬舍刷圈、場區綠化和場內消毒。

2.6 智能生豬屠宰加工系統

綜合體根據自身需求，引進先進的生豬屠宰生產線，采用先進的智能屠宰管理系統。年屠宰生豬210萬頭肉食品的加工生產線，每天可將100車豬肉及豬肉產品銷售到全國各地。

3 項目特點

3.1 設計布局板塊化特征明顯

板塊化是綜合體明顯特征。公豬站、養殖區、飼料加工區、食品加工區、屠宰區、無害化處理廠、有機肥廠、污水處理廠、星級職工宿舍、生活區和行政辦公區在設計布局上，都進行了嚴格科學的劃分。人、豬、物、料等均有專用通道，每層樓之間生產管理嚴格區分，不存在交叉感染，類似獨立豬場，各自管理、各自運行，又類似一個個生產車間，分工生產，密切協作。外圍道路專用化并結構性區分洗消室及飼料道路、人員進場道路、出豬道路、物料通道和污水廠道路，為非洲豬瘟防控提供了堅實的物質基礎和強大的保供給能力。

3.2 污染防治潔凈化生產空前

綜合體通過完備的智能環控通風系統、空氣過濾系統、智能清糞系統、糞污處理系統、智能飼喂系統、智能除臭系統、智能中水回用系統、智能生豬屠宰加工系統、可使尿糞無水化有機肥處理、廢氣潔凈化處理及有機物和垃圾物無害化處理，廢氣集中處理排放，可較好地避免養豬加工帶來的環境污染問題，使整個綜合體達到潔凈化生產。通過尿糞無水化有機肥處理、廢氣(臭氣)潔凈化處理及有機物和垃圾物的無害化處理，最大程度避免了養豬生產、屠宰加工造成的水污染、大氣污染和土地污染問題[5]。

3.3 疫病防控網格化管理空前

綜合體最大的風險是疫病防控。板塊化的布局、分層獨立飼養、密集的洗消中心、眾多的消毒通道、消毒室和各類機器人的操作都使疫病防控做到網格化管理，最大限度降低疫病感染風險。每層樓房形成一個獨立的集約化養殖豬場，每層間具有獨立性與封閉性，可避免人員、物資和豬只在高樓內各層間的交叉流動，每層豬舍形成獨立封閉的生物防控系統，可有效阻斷層與層之間疾病傳播，避免老鼠、蚊蠅和鳥類等進入帶來的疾病傳播風險。機器人的使用不僅可以提高工作效率，而且可以確保養殖生物安全。此外，自繁培育式養殖也能夠降低外引種帶來的風險。綜合體棟與棟、層與層、間與間之間完全獨立設計，可更好阻斷交叉感染，使疫病防控網格化管理做到了極致[5-6]。

3.4 食品安全全程化監管追溯

從運糧到調肉，全程可視化操作，可追溯管理，保障了“舌尖上的安全”，便于全程監管。每天發往全國各地的100車豬肉及豬肉產品全程曝光于監管人員眼下。食品安全問題一直備受關注，未來市場需求也會越來越趨向于“健康安全美味肉”，綜合體的無臭無污染養殖環境和就地屠宰加工能夠生產出更健康的“無抗肉”，同時智能系統的應用實現了肉食品從綜合體到餐桌全過程數據的有效追溯，利于食品安全管控，讓消費者吃肉更放心。人們吃進嘴里的每一塊肉，綜合體都做好了為它負責的準備，可隨時監管、隨時追溯[7]。

3.5 飼料管理精準化投入

通過牧原公司智能化平臺飼料管理系統對飼料從原料采購、飼料加工、飼料運輸和自動化飼喂全過程的控制和記錄，有效保證了生豬飼料的質量和安全。在飼料配方上采用凈能評估體系，與消化能評估體系、代謝能評估體系相比，能更準確地計算出動物的特定營養需求量。公司采用凈能評估體系和真可消化氨基酸模式，精準衡量配方中有效蛋白質的含量，設計出最低蛋白日糧配方，提高了飼料的消化利用率，降低了飼料成本。同時采用階段性營養配方技術，根據生豬類型及不同的生長階段，制定了精準的營養標準，運用析因法對不同階段豬群建立營養需要動態模型，研制了專門的飼料配方。通過對綜合體生豬獨特的生態環境，可根據豬舍保潔、控溫和控濕等方面生存環境，開發新的生豬營養配方[8-9]。

4 項目建設必要性

4.1 內在要求

南陽市人大副主任、內鄉縣委書記李長江曾說“牧原樓房式生豬肉食綜合體項目開工，標志著牧原集團全面融入內鄉經濟社會發展全局又開啟了新起點，牧原集團已經成為驅動縣域發展的主要力量之一，內鄉進入了爭當區域發展領跑者的新階段。”這段話揭示了綜合體項目對內鄉縣的重要意義。

2020年8月4日，牧原下游供應鏈企業管理研討會在牧原集團南陽總部召開。內鄉縣縣長楊曙光就如何助推牧原供應鏈、產業鏈和價值鏈進一步完善、提升；如何助推牧原數字化轉型邁入更高水平，助力牧原向國際化邁進，進而帶動縣域經濟高質量發展；如何打造畜牧物流供應鏈生態、大型物流如何借力供應鏈金融實現可持續發展等，和與會人員進行了廣泛交流和溝通。楊曙光認為，供應鏈金融是縣域治理的重大課題、民營企業面向未來的重大課題和產業轉型升級的重大課題。牧原集團要通過加強下游農牧企業產業集聚，實現水平整合；要通過打造種養循環體系，建設生豬擴繁、育種、博物館、職教園區和會展中心等，實現垂直整合；通過數字化、平臺化和信息化，注重品牌傳播，認真研究大數據營銷，加強管理，提升服務，實現高速跨越發展。政府各職能部門要聯合牧原加大下游企業招商力度，同時提供金融、財稅、土地和水電等要素保障，聘請專家為肉食物流園功能分區提供智力支持。下一步工作中，以“數字化轉型”為手段，以“內鄉縣打造全國生豬生產第一縣戰略目標”為契機，抓住發展機遇，加強供應鏈金融能力建設，強化數據驅動下的創新能力、服務能力和管理能力，幫助牧原邁進發展快車道，更好地服務縣域經濟發展。

2020年8月14日，內鄉縣簽約設立縣域經濟高質量發展基金，擬定規模5.02億元，擬重點圍繞以牧原集團為代表的飼料加工、生豬養殖、屠宰加工、環保處理和“種養加”一系列生豬產業發展體系進行投資，并帶動與之相配套的農牧裝備、生態農業和公益事業等項目建設，實現強縣與富民有機統一，經濟發展與民生改善有機結合，助力實現內鄉縣域經濟高質量發展。內鄉縣域經濟高質量發展投資基金由省、市、縣3級國有平臺公司，攜手牧原集團聯動發起，將助推牧原集團由資本輸入型企業向資本輸出型平臺企業發展，充分發揮金融賦能綜合效益，對以牧原集團為核心的產業鏈企業，增加金融供給并發揮增值、擴散效應。一是將進一步創新縣域發展模式，通過多方資本參與驅動，延伸上下游產業鏈，創新大農業市場研究+投行+投資的“3+模式”，整合集聚多方資源和智力，培育并發展壯大縣域產業集群。二是將進一步豐富增添區域性金融高地新內涵、新動力。三是將進一步推動形成完善現代豬產業生態圈，通過基金等對牧原上下游產業鏈企業多元賦能培育，對產業鏈進行垂直整合和水平整合，加速其持續更新迭代新技術，提高其交易、生產和物流等效率，進一步充實完善縣域現代豬產業生態圈。四是將進一步助力縣域經濟社會實現高質量發展，通過基金發展構建產業聯盟帶動機制，以種養循環、數字農業、撤村并點、高標準農田、田園綜合體及運輸合作社等項目為載體，進一步培育縣域三產融合新生態，推動縣域鄉村全面振興，推動縣域經濟社會實現高質量發展、縣域治理“三起來”再上新臺階。

內鄉縣和牧原公司已形成水乳交融關系，政企深度融合，共謀發展大業。“牧原興，則內鄉興”已成為當地領導共識，作為曾經的豫西南經濟洼地，需要牧原這樣的大企業投資，需要從傳統的工業小縣跨越到大數據時代，這得益于當地執政者敏銳的經濟頭腦和牧原公司的深水區探索。因此，綜合體落地內鄉,是內鄉加快發展現代畜牧業、促進全縣經濟高質量發展的戰略選擇和必然要求[10]。

4.2 外在要求

改革開放以來，我國畜牧業快速發展，綜合生產能力明顯增強，但在當前全面建成小康社會的決勝階段，畜牧業也進入了轉型升級的關鍵期、爬坡期。當前，畜牧業發展呈現出3個顯著變化。一是畜牧業發展總體質量還不高，在區域布局、生產結構和生態環保等方面不平衡、不充分問題仍然較多，產業發展亟待轉型升級。二是有大批農民擴大養殖規模成為養殖大戶，將畜牧生產由副業變為主業，而且有更多的社會業主投資興辦規模養殖場，將畜牧業變為資本聚集和充滿競爭的全新領域。三是畜禽產品在國內市場均已經告別緊缺年代，和一般工業品一樣由賣方市場轉入買方市場。同時，隨著人們生活水平的提高、恩格爾系數的不斷降低，畜禽產品的價格彈性還將進一步弱化，這就要求有條件的地方必須發展現代畜牧業。從牧原的發展歷程看，牧原大部分新技術都是在內鄉先行試點而成的，時代要求現代畜牧業大踏步發展，外界環境及內在變化倒逼企業居安思危，因此在非洲豬瘟當下的國家政策機遇期，內鄉和牧原抓住機會，發展現代生豬產業，做足上下游產業鏈，垂直整合資源，使綜合體項目這一投資50億元的項目僅用6 d時間落地內鄉。國際市場畜產品的準入門檻越來越高，對生豬而言，傳統的消費習慣和龐大的生產需求，要求快速發展現代化生豬產業，保證生豬產業安全。因此，內鄉縣樓房肉食產業綜合體成為提高我國生豬生產現代化程度和生豬質量安全水平的標志事件，是生豬產業參與國際市場競爭、占據國內市場的緊迫要求，外在環境及日益激烈的畜產品國際競爭要求加快發展樓房式肉食產業綜合體[10]。

5 項目建設創新性

5.1 我國生豬產業機械化成果的集中體現

黨的十九大以來，黨中央提出要以新的發展理念引領現代農業發展，大力推進農業結構性改革，加快轉變農業發展方式，著力拉長農業這條“四化同步”的短腿，補齊農村這塊全面小康的短板，不斷開創農業農村發展新局面。加快發展現代畜牧業已經成為農業經濟持續健康發展的戰略選擇和必然要求。內鄉縣樓房式肉食綜合體的建設順應了這一時代要求，牧原各項先進設施工藝在綜合體集中運用，集中展現了我國生豬產業的生產標準化，成為“品種優良化、設施現代化、防疫規范化、糞污資源化、產品安全化”的轉型升級示范，也成為我國生豬產業機械化水平的集中體現。項目可引導其他大型養殖場加快物聯網、大數據等現代技術應用，不斷提升智能化、信息化水平；引導中型養殖場逐步普及智能化環境控制、自動化喂料和機械化清糞等設施設備；引導小型養殖場和家庭牧場強化防疫和糞污處理等基礎設施建設和制度建設。

5.2 我國生豬產業智能化運用的具體實踐

隨著我國生豬養殖標準化、機械化和信息化的快速發展，人工智能技術迅速向生豬養殖巨頭企業滲透和應用。生豬生產智能化是指由人、養殖裝備及生產管理構成的生豬產業體系的整體運轉描述，既有社會智能化的共性，又有鮮明的行業特色。從養殖裝備、管理平臺和銷售終端等多方位、全領域進行升級、換代和重塑，以形成人機一體、智能主導和云平臺綜合運用的生豬養殖新體系。隨著以人工智能、生物基因、新材料和新能源等為代表的顛覆性前沿科學技術的快速發展，人類社會發展正在由信息化社會向智能化社會躍變，生豬生產智能化是生豬養殖信息化的繼承和發展，是生豬產業機械化、信息化發展到一定水平的產物，必將引領生豬養殖革命潮流，成為當前生豬養殖的新方向，成為未來參與國內國際市場競爭的制高點。

內鄉牧原肉食產業綜合體項目不但實現了技術的創新和融合，更實現了生產模式的突破和升級，它改變了人們的思維視野，實現了養殖裝備與人的物理脫離，實現高度融合。隨著人工智能呈現出井噴式發展趨勢，基于大數據、云計算等技術群，將促使人與養殖裝備實現物理脫離，最終人機協同，實現養豬生產高度智能化、養殖管理決策精準化，在未來的競爭中立于不敗之地。而上述成果的運用全部都是我國生豬產業智能化研究的最新成果，這得益于牧原和全國知名高校、科研機構如西湖大學的長期合作，使得牧原獲得全國最先進的生豬產業智能化成果成為可能，因此綜合體也自然而然成為我國生豬產業智能化運用的具體實踐者和先行者，標志著我國生豬養殖智能化走向成熟，成為生豬產業智能化發展的新趨勢和新方向。

5.3 我國生豬產業數字化經濟的探索開始

相比于傳統小數據，大數據特點就是Volume(大量)、Variety(多樣)、Velocity(高速)和Value(價值)。它的最大價值在于通過從大量不相關的各種類型的數據中，挖掘出對未來趨勢與模式預測分析有價值的數據，并通過機器學習方法、人工智能方法或數據挖掘方法深度分析，發現新規律和新知識，并運用于各個領域，從而最終達到改善社會治理、提高生產效率和推進科學研究的效果。在大數據時代，每個人都會享受到大數據所帶來的便利。隨著大數據和產業變革加速發展，信息技術和制造業融合成為實體經濟轉型的重要抓手。為此，國家提出了圍繞加快推進產業數字化轉型，培育新業態新模式的發展方向：培育面向工業、農業、交通和物流等領域的產業平臺化發展生態，帶動產業鏈上下游數字化轉型；建立政府—金融機構—平臺—中小微企業聯動機制，幫助中小微企業“上云用數賦智”；打造跨越物理邊界的“虛擬”產業園和產業集群，推動訂單、產能和渠道等信息共享；發展基于新技術的“無人經濟”，支持建設智能工廠，發展智慧農業，支持建設自動駕駛、自動裝卸堆存和無人配送等技術應用基礎設施。

鑒于此，內鄉牧原肉食產業綜合體項目建立了大數據分析中心，隨后和內鄉縣政府合作建立了內鄉縣現代豬產業數字化供應鏈金融服務項目。項目通過數字化系統進行管理和服務，把政府各個部門的數據統一到一個平臺，打造區域數據化，通過數據資源引領縣域發展。通過生豬產業鏈數字化服務項目的建設，做實產業鏈基礎，全面打通生豬產業鏈，形成穩健的產業生態鏈；經過創新引領、科技植入、數字驅動和金融賦能，提升生豬產業鏈價值，打造全國現代豬產業第1縣。在此基礎上，內鄉縣加快推進內鄉數字化供應鏈金融建設，規劃了“數字內鄉”“云上內鄉”基礎建設項目，將會隨著數字化金融的全面啟動驅動整個縣域發展數字化的進程。內鄉縣政府充分發揮金融撬動作用，不斷豐富完善金融供應鏈，充分運用區塊鏈技術，對生豬養殖龍頭企業及上下游供應商提供金融鏈服務，先后開發出眾多個性化的貸款產品，實行資金封閉運行，實現了核心企業、供應商和銀行等多方共贏。依靠“龍頭企業+園區平臺+政務服務+金融服務”模式的獨特優勢，招商引資，吸引生豬養殖上游企業入駐。整合多方資源，建設農牧裝備孵化園和產業園，形成了全國最完整的農牧裝備產業集群，顯著支撐了內鄉縣生豬產業持續做大做強。2020年4月以來，僅牧原集團供應鏈企業就有1 627家在內鄉注冊落戶。目前，牧原集團生豬產業鏈數字化服務管理平臺、內鄉縣農商銀行生豬產業鏈金融服務平臺、內鄉縣金融信用大數據平臺3個大數據平臺正在建設之中。在此基礎上，牧原公司將從下游供應鏈品控管理、優化算法和大數據分析等方面，對生豬供應鏈內涵進行豐富和完善，并引領生豬產業鏈發展方向。牧原公司通過綜合體實踐，將成為我國生豬產業數字化經濟的探索者，標志著生豬養殖大數據時代的來臨，具有風向標意義。

6 結束語

通過對內鄉縣樓房式肉食綜合體項目背景、建設情況、設計分析、智能化運用及其特點進行分析，初步揭示了內鄉現代生豬產業新走向。內鄉生豬產業已從要素驅動向創新驅動跨越，生豬生產已邁步向高質量方向發展，從而帶動內鄉經濟快速提高，對全國來說，內鄉縣樓房式肉食綜合體是我國生豬產業智能化運用的具體實踐者和數字化經濟的發端探索者。