畜牧业信息化技术概述.docx
《畜牧业信息化技术概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《畜牧业信息化技术概述.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
畜牧业信息化技术概述
畜牧业信息化技术概述
北京市农林科学院农业科技信息研究所农业信息技术研发中心
主要内容
一、畜牧业的概念
二、畜牧业信息化现状
三、相关关键技术
四、技术展望
五、应用案例
六、结语
一、畜牧业的概念
2.1畜牧业的概念
畜牧业：
是利用畜禽等已经被人类驯化的动物，或者鹿、麝、狐等野生动物的生理机能，通过人工饲养、繁殖，使其将牧草和饲料等植物能转变为动物能，以取得肉、蛋、奶、羊毛、山羊绒、皮张、蚕丝和药材等畜产品的生产部门。
畜牧业是农业的主要组成部分之一。
农业的重要组成部分，与种植业并列为农业生产的两大支柱。
畜牧业在国民经济中有着重要的地位和作用，主要是：
①提供肉、奶、蛋类等动物性食品。
②为工业提供羊毛、山羊绒、皮、鬃、兽骨、肠衣等原料。
③通过畜产品出口取得外汇。
④促进畜牧业投入品工业和畜产品加工业的发展，增加劳动就业机会。
⑤为农作物生产提供有机肥料。
⑥增加农民收入。
⑦为农业和交通运输业提供畜力。
⑧促进广大牧区的经济和文化发展，加强各民族间的团结。
2.2畜牧业的分类
畜牧业可分为大牧场放牧业和乳畜业。
大牧场放牧业：
经营方式高度集约化，商品化、专业化水平高，经济效益高，科技应用广泛。
我国内蒙古、新疆地区地广人稀、草场质量较好，但经营粗放。
如果能加强科技应用，改善交通运输条件，可以采用大牧场放牧业的生产方式。
乳畜业：
随着城市发展而形成的面向城市市场的商品化、集约化畜牧业地域类型。
乳畜业比较发达的地区：
北美洲五大湖周围地区、西欧、中欧以及澳大利亚、新西兰等地。
2.3国内外畜牧业的发展现状
畜牧业发展水平是衡量一国农业发展与农村发达程度的重要指标。
现代畜牧业建设是一个系统工程，它涉及到畜牧业基础设施更新、生产组织方式转变、经营主体素质提升、管理方式改进等多个方面，以及政府、畜牧企业、农牧民等多个主体层次，受资源、资本、劳动力和技术等因素的影响。
现代畜牧业的特征：
布局区域化：
发挥比较优势；养殖规模化：
获取规模效益
生产标准化：
提高产品质量；发展专业化：
提高生产效率
经营产业化：
协调利益分配；服务社会化：
降低企业成本
2.3.1国外现代畜牧业发展模式
在发达国家，畜牧成为现代农业的主导产业，畜牧业在农村产业结构中的比重都超过了40%，高的甚至达到60%以上。
世界各国由于自然经济条件差异较大，在畜牧业现代化过程中逐步形成了不同模式和道路，主要可以分为以下四种模式：
现代草地畜牧业、大规模工厂化畜牧业、适度规模经营畜牧业、集约化经营畜牧业。
（1）现代草地畜牧业
主要是指以天然草地为基础，围栏放牧为主，资源、生产和生态协调发展的畜牧业类型。
在这种发展模式中，草地是基本的生产资料，饲草是畜牧业发展的主要投入要素，草地资源相对丰富是现代草地畜牧业发展的关键因素，其典型代表主要有澳大利亚和新西兰。
（2）大规模工厂化畜牧业
主要是指以规模化、机械化、设备化为主要特征，精饲料、资本和技术密集投入的高投入高产出高效益畜牧业类型。
典型代表主要以美国为主。
地域广阔，土地资源丰富，劳动力资源紧缺和资金技术实力雄厚是发展大规模工厂化畜牧业的基本条件。
（3）适度规模经营畜牧业
主要是指规模适度、农牧结合、环境友好的畜牧产业模式，其典型代表主要有荷兰、德国和法国等畜牧业发达国家。
这些国家地形以平原为主，气候为温带海洋性气候，比较适合畜牧业发展。
（4）集约化经营畜牧业
主要是指针对土地资源稀缺，以资金和技术集约为主要特征的畜牧业发展类型，日本、韩国及我国的台湾地区的畜牧业就是最为典型的案例。
这些国家或地区的共同特点是，人多地少，经济和科技水平较高，畜牧业资源相对贫乏。
2.3.2我国畜牧业的发展
在我国，畜牧业占农业产值比重只有33.6%。
宏观上存在劳动生产率低、产品质量差和国际竞争力弱的问题，养殖中存在出栏率低、个体生产能力低和死亡率高的问题。
我国现代畜牧业的发展进程：
八十年代，商品化、专业化、企业化发展阶段：
农户家庭庭院养殖为主，专业户不断涌现，涉足畜牧业的企业出现。
九十年代，规模化、企业化、产业化发展阶段：
大型企业不断涌现，产业化经营迅猛发展。
本世纪，区域化、规模化、标准化发展阶段：
区域化布局初步形成，规模化养殖持续增加，标准化生产力度加大。
2.3.3我国现代畜牧业发展过程中存在的问题
1、基础设施薄弱，生产方式落后
2、增长方式粗放，整体效益不高
3、防疫体系不健全，疫病防控能力弱
4、科技创新能力弱，支撑引领能力不强
5、生产者科学文化素质差，组织化程度低
6、饲料供给长期偏紧，质量安全体系有待强化
7、环境保护意识不强，环境污染日趋严重
8、流通加工发展滞后，消费观念急需更新
二、畜牧业信息化发展
畜牧业信息化是指通过对信息和知识及时、准确、有效地获取、处理，准确地传递到农民手中，实现畜牧业生产、管理、畜产品营销信息化，大幅度提高畜牧业生产效率、管理和经营决策水平的过程。
它不仅包括计算机技术，还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项信息技术在畜牧业上普遍而系统应用的过程。
畜牧业信息化又是传统畜牧业发展到现代畜牧业演进的过程，表现为劳动工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。
从另一层意义上讲，畜牧信息化是指培养和发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之促进畜牧业发展，造福于社会的历史过程。
世界畜牧业信息技术的发展阶三个阶段：
20世纪50-60年代，科学计算；
20世纪70-80年代，数据处理和知识处理；
20世纪90年代以来，新发展时期，计算机、人工智能、网络和多媒体技术等。
2.1欧洲畜牧业信息化现状
欧洲畜牧业信息化特点：
核心是科学化、特征是商品化、方向是集约化、目标是产业化、终点是多功能化、手段是信息化。
2.1.1.现代装备支撑的养殖业
旨在实现：
精确、集约、高效、优质、健康。
全自动挤奶设备、挤奶控制系统、全自动养猪系统。
2.1.2.全程追溯的农产品流通业
旨在实现：
健康、优质、集约、高效、节约。
2.1.3.发达的通信系统
旨在实现：
高效、便利、及时
2.1.4.完善的信息服务体系
发达的协会与合作组织（60－70％）（行业信息）
政府（20％）（基础数据平台、公共资源）
高校＋科研机构（10％）协助与技术支持
现代与传统传媒相结合
2.2我国畜牧业信息化现状
我国畜牧养殖方式：
以放牧生产和农牧结合为主，工厂化生成所占比例甚微。
我国畜牧业区域基本分布：
牧区畜牧业——以放牧生产为主
农区畜牧业——以舍饲为主
半农半牧区畜牧业——农牧结合
城市郊区畜牧业——以工厂化、集约化生产为主
2.3畜牧业信息化存在问题
我国畜牧业与畜牧信息化的特殊性：
从总体上，经营规模小、集约化程度低；
农牧民收入低、支出能力弱；
农牧民组织化程度低；
农牧民文化程度低；
农村基础设施落后、政府投入能力低；
发展方向：
传统畜牧业——>规模化畜牧业——>工厂化畜牧业——信息化畜牧业
欧洲畜牧信息化对我国的启示：
畜牧信息化是未来发展的基本方向；
我国畜牧信息化的出路：
低成本、阶段化、国产化、示范优先、企业优先。
三、相关关键技术
信息技术有着悠久的历史，它还将向人性化和大众化的方向进一步发展。
我们可以从以下几个方面来进一步了解现代畜牧业信息化的技术。
本节主要介绍的内容为：
现代畜牧业信息化管理相关技术、现代畜牧业物联网相关技术和现代畜牧业追溯相关技术。
3.1现代畜牧业信息化管理相关技术
3.1.1畜牧业专家系统
畜牧业专家系统，也叫做畜牧业智能系统，它是运用人工智能专家系统技术，结合畜牧业特点发展起来的一门高新技术。
主要技术包括以下几点：
饲养管理专家系统技术和疾病防治专家系统技术。
3.1.1.1饲养管理专家系统技术
饲养管理专家系统主要为基层饲料销售部门、饲料厂和各级农业服务体系、广大农村农业生产者等研制，目的是以其为技术服务桥梁，在向农民销售饲料或在从事畜牧业生产时，通过专家系统逐一分析每个养殖厂的生产情况，最后得出最佳饲料配方方案。
3.1.1.2疾病防治专家系统技术
疾病防治专家系统主要指依据人工智能原理和利用专家系统技术开发的，针对疾病发生的时期、发生部位、症状等特点模仿人类畜禽专家的思维，进行疾病的诊断和科学管理的智能系统。
3.1.2畜牧业设施控制技术
畜牧业设施控制系统，主要是对畜牧养殖场所的相关设施进行控制与调节。
主要技术包括以下几个方面：
温度控制技术、光照控制技术和气体环境控制技术。
3.1.2.1温度控制技术
温度控制主要通过加温、降温和保温隔热来实现。
大型连栋厂舍主要采用集中热水供暖，但也部分采用暖风机管道送风方式供暖。
降温控制：
有时安装有机械通风加湿帘降温系统。
自然通风主要通过开启侧窗和边窗进行通风，齿轮齿条以及拉杆机构常用来进行通风窗的开启，荷兰Rider等公司在降温齿轮齿条以及涡轮杆减速机械方面较有影响。
保温控制：
美国有50％的厂舍采用双层充气式覆盖。
瑞典的LS公司、法国Filclair公司生产的遮阴保温幕，具有较好的保温性能，韩国多采用屋顶喷淋方式进行冬夏季温度的调节。
3.1.2.2光照控制技术
光照控制是设施农业环境下动植物生长的重要决定因素之一，光照调节主要通过光形态、光强和光周期来影响动、植物的生理机能。
畜、禽舍方面，在美国、丹麦等国较多地采用间隙式光照以调节畜禽的生理和生长性能。
3.1.2.3气体环境控制技术
气体环境控制对温室环境主要是补充CO2。
荷兰和美国均有许多家公司生产燃烧天然气增施CO2的装置，日本还以燃烧白煤油和优质汽油等方法产生CO2。
目前，荷兰、以色列、日本等部分温室也采用钢瓶装液态CO2进行补充。
在畜、禽舍中，主要是控制氨气等有害气体。
3.1.3畜牧业远程诊断技术
畜牧业远程诊断系统是结合TCP／IP和Internet网络技术，利用专家系统技术，实现对病虫害进行远程推理、诊断以及对病虫害知识数据库扩充的B／S结构跨平台系统。
远程诊断的大致机制如下：
采用若干台中心计算机作为服务器，服务器分为分析诊断服务器和数据库服务器，客户端则通过网络连接到服务器端。
服务器端在接收到来自客户端的请求之后，短时间内调用网内所有的诊断资源，以实现远程的数据调用和分析，达到诊断的目的。
与人工智能技术发展紧密相连的智能诊断的技术和方法主要有：
基于规则的方法、基于模型知识的方法、基于神经网络的方法、基于案例的方法和基于行为的方法等。
这些方法虽各有特点和优势，但均存在各自的局限性。
3.1.4畜牧业信息服务技术
畜牧业的信息服务所采用的技术也农业信息服务常采用的技术。
包括互联网技术、IPtv技术、三网融合技术、IP电话技术和自动语音导航系统等。
人工坐席服务是最长用的信息服务之一，它的服务流程如下：
客户拨打电话——坐席员接听电话——输入查询关键字——从数据库中搜索信息——发送信息到客户电话——提取客户需要的信息。
3.1.5畜牧业企业整体管理系统
畜牧业企业整体管理系统的具有如下特点：
整体性：
不仅仅关注生产环节，而是将养殖企业的生产、物流、成本核算、员工考核等进行全方位进行管理，并实现各个环节的数据无缝衔接与共享。
管理的流程化、规范化：
软件将生产、物流、采购、员工考核等业务流程固化，使企业的管理流程化、规范化，实现企业管理由粗放管理向精细管理转变。
强大的预警平台：
通过系统的预警平台，对企业的库存、繁殖、防疫等工作进行预警设置，并生成相关的员工工作计划，避免员工出现工作疏漏，使企业的管理更高效。
及时性：
软件系统架构采用先进的B/S架构，企业管理者只要是能上互联网的地方，就可以随时随地的查询企业的生产、销售数据。
安全性：
系统采用多层安全设置加强企业数据的安全性。
灵活性：
系统可根据不同企业的管理模式，预设多种管理方法，企业可以根据自身的实际情况有选择的进行参数设置。
同时公司提供功能的个性二次开发，满足企业的个性需求。
此类系统主要包括以下几个模块：
系统基本管理、物流及生产管理、财务管理、预警平台、工作计划、指标分析、统计分析和成本核算。
3.2现代畜牧业物联网相关技术
3.2.1物联网的定义
物联网（TheInternetofthings——IOT）的概念是在1999年提出的。
把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。
物联网是未来因特网中的整合部分
物联网的定义：
物联网是一个动态的全球网络框架；它具备基于标准和共有通讯协议的自组织能力；让物理和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。
3.2.2物联网关键技术
在物联网应用中有若干关键技术：
传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。
大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。
自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
芯片设计制造技术天线设计制造技术
加工标签成品技术读写器
中间件技术系统集成技术
应用软件技术测试与服务技术
3.2.3物联网体系结构
物联网的体系结构从下到上依次为感知层、传输层和应用层：
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。
感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。
网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
3.2.3.1感知层主要技术
RFID技术：
频率选择、天线技术、低功耗技术、封装技术、定位与跟踪、防碰撞与安全技术等。
电磁感应传感器、光谱传感器、音视频传感器、卫星遥感系统和GNSS传感器。
传感器：
低成本、环境适应性、可靠性、微功耗、安全性
三类传感器：
集聚式传感器节点、移动式传感器节点（车载、便携）、分布式固定传感器节点
使用特点:
季节性、空间分布性、多参数嵌入…
3.2.3.2传输层主要技术
PAN网络（蓝牙个人区域网）,Zigbee,
6LowPan（它实现IPv6通信，低功率支持，可运用到所有设备）
UWB,Wi-Fi,Bluetooth,CAN总线
LAN网络，Ethernet（以太网）,Wimax,Wlan
Wan网络，GPRS，CDMA，3G,PSTN,ATM
3.2.3.3应用层主要技术
网络互联：
分布式传感器→汇聚节点，采用ZigBee适于环境变化的多跳、自组织通信技术，互联网接入。
智能信息处理：
逻辑思维→形象思维；知识工程；云服务；人机和谐；现代信息服务产业
3.2.3物联网重点研究方向
需求驱动、着力研究面向问题的解决方案Demand-driven；Problem-OrientedSolutions.
开放系统：
硬件接口、通信协议、软件平台
学科深度交叉：
农学与信息学、畜牧与信息学
传感器、无线传感器网络：
“十二五”研究重点
数据挖掘：
联机跨库挖掘、多媒体挖掘、检索
视频图像信息处理：
图像压缩、图像识别
智能服务探索：
服务平台、服务模式
3.3现代畜牧业追溯相关技术
3.3.1RFID技术
RFID（无线射频识别）技术也被称为电子标签技术，它通过无线射频信号实现非接触方式下的双向通信，完成对目标对象的自动识别和数据的读写操作。
RFID在动物识别领域的应用介绍。
3.3.2牲畜电子标签
标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在牲畜身体上标识目标对象。
畜禽标识包括：
耳标、电子标签、脚环以及其他承载畜禽信息的标识物。
耳标通过施加于牲畜耳部，用于证明牲畜身份，承载牲畜个体信息的标志物。
由畜禽种类代码、县级行政区域代码、标识顺序号共15位数字及专用条码（二维条码）组成。
目前市场上的电子标签种类多样。
电子耳标和颈环。
3.3.3识读器
又叫阅读器（Reader）：
读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器（如：
C5000W）或固定式读写器；
设备与数据：
主要是针对动物对象的RFID的标识和PDA应用于数据传输等。
目前市场上的电子标签阅读器，能够内置GPRS、WCDMA、WIFI、蓝牙、RFID、GPS、一维条码等模块，可以用于信息管理，信息收集和数据传输。
部分带有触摸屏的手持设备，它的防护等级达到IP65，并且有着极佳的抗震性能，这就确保了它即使是在很恶劣的情况下也能很好的工作。
3.3.4二维码
移动二维码技术在国际上是一项成熟的追溯及防伪技术，可以帮助消费者快速、准确地了解到自己需要产品信息。
将二维码制成标签贴在绿色食品包装上；消费者购买产品时，只需手机扫码或发短信，即可随时随地查询产品有关信息及企业信息，并可及时反馈虚假、错误信息。
移动二维码技术，在国际上已经得到广泛应用：
日本在2002年推出手机条码业务，用户对二维码的总体认识度达到96.5%，实际使用率是78%,6000多万台手机支持条码业务；
在韩国，目前市面上有2000万台手机支持条码业务。
在中国，支持二维码技术的移动终端，已经成为市场主流。
中国手机上网用户数到2008年8月份已达到2.3亿；
100万以上像素级别的智能手机已经成为市场主流，随着3G技术的应用，智能手机的比例还将进一步扩大。
中国移动在2006年8月正式向中国市场推出了手机二维码服务。
手机二维码在产品追溯中的应用
如个人身份证一样具有唯一性：
一品一码；
产品的唯一二维码关联该产品的后台数据；
随时随地查真伪；手机普及率高；
绿色食品二维码追溯系统应用介绍
绿色食品安全二维码追溯系统经过充分调研与深入挖掘，确定了基于二维码的食品安全追溯系统的功能设计、数据分布、网络布局以及公共监控平台及各级子系统开发方案等。
二维码应用使多方受益
消费者：
随时随地使用手机扫码查看产品详细信息；
管理机构：
促进消费者等对虚假信息进行反馈，有效完善对食品质量、假冒伪劣商品的监测管理；
企业：
利用二维码对自身及产品进行更多的宣传活动。
二维码溯源应用的技术优势
信息：
政府及企业可通过二维码获得更多空间，在消费者查询认证的同时进行自身形象、知识普及或产品的宣传；
查询：
300余款手机均支持使用，非主流手机也可通过短信方式应用；
交互：
WAP、短信、彩信，保障信息查询和反馈的及时性；
应用：
二维码图形可喷、印、贴、打，任意部署；
码型：
信息量更大、识别局限更小、可识别率更高；
3.3.5畜产品质量安全追溯管理系统
主要介绍了系统的操作与监控流程、信息流向、实施技术路线、跟踪管理、消费者质量安全查询和肉品质量追溯流程。
此外还介绍了奶牛体征监测系统及其整体架构。
四、技术展望
4.1畜牧业信息技术和产品的开发方向
以3S技术（RS、GPS、GIS）为代表的精准畜牧业产品开发；
专家系统、决策支持系统及开发工具的开发和应用；
虚拟畜牧业技术研究与应用；
畜牧业信息网络和接收终端（多网合一传输技术、农用掌上电脑HPC/PDA、机顶盒、多媒体接收终端MRT）的研发和应用；
畜牧业设施节能技术研究应用；
养殖棚室智能监控系统开发和应用；
畜牧业产品安全管理和监测预警信息系统研发等。
4.2未来畜牧信息技术的发展方向
集成技术（计算机、网络、数据库、人工智能等最新技术的集成）
精准畜牧（动物生长模型、养殖模型、饲喂模型等）
食品安全技术（空间定位、个体识别、食品检测、监测、追溯等）
流通与商务技术（现代物流、电子商务、电子支付、电子认证、市场预测决策等）
4.3畜牧信息技术的发展策略
技术可控–引进、消化、吸收、再创新。
自主建设–要技术、要产品、不要解决方案、自主建设。
典型应用行业选择–农业、畜牧业。
符合我省省情：
解决三农问题；
符合国家需要：
保证粮食安全；
不会危及国家安全。
五、结语
我国畜牧业基础条件差、水平低、发展不平衡，畜牧业信息化建设任重而道远。
我国畜牧业信息化建设的当务之急是制订一个适合我国国情的发展战略和总体规划，通过信息化推动畜牧业现代化和社会主义新农村建设。
畜牧业信息化发展战略是以基础设施和信息资源建设为基础，综合运用现代信息技术手段，建立畜牧业信息化技术体系和服务体系，加快科技成果的转化和推广，促进畜牧业和农村经济的跨越式发展。
总之，我国畜牧业的特殊性、复杂性决定了畜牧业信息化是一个长期而艰巨的过程。
升级会员 