2025全国畜牧业数智化典型案例——AIOT 智能牧场系统整体解决方案
原发表日期：2025-07-14来源：智能畜牧分会
原发表日期：2025-07-14
来源：智能畜牧分会
AIOT智能牧场系统整体解决方案
长沙瑞和数码科技有限公司
1基本情况
1.1单位简介
瑞和科技是一家专业从事农业及泛工业物联网设备与设施研发、生产、销售的高新技术企业和软件企业，同时为客户提供大数据云平台的应用服务。公司拥有不同学科的博士、硕士领衔的核心技术研发团队，拥有百余项发明与新型实用专利，多次荣获省部级科技进步奖项，参与起草过多项行业技术标准，与国内外著名院校机构建立了研发合作关系。
瑞和科技通过多年在农业和泛工业物联网领域的技术专注与产品创新，构建了以自研SWARM物联网协议栈为核心的无线自组织多智能体分布式协同控制系统技术架构的智能设备体系，以微环境多目标分布式协同调控模型为闭环控制策略，形成了物联网感知设备、控制执行设备、现场管理设备的产品体系和物联网大数据应用服务云平台。
瑞和科技专注智慧种植和智慧养殖解决方案，致力打造物联网AI作物工厂设施系统及AI智能牧场设备系统，构建数字化生产设备运营管理平台与生产大数据应用服务平台，为智能作物工厂、智能牧场的生产作业提供农业AI协作机器人及相关技术服务。
瑞和科技为畜牧业提供灵活多变的智能化解决方案，提供环境控制系统、精准饲喂系统、料线控制系统、刮板控制系统融为一体的数字化养殖生产的基础设备系统及生产运营管理平台的服务。
1.2案例背景介绍
随着国民经济的发展，动物性食品消费需求增长，为智慧牧业带来机遇。物联网、人工智能、大数据等技术的加速发展，推动了农业生产的数字化、智能化。政策支持下，智慧畜牧业成为国民经济发展重点，畜牧数字技术和智慧装备研发力度不断加大。
1.2.1产业痛点
传统牧场面临劳动力短缺、成本上升问题，且极端天气频发，健康管理不精确，资源浪费严重，影响生产效率和经济效益。
1.2.2发展短板
智慧牧场行业缺乏统一标准，数据安全和隐私保护存在隐患，技术人才短缺，限制了行业发展。
1.2.3转型创新诉求
需实现精细化管理，通过技术手段实时监控牧场设备、传感器等，精准管理牲畜健康、环境、饲料。利用大数据和人工智能算法进行智能化决策，预测生产情况，生成个性化方案。追求可持续发展，减少资源浪费，提升市场竞争力。通过自动化设备和精准管理降低成本，提高经济效益。
1.2.4生产实际需求
需实时监测牧场环境参数，确保牲畜最佳生长环境；为牲畜佩戴传感设备，监测健康指标，及时发现异常；精准调整饲料投放量和配比，提高利用率；利用数据分析预测疾病趋势，提前预防；分析历史数据预测生产，匹配市场需求。
通过AIOT智能牧场系统，可以有效解决上述产业痛点和发展短板，满足生产实际需求，推动畜牧业的数字化转型和可持续发展。
1.3解决思路
AIOT智能牧场系统系统通过物联网、大数据与人工智能技术，精准解决传统管理难题，满足生产需求。规模猪场引入精准饲喂系统，利用传感器与自动化技术，根据猪的体重、生长阶段和健康状况自动调整饲料配方与投喂量，使饲料利用率提升，生长速度加快，疾病率降低20%。
智能监控系统在猪场同样发挥重要作用，通过摄像头、传感器与AI分析，实现24小时监控猪的活动、体温等健康指标，一旦发现异常自动警报，便于及时处理，显著降低死亡率，提高生产效率。
环境监测与自动调节系统确保猪场环境适宜。传感器实时监测温度、湿度、空气质量，自动调节通风、加热和降温设备，减少因环境恶劣导致的猪只健康问题，降低能源消耗与人工成本。
大数据繁育管理系统分析猪的基因数据、健康记录等，挑选优质种猪繁育，预测最佳配种时间，使繁殖效率提高30%，繁育失败率大幅下降。
该系统是智能化平台，实时监控、分析、管理猪场内猪只健康、饲养环境与生产数据。可24小时监测猪只生理数据，自动检测异常预警；依猪只状况自动调节饲料配方，精准计算需求；集成自动化设备降低人工成本，记录数据助力决策；监控资源使用，推动猪场可持续发展。
主要做法包括：为猪只佩戴传感设备采集健康数据上传云端，便于管理；部署传感器获取环境信息，预警极端天气；运用大数据与AI算法分析数据，生成个性化方案自动调整饲喂；集成自动化设备实现管理自动化，记录数据辅助决策。AIOT智能牧场系统助力规模猪场数字化转型与可持续发展，提升生产效率与经济效益。
2场景解决
2.1创新亮点
2.1.1瑞和科技构建了以自研SWARM物联网协议栈为核心的无线自组织多智能体分布式协同控制系统技术架构的智能设备体系，形成了物联网感知设备、控制执行设备、现场管理设备的产品体系和物联网大数据应用服务云平台。主要产品包括：
2.1.2SWARM无线分布式协同控制技术架构，特点：
①抗干扰和抗毁性的无线通讯与控制技术；
②实现不同生产子系统间的信息数据实时交换和多类型生产设备间的生产协同；
③保障农业恶劣环境下物联网设备系统长时间稳定可靠运行。
2.1.3微环境多因子多目标协同控制模型
多因子控制：该模型能够实现对气候环境（包括温度、湿度、二氧化碳、氨气、硫化氢等）的多目标控制。它通过智能调节生产设备，根据不同动物的品种和生长阶段，实现精准的环境控制。
协同调节机制：模型建立了生长环境与营养环境（营养策略）、饲喂策略、动保策略相关联的协同调节机制。这意味着，系统不仅关注单一的环境因素，而是将环境控制与动物的营养和健康需求相结合，实现更优的动物生长性能。
智能调节：根据动物的生长需求，模型能够智能调节生产设备，以满足动物在不同生长阶段对环境的具体要求。这种智能调节有助于提高生产效率，并确保动物福利。
数据驱动的决策：通过收集和分析大量的环境和生产数据，模型能够提供数据驱动的决策支持，帮助优化生产流程和提高资源利用效率。
环境与营养的关联：模型特别强调了环境控制与营养供给之间的关联。例如，通过监测和调整环境参数，可以更好地理解这些参数如何影响动物的食欲和营养吸收，从而优化饲喂策略。
提高生产效率：通过这种多因子多目标的协同控制，瑞和科技的模型旨在提高动物的生产效率，同时确保动物健康和福利，这对于农业和畜牧业的可持续发展至关重要。
②传统控制与瑞和微环境多因子多目标协同控制的对比：
传统的控制方案
瑞和微环境多因子协同控制方案
瑞和微环境多因子协同控制方案的优势：
高度自动化：瑞和智能环控系统能够系统性地调节管理设备群组，实现精准分布式通风控制，减少了人工干预的需要，提高了管理效率。
节能高效：通过智能调控和无级调速技术，瑞和方案可以保持最佳能效状态，节约20-30%的能耗。高效智能风机进一步降低了40%左右的电费成本。
减少频繁启停：传统档位控制导致频繁启停，增加电耗高达20-30%，而瑞和方案通过平滑调节避免了这一问题。
全面监测：瑞和智能环境控制系统内置多目标环境因子的精准调控模型算法，支持温度、湿度、二氧化碳浓度等多种环境参数的综合监测与调控。
精准调控：支持30-100个通风级别的精准通风调控模式，确保舍内环境参数始终处于最佳状态。
快速响应：面对外界气候条件的突然变化（如暴雨、高温等），瑞和系统能够迅速做出反应，确保猪舍内的空气质量稳定，减少动物的冷热应激。
低维护成本：瑞和高效智能风机采用免维护设计，减少了设备故障率和维修频率，从而降低了运营成本。
数据驱动：瑞和系统具备有效的数据收集和分析功能，管理者可以基于历史数据优化通风策略，提高生产效率。
智能切换：系统能够智能切换通风级别，确保温度与风速变化平缓匀称，无死角通风，提供更均匀、柔和的风感，提升猪只的舒适性。
灵活调整：瑞和方案能够根据不同季节和不同生长阶段的猪只需要，灵活调整通风策略，确保始终为猪只提供最佳生长环境。
统一型号：减少风机数量并统一型号，不仅简化了管理和维护工作，还保证了通风的均匀性和一致性。
2.2核心技术
公司围绕农业物联网领域开展智能牧场微环境分布式调控系统、SWARM技术平台等研究。
在区块链分布式存储领域，研发SWARM物联网协议栈，其所有节点能任意加入或离开网络，自动规划最优路径；
创新指令编码规则及节点多跳与多信道并发算法，提升数据传输效率，是现有ZIGEBEE协议的6-8倍。支持空闲休眠与唤醒，并具纠错校验及数据加密机制。
采用专用芯片，替代当前通用模组，集RF、MCU、IOT-OS于一体，实现设备控制器小型化；
在环境控制领域，创新研发分布式协同控制，以SWARM物联网技术为基石，建立系统层全局策略与设备层子策略工作协同机制与失效替补机制。相比传统集中式控制，解决了关键设备节点失效引发系统瘫痪的问题。
采用环境多目标控制算法模型，确保环境控制系统在满足实际生产环境因子符合目标设定值范围内，实现目标环境的温度、湿度等多因素协同控制，达到生产最优、能耗最小的目标。
2.3应用范围
瑞和科技基于自研的SWARM物联网协议栈建立的智能设备体系，涵盖了环境控制设备、精准饲喂设备、料线设备等。同时，依托INNOTEK物联网大数据平台和应用平台，提供了全面的数据服务和支持，致力于为用户提供更加优质的产品和服务，推动各行业的数字化转型。
2.3.1环境控制设备产品
产品介绍：瑞和科技的环境控制设备基于自研SWARM物联网协议栈，能够实现高效能低功耗的环境监测与调节。该系统可以实时监测温度、湿度、光照强度等关键参数，并自动调整至最佳状态。
功能特点：
实时监测：通过高精度传感器实时采集环境数据。
自动调节：根据预设参数自动调节温湿度、光照等条件。
远程控制：支持远程监控和控制，用户可以通过手机或电脑随时查看和调整环境条件。
节能高效：采用低功耗设计，减少能源消耗。
多场景应用：适用于畜禽养殖、温室种植、立体仓库等多种场景。
应用现场：
2.3.2精准饲喂设备产品
产品介绍：精准饲喂设备通过集成先进的传感器技术和算法模型，能够准确采集动物体重、健康状况等信息，并制定个性化的饲料配比方案。结合机器学习技术，预测个体需求变化趋势，提前做出调整。
功能特点：
个性化饲喂：根据每只动物的具体情况提供定制化的饲料配比。
健康监测：实时监测动物的健康状况，及时发现异常并预警。
数据分析：利用大数据分析优化饲料配方，提高饲料利用率。
远程管理：支持远程监控和调整饲喂计划，方便管理。
节能减排：减少食物浪费，降低能源消耗。
应用现场：
3）料线设备产品
产品介绍：瑞和科技的猪场料线设备是专为现代化养猪场设计的自动化饲料输送系统。该系统采用先进的机器人技术和自动化输送带设计，能够实现从饲料储存、输送、分配到喂食的全过程自动化管理。通过高度集成的控制系统和智能化管理软件，确保饲料的高效、准确输送，提高养殖效率，降低人工成本。
功能特点：
1.高度自动化、灵活性强、安全性高、效率提升、数据追踪与分析
4）数据服务平台及相关应用
INNOTEK物联网大数据平台
产品介绍：瑞和科技面向大农业的物联网云平台-INNOTEK物联网大数据平台系统，用于接收、汇总、存储、分析和管理来自于INNOTEK物联网中间件的物联网现场数据，并向各个INNOTEK物联网应用系统提供数据访问、查询、统计服务，管理从INNOTEK物联网应用系统到INNOTEK物联网中间件的反馈控制和策略下发。平台利用云计算资源进行大规模数据分析，支持百万级别设备的同时在线接入与数据传输。该平台提供丰富的API接口供第三方开发者调用，促进了生态系统内的创新合作。
功能特点：
大规模数据处理：支持海量设备的数据接入和处理、控制。
开放性架构：提供丰富的API接口，支持第三方开发者的接入。
隐私保护：严格遵守相关法律法规要求，保障信息安全。
可视化分析：提供直观的数据可视化工具，帮助用户更好地理解数据。
智能决策支持：利用大数据分析为用户提供智能决策支持。
目前情况：
数据采集总量
历史事件
68.34亿条
智能设备/传感器数据
873.13亿条
平台运行状态
1.27亿条
历史日志
10.2.92亿条
策略运行级别记录
6.76亿条
设备指令超时重传统计数据
53.52亿条
平均每天(历史数据)
0.79亿条
高峰期
1.59亿条/天
总设备数
5万
活跃设备数
5万
3应用成效
3.1投入产出情况
AIOT智能牧场系统在实际应用中取得了显著的投入产出效果。通过引入先进的物联网、大数据和人工智能技术，产品系统实现了对猪场的智能化管理，显著提升了生产效率和经济效益，帮助牧场实现了可观的销售收入、利润和税金贡献，企业获得了2024年湖南省互联网企业综合实力30强的荣誉肯定，同时在技术创新方面也取得了突出成果，申请发明专利多项，同时获得软件著作权若干项，通过了国内技术领先的科技成果鉴定。此外，培养和引进了一批优秀的中高级技术人才，为牧场的可持续发展提供了强大的技术支持。
在技术平台建设方面，建立了猪场微环境调控与精准饲喂大数据管理平台，该平台不仅适用于猪场，还可推广至牛羊等其他畜牧养殖领域，具有广泛的适用性和推广价值。通过该平台，牧场实现了设备通讯成功率99%，通讯距离达到800米，系统故障率降低了90%，室内温控精度达到0.54度。这些技术指标的提升，极大地优化了牧场的生产环境和管理效率。
3.2经济社会价值
AIOT智能牧场系统的应用不仅提升了经济效益，还带来了显著的社会效益。从能源利用角度看，系统通过优化设备运行和管理流程，降低了25%的电能功耗，节约了50%的人工成本。在饲料管理方面，系统通过精准饲喂和数据分析，节约了5%的生猪饲料成本，同时提高了哺乳母猪的全程采食量15-25%，同日龄断奶窝重提高了15-25%。此外，系统还减少了母猪的非生产天数，将断奶7天内的发情率提高到90%左右。在生长育肥猪方面，全程成活率达到了95%-97%，日增重增加了30-50克，料肉比降低了0.1-0.3。通过精准用药和健康管理，每头猪的用药成本节省了20-40元。
在环境管理方面，系统通过智能通风和空气净化技术，实现了猪舍氨气去除率94%，硫化氢去除率95%，显著减少了呼吸道疾病的发生率和用药成本。这些成果不仅提升了牧场的生产效益，还减少了环境污染，符合可持续发展的要求。
3.3推广应用前景
AIOT智能牧场系统的成功应用展示了其在现代畜牧养殖领域的巨大潜力。该系统不仅适用于猪场，还可推广至牛羊等其他畜牧养殖领域，具有广泛的适用性和推广价值。通过精准的环境调控和饲喂管理，系统能够显著提升养殖效率和动物福利，同时降低生产成本和环境影响。
随着物联网、大数据和人工智能技术的不断发展，AIOT智能牧场系统将进一步优化和升级，为畜牧养殖行业带来更多创新和变革。未来，该系统有望在全国范围内推广，助力更多牧场实现智能化转型，推动畜牧养殖行业的高质量发展。通过持续的技术创新和应用拓展，AIOT智能牧场系统将为保障食品安全、促进农业可持续发展做出更大贡献。
总之，AIOT智能牧场系统在投入产出、经济社会价值和推广应用前景方面均展现出显著优势，为现代畜牧养殖行业的发展提供了有力支持。
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