2025全国畜牧业数智化典型案例——牛羊智慧养殖关键技术与精准作业装备创制及应用

　　牛羊产业是我国农牧业转型升级的坚实支柱，也是推进乡村振兴战略的主导产业。近年来，我国牛羊产业实现持续稳定发展，生产水平有效提升，集约化、数字化、智能化已成为了引领这一产业前行的强大动力。但是，当前牛羊产业仍然面临着产业基础比较薄弱、养殖分散且规模偏小、饲喂方式相对落后、圈舍环控技术水平低、饲料配制营养均衡性差、健康智能感知装备紧缺、健康状况智能识别不足、全过程数字化程度低、技术整体融合力度不足、养殖效益低等产业问题，生产发展不能满足快速增长的需要，牛羊肉及奶源供给面临一定压力。

　　本项目重点：一是解决饲喂中饲料配制营养均衡性差、配送费时费力、饲料浪费严重等问题；二是解决牛羊健康不能智能感知与预警问题，疾病是养殖场内部最大的致损因素，据统计，成年奶牛平均利用率仅2.3胎，乳房炎发病率高达16.2%，奶牛各种疾病年发病率超过60%，分娩死胎率9.2%，哺乳犊牛发病率高达51.4%，0-60天内新生犊牛死淘率8.2%，传统人工巡栏方式下，疾病揭发滞后、主观性强、用人成本高、误诊率高、疾病治疗周期延长，空怀期长，母牛繁殖率低；三是解决牛羊关键行为不能智能识别问题，不断提升牛羊智能养殖水平，实现节本提质增效。

　　1.3解决思路

　　由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牵头的“十四五”国家重点研发计划“牛羊规模化高效健康养殖集成示范项目（2022YFD1301100）”统一设计，从精准饲喂-精准健康-精准管理层面出发，聚焦牛羊产业节本提质增效内容，重点从以下三个方面开展集成攻关：一是通过TMR中央厨房精准饲喂加上无人配送、推料机器人等装备，解决饲料配制营养均衡性差、配送费时费力、饲料浪费严重等问题；二是通过基于下丘脑生命信号的动物繁育、发病、营养、应激人工智能监测预警技术；三是

　　应用AI算法实现视觉数据快速标注

　　，解决标注成本高、效率低等问题。

　　2场景解决

　　2.1创新亮点

　　（1）创新了牛羊TMR饲料营养均衡配制及无人配送方案，适用于大规模牛羊场和集中连片的乡村养殖合作社，解决了牛羊饲料营养不均衡及配送费时费工等问题，达到国际先进水平。

　　（2）首创基于下丘脑生命信号的动物繁育、发病、营养、应激人工智能监测预警技术，实现高精度分娩预警（预警准确率96.7%，远高于国际同行82%水平），达到国际领先水平。

　　（3）创新提出了畜牧场动物影像加速数据引擎及标准化视觉数据库构建方法，形成了牛羊计算机视觉数据快速标注算法，标注效率提高78%；

　　（4）上述成果均已在相关牧场中试应用，成果就绪度达到7级以上。

　　2.2核心技术

　　该成果通过牛羊TMR饲料营养均衡配制及无人配送技术，大大减少饲料浪费，实施基于下丘脑生命信号的AI疾病监测预警技术，大幅度减少重大疾病发生，应用机器视觉数据快速标注算法，提升AI技术的智慧牧场应用效率，在解决国家饲料粮安全、生物安全等方面发挥重要作用。

　　（1）解析营养需求、饲喂量、输送速度的耦合关系及肉牛身份识别技术，创制数智化中央厨房、无人TMR数智撒料车、无人推料机器人等饲料均衡配制及配送系统并在多家大型牧场应用，实现了牛羊饲料精粗比例等营养均衡配制及智能化配送及精准饲喂，牛舍智能推料机器人入选2024中国农业农村重大科技成果；

　　（2）系统研究并构建了基于下丘脑生命信号的牛羊繁殖、发病、代谢异常、应激早期预警模型，研制出牛羊健康实时监测芯片及数据云分析系统，可实时获取每头牛羊的生理、发病、营养代谢异常、环境应激4大类10余种重大异常早期报警，实现高精度分娩预警（预警准确率96.7%，远高于国际同行82%水平），新生犊牛腹泻、肺炎早期预警早期干预实现零死亡；

　　（3）开发了“采-算-选-改-训”的新型视觉算法开发方法，在国产智能存算设备的基础上打通了从视频采集、图像计算、数据云存储、数据筛选、自动标注、人工审核与修改、模型训练等完整数据集构建链路，提出了牛羊计算机视觉数据快速标注算法，在图像数据集构建及标注效率提高78%；构建了牛羊羊精细健康养殖管控平台，在全国开展牛羊规模化养殖精准营养关键技术推广示范，辐射肉牛35万头，肉羊56万头，经济社会效益显著。

　　2.3应用范围

　　适用于肉牛、奶牛、肉羊、奶山羊等牛羊产业。特别是规模化养殖企业或牛羊养殖相对集中的乡村区域，主要功能是用于牛羊精准饲喂、TMR饲料无人配送、牛羊养殖大数据实时监测、牛羊健康实时监测及疾病预警、基于视频的牛羊关键行为高效识别等。

　　TMR中央厨房精准饲喂系统主要应用在反刍动物规模化养殖饲喂环节中，已在内蒙古、山东、广西、青海、河北、新疆、云南、陕西、宁夏、天津等10省市实现了应用，共计建成了40余座全混合日粮TMR中央厨房。针对养殖场规模化的大小可采用不同配置的TMR中央厨房，结合客户的场地、规模、配方等设计要素，国科农牧会规划不同饲喂工艺的TMR中央厨房。

　　3应用成效

　　3.1投入产出情况

　　（1）牛羊TMR饲料营养均衡配制及无人配送方案：TMR中央厨房精准饲喂系统的高效自动运行，提升了牧场饲料的加工及饲喂效率，减少了饲料的使用和浪费，经过牧场运行评估，配方不变的情况下，比传统TMR制备方式可以提高产奶量2%以上。饲料更加节约，产量效益显著提升，最终实现了牧场提质增效的目的。经过实际牧场运行统计，应用该技术的TMR中央厨房系统可使牧场TMR日粮的精料、添加剂和辅料的损失率从2%以上降低到0.2%，粗饲料的牧草的损失率从5%以上降低到1%；青贮的损失率从10%降至2-3%，饲料的损失率、浪费率、人工费用、管理费用、能耗费用和移动机器设备折旧率的降低，可使牧场利润预期在24个月内提高50%，2-3年内节省的总费用可与整套系统投资总额相平。通过日粮调控技术，碳减排贡献度可达到70%以上。从自动化角度看，采用我们自动化TMR加工系统，在办公室内通过一台电脑来操控该中央控制电气系统，可以十分准确的自动配置每一次饲料，实现TMR饲料集中加工和配送，负责万头牧场TMR加工的人员2-3人即可，实现反刍动物日粮的自动化精准加工，节约工人劳动时间30%以上，降低工人劳动强度60%以上，以及过去系统中的人工劳动任务的减少，降低人工和管理成本30%以上。

　　（2）首创基于下丘脑生命信号的人工智能监测预警技术：兽医千里眼通过给牛羊佩戴HMT即健康监测标签，全天候24小时不间断采集牛的体温调节中枢近距温度，根据疾病发展的前驱期，动物体温发生异常的特征，通过物联网、云计算、人工智能手段，还原每头牛的发病、分娩、营养代谢异常、应激等特征，最终通过手机或电脑软件系统（兽医千里眼）实现各种异常的早期报警，第一时间锁定病牛，确保各种异常早发现、早预警、早应对，将疾病消灭在萌芽阶段，达到控制疫病传播、提高治愈率、减少病死率、降低养殖成本的目的。

　　通过该项技术，解决以下八个问题：1）改变了人工巡栏的传统养殖方式，将全天候24小时不间断预警方案手机电脑报警纳入智能巡栏、早发现、早治疗纳入牧场管理流程与日常考核方案，解放劳动力，提高劳动效率。2）建成基于人工智能的疫病预警体系，将疫病控制在萌芽阶段！3）将母牛母羊因病损失减少70%。4）将母牛母羊死亡率下降50%。5）将新生犊牛、羔羊死亡率下降60%。

　　6）节省饲料成本8%。7）通过兽医千里眼体系，与中国农科院、中国农大、南农大等国内知名大学的著名兽医专家建立了长期合作关系。8）为政府监管、活牛保险、活牛贷款、活牛运输与健康交易提供经验与有意义尝试。投入产出因牧场区分牛与羊，奶畜与肉畜，高价值品种与普通品种，牧场舍饲或是放养等情况不同而因事而异。也因牧场管理水平因人而异。

　　以规模化奶牛场为例，按每头犊牛价值（母牛285天妊娠期饲养成本）3000元计，按全国繁殖奶牛存栏560万头，新生犊牛60天内死淘率8.2计（《中国规模化奶牛场关键生产性能现状（2024版）》对全国25个省397家规模化牧场133.8万头奶牛统计数据分析），死淘45万头，应用兽医千里眼早期预警技术，减少新生犊牛病死率60%，即8亿，按泌乳牛产后60天死淘率7.8%计，死亡43.6万头，按减少70%，每头母牛因病损失10000元计，30.5亿元。空怀期缩短10天计，560万头每天饲料成本70元计，节省39.2亿饲料成本。奶牛场仅上述三项节省77亿元。假如实现上述经济效益，牧场兽医千里眼投入7亿元左右。投入产出比1：10左右。

　　（3）应用AI算法实现视觉数据快速标注技术：开发并实施了一种加速数据引擎（ADE）工作流程，用以解决现有技术中畜牧场机器视觉算法的训练数据集的质量不高的缺陷。在本项目中特别开发了“采-算-选-改-训”的新型视觉算法开发方法，在国产智能存算设备的基础上打通了从视频采集、图像计算、数据云存储、数据筛选、自动标注、人工审核与修改、模型训练等完整数据集构建链路。ADE工作流程在牛、羊、猪等多种畜牧场景中经过了严格的测试和验证，证明了其在实际应用中的有效性。在项目中，ADE能够自动进行肉牛场肉牛的实例识别和分割，将24小时视频数据的传统标注时间从141小时大幅缩短至30.5小时，人工工作量减少了78.4%。此外，ADE还采用了多种数据蒸馏策略，对生成的数据进行优化筛选，确保了标注的精确性和数据集的多样性。

　　3.2经济社会价值

　　（1）在精准饲喂方面，TMR中央厨房精准饲喂系统技术的推广和应用，不仅大大提高了牧场的生产效率和饲料利用率，减少了人力和物力的浪费，同时也降低了能耗和环境污染。这种技术变革在推动畜牧业向智能化、绿色化方向发展的同时，也为牧场带来了显著的经济效益和社会效益。促进了产业结构的优化和产品的更新换代；有效降低了对劳动力的依赖，减少了人工成本，同时提高了养殖产出效率和产品安全性；对于提升我国畜牧业的国际竞争力，推动农业现代化发展具有重要意义。

　　（2）在精准健康方面，落实总书记关于加强国家生物安全，建立发病预警体系，做到人病兽防、关口前移，早发现早处置，将疾病消灭在萌芽阶段的重要指示。建立了全球首个人工智能与物联网技术的规模化养殖场高度精准的预警平台。战略意义十分重大。全国第一个联结中国农业科学院北京畜牧兽医所、中国农业科学院哈尔滨兽医研究所、中国农业科学院兰州兽医研究所、中国农业科学院特产研究所、中国农业大学动物医学学院、南京农业大学动物医院、华中农业大学动物医学院、吉林大学动物医学院、华南农业大学动物科技学院等国内三十余家科研单位与大学的集预警、病原检测、治疗方案为一体的牧场疾病诊疗直通车。在牛羊数智化、精准化人工智能预警技术上，代表中国最高水平。一颗HMT芯片，实现包括分娩报警在内的12大类预警，以分娩预警为例，在母牛分娩每10-36个小时预警，预警准确率95%以上，超过荣获LAMMAShow最佳产品及创新奖(技术类)、英国农业奖机械类年度创新者、德国红点设计奖、爱尔兰设计奖大奖赛、挪威农业技术Jury's银奖、瑞典ElmiaLantbruk创新奖金牌、爱尔兰时报最佳创新奖的爱尔兰的moocall的单一的母牛分娩报警设备。（该产品目前市场售价267欧元）。

　　3.3推广应用前景

　　成果已在山东、河北、新疆、甘肃、吉林等省市进行示范、推广，万头牧场TMR中央厨房系统比传统饲喂加工模式，加工效率提高50%以上，劳产率提高30%以上，搅拌能耗降低20%以上，饲料原料的添加误差大大降低，保证加工饲喂精准度±1%；AI疾病监测预警技术应用实现牛羊病死淘下降60%以上，新生犊死淘率下降50%以上；机器视觉数据快速标注算法效率提高78%。成果应用前景广阔，将推动牛羊产业饲料营养均衡化、养殖设施标准化、生产过程规范化、管理智能精细化，促进牛羊产业智能化、绿色化、高质量发展。

　　国科农牧的TMR中央厨房精准饲喂系统因其突出的创新性和实用性，曾先后获得全国农牧渔业丰收奖、中国畜牧业科技创新银奖、新疆维吾尔自治区科技进步一等奖等多项荣誉。此外，公司还拥有发明专利7项，实用新型专利66项，软件管理系统及软件著作权117项，这些成果都是该技术独特性和先进性的有力证明。结合已建成的实际运行证明，TMR中央厨房精准饲喂系统有广阔的推广应用前景。

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