多源信息融合提升生猪疫病监测预警能力
河南牧原智能科技有限公司
1基本情况
1.1单位简介
河南牧原智能科技有限公司成立于2020年8月,注册资金2亿元,是牧原食品股份有限公司的全资子公司。公司集智能农牧装备的设计、研发、生产、安装、调试和售后服务为一体,是一家能够为养殖业提供高效、智能化解决方案的高科技公司。
公司拥有一支国际化的研发团队,通过跨界颠覆,利用人工智能、图像识别、大数据、现代控制理论等前沿技术,实现传统养殖业的智能化转型升级。
公司的核心产品有智能环控器、智能饲喂设备、智能巡检机器、猪群咳嗽管家、无针注射器等,共5大类30余项,通过这些设备,可以实时监测养殖环境和猪只体征,精准调控温湿度、通风、饲喂等参数,确保养殖过程的稳定性和安全性。除此之外,通过开发物联网平台,把前端设备采集的数据进行统一汇总处理,建立大数据分析模型,实现养猪全场景数据高效管控,目前平台已累计接入设备超230万套,实现日均超10亿数据的收集和分析。
公司是国家高新技术企业,建设有“河南省企业技术中心”“河南省畜牧业数智化工程技术研究中心”等研发平台,并且联合牧原股份、河南农大、郑州大学等单位共建了“河南省智慧养猪技术创新中心”,研发能力突出,技术水平处于行业领先地位;目前已授权国家专利307项、登记软件著作权181项。公司申报的“牧原智能养殖机器人”项目被农业农村部推介为2021数字农业农村新技术新产品新模式优秀项目,2022年,公司在“猪养殖饲喂”“猪养殖健康管理”“猪养殖粪污清理”三个方向的应用被工信部、农业农村部认定为农业领域机器人应用优秀场景。
1.2案例背景介绍
我国是生猪养殖及猪肉消费大国,养猪生产对保障民生有重要作用。近年来,我国生猪产业发展迅速,集约化程度快速提升。但受养猪数量多,密度大,疫病环境复杂等因素影响,对标国际先进,我国养猪生产效率(产仔数、成活率、日增重)还存在一定差距,做好疫病监测预警,打造高健康猪群,成为提升养猪效率的重中之重。目前主要有以下两方面制约生猪养殖效率提高:
(1)数据信息获取难。传统生猪养殖模式下,猪只生长数据主要来自于饲养员的上报,决策者对单元生猪信息的了解存在偏差、遗漏和不及时。要想获取准确的生猪信息,得亲自到现场去,逐个排查,费时费力,极为困难且存在生物安全风险。
(2)数据处理缺少标准化。在人工饲养模式下,决策依赖于经验,每个人对生猪情况都有不同的认知和不同决策,这也造就了生猪养殖成绩的高低不平,在获取到猪群信息时,如何准确认知当前猪只状态,并针对性的植入相关措施是提高生猪养殖成绩的关键环节。
信息获取的不及时、对信息的认知有偏差、植入措施靠过去经验、优秀的最新的养殖技术无法快速的应用到现场,是当前养殖工作的难题。
1.3解决思路
通过部署智能设备或传感器,实时自动采集猪只的生理数据(如体温、呼吸频率)和猪舍环境数据(如温湿度、氨气浓度)。通过摄像头、红外热成像仪等技术,精准监测猪只的健康状况,避免人为因素导致的信息偏差。采集到的数据通过预设的算法和标准化流程进行处理,经大数据分析和机器学习技术进行深度分析,建立猪病监测模型。一旦发现异常数据,系统立即发出预警,通知饲养员及时处理,从而实现精准、高效的猪病监测和预警。
2场景解决
2.1创新亮点
(1)技术创新
项目为自主研发,已获得相关授权专利10余项,突破了行业内多项技术难题。
①数据采集技术
采用智能轨道巡检模式监测猪舍环境和猪只体征共10余项指标。智能巡检机器集成可见光、气体、温湿度、红外、鱼眼摄像头等传感器,具备全方位数据采集能力,可实时感知单元运行状况。采用集中控制模式,多线程管理传感器,可设置手动定点巡检或自动执行巡检、自动数据采集、自动巡航等模式,能够快速、及时、准确的将单元信息同步到后端管理平台中。
②数据应用技术
利用物联网、人工智能、AI算法等技术,通过智能设备采集的温度、湿度、体重、声音等数据,设计特定环境下算法模型,进行整合分析,综合反映猪舍内的环境、个体识别、健康状况、群体反应等实际情况,并预判猪群健康趋势。
③数据融合技术
构建养殖环境全场景大数据管控平台,包括自动上传、历史记录、数据分析、智能预警等核心功能,从个体、群体和场景三个方面研究大范围场景视觉感知大数据的智能分析等研究,充分利用基本数据,结合现场业务,改变养猪模式,提升生产效率。
(2)模式创新
针对不同养殖场景和需求,项目可以提供定制化的解决方案。项目目前可采集的数据指标共有10余项(包括猪群的盘点、估重、咳嗽、发烧等),针对客户的需求,提供不同的数据解决方案,如客户想要实现对猪呼吸道疾病的监控,那么我们只需要采集猪群的咳嗽、喷嚏等数据,通过对数据持续监测分析,提前预警猪的呼吸道疾病,这种定制化的解决方案既降低了成本又具有高度的灵活性,能够充分满足客户的个性化需求,除此之外,公司还可以提供增值服务,如远程技术支持、设备维护等,提高了市场竞争力,促进了商业模式的可持续发展。
(3)管理创新
项目利用智能设备实现了养殖环境、动物健康和生产指标的实时监测,管理人员无需亲临现场,通过手机或电脑即可实时查看猪舍情况、接收预警信息,随时随地掌握猪群健康动态,实现高效、便捷的远程管理,节省人力成本和时间成本。除此之外,管理人员可基于数据做出科学决策,减少主观臆断带来的风险,提升决策的准确性和及时性。
2.2核心技术
项目针对规模化养猪场管理效率低、疫病防控难等问题,通过研发轨道巡检机器、猪群咳嗽管家等设备,结合大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术,将猪舍内的温湿度、声音、气体、猪只个体识别、群体反应等各种信息,进行整合分析,对特定环境进行算法模型设计,构建生产过程中猪舍环境、生猪群体、姿态、形体以及体表特征的检测特征数据库,经过数据计算和模型分析,建立生产异常自动巡检报警系统,提高各项指标预警准确率至90%以上,实时反映猪舍实际情况和预判猪群健康趋势,减少人员进出单元带来的生物安全风险,有效减轻养猪技术工人的劳动强度,实现单元内可靠的无人值守。
2.3应用范围
项目产品适用于规模化养猪场智能养殖全场景。设备安装在猪舍内部的轨道上,可沿轨道移动,对猪只和环境进行全方位监测。
3应用成效
3.1投入产出情况
项目的前期投入主要包括设备购置、安装调试以及后续的维护费用。一次性投入成本较高,但投入运行后能够显著提升效率、降低成本。通过AI巡栏,自动预警咳嗽、发烧、腹泻、精神沉郁、舒适度、水料槽、外伤等各项指标,准确率在90%以上,减少对人员技术能力的依赖,显著提升猪只成活率、提高日增重。以猪群咳嗽监控为例,利用语音识别技术24小时实时监测和智能分析猪群声音数据,可提前7天发现并预警猪呼吸道疾病,做到早发现,早治疗,低成本防控疾病。因此,项目整体投入产出比较为合理,一次性投入可带来持续价值贡献。
3.2经济社会价值
经济效益:项目实施后,能够显著提升生产效率,降低养猪生产过程中饲料、人力和疾病防控的成本,让养猪更省心、利润更高。同时,还能够带动饲料加工、装备制造等相关产业链的发展,进一步增加当地的经济总量。
社会效益:项目的实施对于推进数智化养殖具有示范带动效应,能够提升猪肉品质、降低生产成本,满足消费者对物美价廉、高品质猪肉食品的需求。此外,随着养殖效率的提升和产业链的扩展,能够提供更多的就业机会,增加从业者收入,促进经济发展。
3.3推广应用前景
项目所形成的智能化解决方案能够灵活应用于不同类型、不同规模的养殖场,具备可复制、可推广的特点,能够根据场区需求不同配置相对应的功能,具有足够的灵活性和可拓展性。
项目成果通过大规模的推广应用后,能够显著提高猪场的生产效率,实现全程智能化无人监管、养殖现场无人值守,降低生物安全风险,提升动物疫病防控能力,实现了规模化猪场向资源节约、环境友好、数字化、智能化、安全高效方向转型,对于推动我国生猪养殖行业智能化转型升级,加快实现农业农村现代化具有重要的示范意义。