人工智能技術(shù)在養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用

陳楷文

摘要：人工智能技術(shù)是新興科學(xué)技術(shù)革命和畜牧產(chǎn)業(yè)革命的重要新生力量，在實現(xiàn)畜牧產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、信息化、智慧化過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。人工智能畜牧技術(shù)的廣泛應(yīng)用為養(yǎng)殖端的疾病預(yù)防、精準(zhǔn)治療、精準(zhǔn)營養(yǎng)、生物安全防控、智能稱重等重大核心難題的解決提供新思路，必將成為推動畜牧業(yè)走向現(xiàn)代化的有力助推器。借助關(guān)鍵AI技術(shù)的普遍應(yīng)用，實現(xiàn)畜牧全產(chǎn)業(yè)鏈的精細(xì)化、安全化、自動化、智能化、數(shù)字化，帶動畜牧產(chǎn)業(yè)整體管理水平提升，將成為推動智慧畜牧業(yè)發(fā)展的有效途徑。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；畜牧養(yǎng)殖；信息化

我國是畜牧業(yè)大國，畜牧總量常年位居世界前列，其發(fā)展在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。作為農(nóng)業(yè)的重要組成部分，畜牧業(yè)已經(jīng)具備了比較充足的生產(chǎn)能力和比較完善的質(zhì)量安全保障體系。與世界畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國畜牧業(yè)信息化的理論水平和實際應(yīng)用比例均不高，畜牧業(yè)從飼養(yǎng)管理到加工銷售等環(huán)節(jié)都需要更高、更科學(xué)的管理水平。規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖場的增加給畜牧業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時，也帶來了一系列新的問題，如飼養(yǎng)密度增加、養(yǎng)殖環(huán)境變差、疾病頻發(fā)等。人工智能技術(shù)正逐步滲透到各行各業(yè)，其中，畜牧養(yǎng)殖業(yè)亦受其深遠(yuǎn)影響，由傳統(tǒng)粗放型向信息化、智能化轉(zhuǎn)型升級，人工智能技術(shù)不但促進(jìn)了數(shù)字技術(shù)與畜牧養(yǎng)殖業(yè)技術(shù)深度融合，而且加大了數(shù)字化智能在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，對順利推動畜牧養(yǎng)殖業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖業(yè)高水平高質(zhì)量發(fā)展等具有重要意義，同時為畜牧養(yǎng)殖業(yè)未來的新景象打下堅實的基礎(chǔ)。

1 養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)的背景及發(fā)展趨勢

1.1 養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)的背景

養(yǎng)殖業(yè)信息化，是指為全國提高畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)運行效率、畜牧業(yè)勞動生產(chǎn)率、畜牧企業(yè)競爭力，在畜牧生產(chǎn)、管理、經(jīng)營各領(lǐng)域不斷推廣和應(yīng)用電腦、通信、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)和其他相關(guān)智能技術(shù)的動態(tài)發(fā)展過程。養(yǎng)殖業(yè)是一個復(fù)雜且需要精細(xì)管理的行業(yè)，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式存在很多問題，如養(yǎng)殖效率低下、成本上升、動物疫病頻發(fā)、環(huán)境污染等。而信息化技術(shù)的應(yīng)用，特別是人工智能技術(shù)，為解決這些問題提供了新的可能。畜牧業(yè)的智能化構(gòu)建是確保畜牧業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的必然條件，它主要包含生產(chǎn)感知層、傳輸層及應(yīng)用層等。從整體情況來看，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的管理存在以下問題：

（1）感知粗放：不同于放養(yǎng)在草原上的家畜，生活在相對狹小圈舍范圍內(nèi)的畜禽個體對其所處環(huán)境的舒適性有一定的要求。目前國內(nèi)大多數(shù)養(yǎng)殖場沒有安裝環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，對環(huán)境指標(biāo)的感知主要依賴養(yǎng)殖管理人員的感覺和經(jīng)驗，不能及時準(zhǔn)確地獲取各環(huán)境指標(biāo)的數(shù)值，無法做到精準(zhǔn)管理。

（2）監(jiān)管片面化：養(yǎng)殖管理人員對養(yǎng)殖基地、屠宰過程的管理全憑以往經(jīng)驗，養(yǎng)殖過程中存在許多不確定因素，如環(huán)境、飼料、藥物等，無法做到對全部不確定因素的監(jiān)控。養(yǎng)殖管理人員又需要了解牲畜的飲食狀況、休息狀態(tài)、配種情況、分娩情況、運送、初加工等，還需到現(xiàn)場觀看，生產(chǎn)管理效率較低，不適合規(guī)模化畜禽產(chǎn)品質(zhì)量管控的需要。

（3）人畜車管理不嚴(yán)：對畜禽養(yǎng)殖基地/屠宰基地進(jìn)出人員、車輛的管理能力有限，尤其是與圈舍內(nèi)的畜禽動物隔離不到位，達(dá)不到人畜分治，存在交叉感染的可能性，例如牛布氏桿菌的傳染，非洲豬瘟的傳染等一些傳染性強的疾病和人畜共患病，這些病癥的感染多來自對畜禽養(yǎng)殖基地/屠宰基地進(jìn)出人員的管理不足導(dǎo)致的。

（4）缺乏可追溯信息：大多數(shù)圈舍內(nèi)沒有安裝攝像機，或即使安裝了攝像機也沒有進(jìn)行視頻錄像的存儲，這樣會使生產(chǎn)過程信息無法查詢回溯，也導(dǎo)致了畜牧動物的丟失和被偷竊，使管理者有了經(jīng)濟(jì)和人身安全上的損失，從而給管理帶來一定困擾。

（5）監(jiān)管較弱：監(jiān)管機制不夠完善。雖然政府已經(jīng)出臺了一系列相關(guān)法規(guī)和政策，但這些法規(guī)和政策在執(zhí)行過程中存在許多困難。例如，一些養(yǎng)殖戶為了追求更高的經(jīng)濟(jì)效益，可能會違反規(guī)定，使用違禁藥物或飼料，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至對消費者的健康造成危害。監(jiān)管力量不足。由于監(jiān)管人員數(shù)量有限，監(jiān)管范圍難以覆蓋所有養(yǎng)殖戶，導(dǎo)致一些違規(guī)行為難以被及時發(fā)現(xiàn)和處理。這不僅給養(yǎng)殖戶提供了可乘之機，也給消費者帶來了潛在的風(fēng)險。

1.2 養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢

信息化已成為畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然趨勢，數(shù)字化技術(shù)運用在生產(chǎn)管理、疫病防治、飼料管理等方面，有效提高了畜牧業(yè)的產(chǎn)量與質(zhì)量。未來，畜牧養(yǎng)殖信息化將更深度地融合AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)飼養(yǎng)、智能管理，對養(yǎng)殖過程進(jìn)行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化，為行業(yè)發(fā)展注入新活力。在新一代信息技術(shù)和現(xiàn)代畜牧業(yè)緊密聯(lián)結(jié)、加快融合的今天，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)鏈條、環(huán)境承載力及消費需求等進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，最終打造出集健康養(yǎng)殖、安全屠宰、無害處理、放心流通、綠色消費于一體的人性化、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代畜牧業(yè)。畜牧養(yǎng)殖信息化的發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展迅速：環(huán)境因素對畜牧養(yǎng)殖業(yè)的影響占比達(dá)到了20%～30%，涉及對溫度、濕度、光環(huán)境、氨氣及硫化氫等多方面的監(jiān)測，這些參數(shù)的監(jiān)測對于提高養(yǎng)殖效率、預(yù)防疾病、保障動物福利具有重要意義。其中運用人工智能技術(shù)可以通過對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和模式識別，實現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的智能監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)；云計算技術(shù)則可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲和分析，為養(yǎng)殖生產(chǎn)提供更加精確的科學(xué)依據(jù)；5G技術(shù)則可以實現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高監(jiān)測效率。

（2）現(xiàn)代身份標(biāo)識技術(shù)助力全生命周期管理：在生產(chǎn)過程中，可以通過現(xiàn)代牲畜身份標(biāo)識技術(shù)對牲畜進(jìn)行精確標(biāo)識，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全；在育種方面，可以通過標(biāo)識技術(shù)對優(yōu)良品種進(jìn)行篩選和跟蹤；在疫病防控方面，可以實時監(jiān)測牲畜健康狀況，防止疫情擴(kuò)散。

（3）以畜牧安全為核心的智能化技術(shù)需求緊迫：隨著人們對健康飲食的關(guān)注不斷提高，對綠色、有機、健康的畜牧產(chǎn)品需求日益增長，可以通過對飼養(yǎng)過程的實時監(jiān)控，確保飼料的安全、合規(guī)，從源頭上保證畜牧產(chǎn)品的質(zhì)量安全。還可以通過對畜牧產(chǎn)品的追溯，為消費者提供更加透明、可靠的產(chǎn)品信息，增強消費者對畜牧產(chǎn)品的信任。

（4）面向個體的精準(zhǔn)飼喂技術(shù)前景廣闊：通過智能化的飼喂系統(tǒng)，根據(jù)每只動物的身體狀況、生長階段和營養(yǎng)需求進(jìn)行精準(zhǔn)飼喂，有效避免飼料浪費和過度喂養(yǎng)的情況，同時可以顯著提高飼料的利用率和動物的健康水平。此外，根據(jù)個體的具體情況進(jìn)行個性化定制和精準(zhǔn)投放，有助于提高動物的健康水平和生產(chǎn)效率，幫助養(yǎng)殖戶節(jié)省人力成本，提高養(yǎng)殖效率，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)效益。

（5）動物福利及行為監(jiān)測剛剛起步：動物福利關(guān)乎動物的健康養(yǎng)殖和畜牧業(yè)安全生產(chǎn)，也直接影響畜產(chǎn)品的品質(zhì)，間接影響著人類的食品安全。動物福利關(guān)注的是動物在圈養(yǎng)或野生環(huán)境中的生活狀況，以及人類對它們的行為、生理和心理影響。動物行為則是指動物在各種環(huán)境下的表現(xiàn)和反應(yīng)，包括正常行為、應(yīng)激反應(yīng)、習(xí)性等。對于野生動物來說，行為監(jiān)測能揭示其生態(tài)學(xué)和生物學(xué)特征；對于圈養(yǎng)動物來說，則有助于評估其福利狀態(tài)和改進(jìn)飼養(yǎng)條件。

2 養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)的業(yè)務(wù)需求及應(yīng)用目標(biāo)

近年來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會同有關(guān)部門，按照黨中央、國務(wù)院決策部署，明確工作思路和目標(biāo)，制定一系列政策措施，積極推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化、數(shù)字化建設(shè)，細(xì)化畜牧業(yè)信息化建設(shè)重點任務(wù)和舉措，推進(jìn)畜牧業(yè)信息資源整合，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)監(jiān)管監(jiān)測，提高監(jiān)管、監(jiān)測和服務(wù)效率。目前我國的良種繁育體系已經(jīng)建成，營養(yǎng)研究有了新的進(jìn)展，疾病控制和環(huán)境控制技術(shù)也在不斷提高，但因為信息水平及信息資源的分散也存在著諸多的影響?zhàn)B殖業(yè)發(fā)展的因素。畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)的業(yè)務(wù)需求主要有圈舍環(huán)境監(jiān)控、畜禽個體溯源信息建立、異常監(jiān)測與報警、人畜車分管和相關(guān)企業(yè)的集中監(jiān)管及AI技術(shù)探索應(yīng)用等，從智能物聯(lián)的角度進(jìn)行全程信息采集、過程監(jiān)控，實現(xiàn)畜禽個體生長履歷信息管理和追蹤溯源，幫助企業(yè)提升信息化生產(chǎn)管理水平，幫助政府建立統(tǒng)一的畜禽產(chǎn)品產(chǎn)出監(jiān)管體系。

系統(tǒng)應(yīng)以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、信息資源共享、應(yīng)用功能完備，主要實現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）前端平臺應(yīng)能夠?qū)ιa(chǎn)畜禽圈舍內(nèi)視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全警衛(wèi)、智能控制等輔助子系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一接入及聯(lián)動配置，有效節(jié)省管理及運維成本，任何事件都能關(guān)聯(lián)相應(yīng)視頻，做到事件能夠被有效查詢及追溯。

（2）視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠與第三方的畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源信息化管理平臺實現(xiàn)對接，使飼料、獸藥的進(jìn)出庫過程能夠聯(lián)動視頻，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的全過程可視化。

（3）畜禽圈舍的前端系統(tǒng)應(yīng)能夠同上級監(jiān)控中心實現(xiàn)互聯(lián)互通，通過前端系統(tǒng)上傳的信息、圖像，上級監(jiān)控中心能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程巡視，使上級管理部門能夠及時掌握下屬養(yǎng)殖基地的生產(chǎn)情況。

（4）系統(tǒng)應(yīng)通過對前端門禁、道閘的控制實現(xiàn)人、畜、車的分管，盡量減少三方接觸機會，實現(xiàn)層層管控，層層隔離又層層關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)。

（5）系統(tǒng)應(yīng)形成前端畜禽圈舍生活環(huán)境信息的各類統(tǒng)計報表，可以自動生成詳細(xì)的可視化數(shù)據(jù)及圖表供主管部門及相關(guān)決策者實時感知圈舍狀況和環(huán)境數(shù)據(jù)變化，以便統(tǒng)籌決策。

3 養(yǎng)殖業(yè)信息化建設(shè)的系統(tǒng)組成和效能分析

3.1 養(yǎng)殖場管理信息化系統(tǒng)

養(yǎng)殖場管理信息化系統(tǒng)是畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，對于提高養(yǎng)殖效率、降低成本、保障食品安全等方面具有重要意義。它包括養(yǎng)殖場的數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)管理、物資管理、財務(wù)管理、人員管理等模塊，這些模塊可以幫助養(yǎng)殖場實現(xiàn)各項業(yè)務(wù)的信息化管理，提高工作效率，減少管理漏洞，對提升運營規(guī)范和助力科學(xué)決策具有重大幫助。同時，實踐案例也證明了信息化系統(tǒng)在養(yǎng)殖場管理中的實際應(yīng)用效果。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，養(yǎng)殖場管理信息化系統(tǒng)將有更多優(yōu)化空間和可能性，為實現(xiàn)現(xiàn)代化養(yǎng)殖提供更強有力的支持。

3.2 智能化養(yǎng)殖管理系統(tǒng)

智能化養(yǎng)殖管理系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控和智能化管理。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行自動調(diào)控，為畜禽提供舒適的生長環(huán)境，智能飼喂設(shè)備可以根據(jù)動物的生長階段、健康狀況等因素，精準(zhǔn)配比飼料，既保證了動物的生長速度，又降低了飼料成本從而提高養(yǎng)殖效益。

3.3 疫病防治信息化系統(tǒng)

疫病防治信息化系統(tǒng)是畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，它包括疫病監(jiān)測、疫病預(yù)警、疫情報告等模塊。人工智能（AI）在畜牧養(yǎng)殖中的應(yīng)用，讓疫病預(yù)防與控制變得更加高效，可以及時發(fā)現(xiàn)動物的行為異常，還可以協(xié)助獸醫(yī)進(jìn)行疾病診斷，提高診斷的準(zhǔn)確性和速度。此外，疫苗研發(fā)也可以借助AI技術(shù)，縮短研發(fā)周期，提高疫苗的研發(fā)效率。該系統(tǒng)可以對畜禽的生理數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)疫病征兆，實現(xiàn)對疫病的早發(fā)現(xiàn)、早治療，有效避免疫病的擴(kuò)散和傳播。

3.4 銷售與物流信息化系統(tǒng)

銷售與物流信息化系統(tǒng)是畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)的重要組成部分，它可以幫助企業(yè)實現(xiàn)對產(chǎn)品銷售和物流運輸?shù)男畔⒒芾怼Ｔ谛竽琉B(yǎng)殖場，銷售信息化意味著通過數(shù)字化手段，收集、分析、整理和分享銷售數(shù)據(jù)，以制定更有效的銷售策略。通過互聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備和社交媒體等渠道，養(yǎng)殖場可以拓寬銷售渠道，增加產(chǎn)品曝光率，可以對消費者行為進(jìn)行精準(zhǔn)分析，實現(xiàn)個性化銷售，提高客戶滿意度。物流信息化是指通過信息技術(shù)手段，對物流過程進(jìn)行實時監(jiān)控、優(yōu)化和管理。在畜牧養(yǎng)殖場，物流信息化有助于提高物資采購、運輸、儲存和配送的效率，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對產(chǎn)品銷售和物流運輸?shù)挠唵翁幚怼齑婀芾怼⑦\輸跟蹤等模塊的數(shù)據(jù)化管理，提高企業(yè)的銷售和物流管理水平，降低運營成本。

人工智能技術(shù)正在深刻改變畜牧養(yǎng)殖業(yè)的面貌，從精準(zhǔn)飼養(yǎng)、疫病預(yù)防與控制到環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展，智能化技術(shù)在畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)中帶來了巨大的機遇和挑戰(zhàn)，同時也為畜牧養(yǎng)殖業(yè)帶來了革命性的變化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和普及，智能畜牧養(yǎng)殖將逐漸成為行業(yè)主流，推動整個行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通過打造一套從政府到農(nóng)企縱向貫通的畜牧養(yǎng)殖信息化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖、屠宰、無害化處理等企業(yè)的信息化監(jiān)管、服務(wù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理報警信息，切實提高畜牧類企業(yè)管理水平，引領(lǐng)畜牧業(yè)走上高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、安全可靠、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代化發(fā)展道路。經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，畜牧養(yǎng)殖將更加智能化、高效化、綠色化。無論是生產(chǎn)效率的提升，還是產(chǎn)品質(zhì)量的改善，智能技術(shù)都將為畜牧養(yǎng)殖業(yè)帶來無限的可能。然而，我們也要看到，智能技術(shù)在畜牧養(yǎng)殖中的應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)的成熟度不高、設(shè)備的成本過高、人員的技能培訓(xùn)不到位等問題都需要我們進(jìn)一步探索和解決。但無論如何，智能技術(shù)在畜牧養(yǎng)殖信息化建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)，它將在未來塑造出更為高效、綠色的畜牧養(yǎng)殖業(yè)。面對未來，讓我們共同期待這個領(lǐng)域?qū)⒄宫F(xiàn)出更多創(chuàng)新與突破，推動畜牧養(yǎng)殖業(yè)走向更高的發(fā)展水平。

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