陸蓉　胡肄農(nóng)　黃小國　譚業(yè)平　陸昌華

摘 要：回顧國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用人工智能領(lǐng)域中的專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模式識(shí)別等技術(shù)，在畜牧生產(chǎn)管理、動(dòng)物疾病監(jiān)測、屠宰機(jī)器人、機(jī)器視覺與虛擬現(xiàn)實(shí)、可穿戴設(shè)備、肉品生產(chǎn)銷售預(yù)測、及畜禽產(chǎn)品交易平臺(tái)等方面取得的諸多研究成果。借鑒畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，展望我國智能化畜禽養(yǎng)殖場的人工智能技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)需求、發(fā)展前景，提出技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用建議：提高養(yǎng)殖設(shè)施和工藝水平，打好畜牧業(yè)工業(yè)化基礎(chǔ)；加強(qiáng)養(yǎng)殖過程中數(shù)據(jù)采集和信息處理能力，打好畜牧業(yè)信息化基礎(chǔ)；集成創(chuàng)新養(yǎng)殖場智能感知控制系統(tǒng)、畜禽健康監(jiān)測系統(tǒng)、養(yǎng)殖機(jī)器人、畜產(chǎn)品收割加工機(jī)器人、自動(dòng)化糞污處理系統(tǒng)等高端技術(shù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)智慧畜牧跨越發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：人工智能；專家系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；模式識(shí)別；機(jī)器視覺

中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.008

Application and Prospect of Artificial Intelligence Technology in Intelligent Livestock and Poultry Farms

LU Rong1，2， HU Yi'nong1， HUANG Xiaoguo3， TAN Yeping1， LU Changhua1

（1.Key Laboratory of Veterinary Biologicals Engineering and Technology， Ministry of Agriculture， National Center for Engineering Research of Veterinary Bio-products， Institute of Veterinary Medicine， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014， China； 2.Nanjing Surveying and Mapping Institute， Nanjing， Jiangsu 210004， China； 3.Jiangsu Kangle Agriculture and Animal Husbandry Company Limited， Changzhou， Jiangsu 213149， China）

Abstract： This paper reviewed the domestic and foreign scholars application researches of artificial intelligence technology， such as expert system， machine learning， neural network and pattern recognition， etc. in the field of animal husbandry production management， animal disease surveillance， slaughtering robot， computer vision and virtual reality， wearable devices， meat production sales forecast， and livestock products trading platform. Based on the experience of animal husbandry developed countries， this paper looked forward to the industrial demand， and development prospect of artificial intelligence technology in intelligent livestock and poultry farms of China. Then the paper proposed the strategy of technology research and industrial application： improve the level of breeding facilities and technology to lay a good foundation for the industrialization of animal husbandry； strengthen the ability of data collection and information processing in the breeding process to lay a good foundation for animal husbandry informatization； integrated innovation the animal farm intelligent sensing & control system， livestock and poultry health monitoring system， breeding robot， animal product harvesting and processing robot， automatic manure disposal system， to achieve wisdom livestock goals.

Key words： artificial intelligence； expert system； neural networks； pattern recognition； computer vision

近年來，我國畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，規(guī)?；B(yǎng)殖場養(yǎng)殖量持續(xù)增長，家庭牧場和養(yǎng)殖專業(yè)合作社等新型經(jīng)營主體快速發(fā)展，托管代養(yǎng)、訂單畜牧業(yè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”畜牧業(yè)等新型業(yè)態(tài)大量涌現(xiàn)，養(yǎng)殖方式呈現(xiàn)以規(guī)?；?、集約化、產(chǎn)業(yè)化為主導(dǎo)的特征。2016年，我國肉類總產(chǎn)量8 537萬t，禽蛋產(chǎn)量3 095萬t，成為世界第一豬肉和雞蛋生產(chǎn)大國，奶類總產(chǎn)量3 712萬t，居世界第3位。

人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，推動(dòng)了傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用人工智能領(lǐng)域中的專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模式識(shí)別等技術(shù)，在養(yǎng)殖設(shè)施智能化[1-2]、動(dòng)物疾病診療、屠宰機(jī)器人、肉品生產(chǎn)銷售預(yù)測、可穿戴采集設(shè)備及畜禽產(chǎn)品交易平臺(tái)等方面取得的諸多研究成果。結(jié)合高投入、高產(chǎn)出，資金、技術(shù)、勞動(dòng)力密集型的設(shè)施畜牧業(yè)特點(diǎn)，我國設(shè)計(jì)和建造智慧型設(shè)施畜牧業(yè)所需的軟硬件技術(shù)條件已具備，完成智能化畜牧業(yè)生產(chǎn)已成為可能[3]。

1 人工智能的發(fā)展概況

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI），是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的新型科學(xué)技術(shù)[4-6]。20世紀(jì)50—60年代采用啟發(fā)式思維編寫程序，開啟AI發(fā)展初級(jí)階段。1956年的達(dá)特茅斯會(huì)議（Dartmouth Conference）被公認(rèn)為是人工智能的起源。1963年，開始自然語言通訊、圖像或圖形分析研究，AI進(jìn)入第2階段。20世紀(jì)70年代，專家知識(shí)系統(tǒng)得到發(fā)展，應(yīng)用范圍延伸到各領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，圍繞知識(shí)表示、推理、機(jī)器學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)知識(shí)在模擬智能中的重要性，更深入探索新認(rèn)知模擬[7]。20世紀(jì)90年代，向大型分布式AI開發(fā)環(huán)境和多智能體協(xié)同系統(tǒng)等發(fā)展。21世紀(jì)AI技術(shù)日益成熟，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，為各產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展提供有力支撐。

2 人工智能在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

人工智能領(lǐng)域中的專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)別和可穿戴智能設(shè)備等技術(shù)與畜牧業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，在國內(nèi)外已有部分成功案例。

2.1 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)ES（Expert System）是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，能根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┲R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理與判斷，模擬人類專家解決領(lǐng)域問題。專家系統(tǒng)一般無算法解，是一種啟發(fā)式求解方法。

專家系統(tǒng)應(yīng)用于動(dòng)物疾病診療：從20世紀(jì)70年代開始，美國利用電腦輔助診斷小動(dòng)物；利用電腦分析腦電圖（EEG）來測定雛雞維生素B6缺乏癥；隨后美國私人獸醫(yī)采用筆記本電腦到農(nóng)場巡回醫(yī)療[8]。與此同時(shí)，美國開發(fā)了一種把顯微鏡數(shù)碼相機(jī)攝像—病蟲害及?。ㄏx）原顯微圖像電子郵件傳送—專家會(huì)診—電子郵件反饋相結(jié)合[9]。系統(tǒng)可在1～2 h內(nèi)將診斷結(jié)論和防治建議傳回到農(nóng)業(yè)推廣人員之手，是對(duì)疑難疾病遠(yuǎn)程診斷及防治的一個(gè)成功案例[9]。日本杉木等采用產(chǎn)蛋預(yù)測模擬模型對(duì)大型雞場進(jìn)行雞疾病診斷[10]。在我國，于船等[11]，張泉鑫[12]，陸綱[13]，張信等[14]，許劍琴等[15]，陸昌華等[16-17]和劉軍等 [18]也進(jìn)行相應(yīng)研究，將各自領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)分別應(yīng)用于中獸醫(yī)辨證施治、馬真性腹痛電腦診療和雞病專家系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)應(yīng)用于養(yǎng)殖生產(chǎn)管理：20世紀(jì)90年代開始，國外CRIRO開發(fā)了集約化豬場管理決策支持系統(tǒng)，POMAR等和WONGNARKPET等分別開發(fā)了母豬繁殖管理專家系統(tǒng)，HUIRNE等開發(fā)了母豬群更新專家系統(tǒng)；MORRISON，MORRIS，GIPP，VOS，ENTIN等先后研發(fā)了豬場健康管理專家系統(tǒng)[8，19-20]供畜牧場應(yīng)用。在此期間，我國也運(yùn)用計(jì)算機(jī)指導(dǎo)母豬配種、妊娠、斷奶到育仔、育成、育肥、出售一整套飼養(yǎng)方案，制定生豬生產(chǎn)規(guī)劃、選種與選配等，推動(dòng)了生豬生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化[21-23]。

荷蘭ZVI HOEHMAN開發(fā)了肉牛養(yǎng)殖場專家系統(tǒng)[24-25]用于草場改良、質(zhì)量監(jiān)控和牛的育種；NUTHALL等[26-27]建立具有個(gè)性化特征的草原放牧管理專家系統(tǒng)。

在對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息采集與參數(shù)處理、指導(dǎo)生產(chǎn)操作，如專家系統(tǒng)診療魚病，生物行為學(xué)模型應(yīng)用，水質(zhì)預(yù)警管控及對(duì)養(yǎng)殖設(shè)施、設(shè)備自動(dòng)控制[28]。通過智能手機(jī)平臺(tái)遠(yuǎn)程控制APP可實(shí)時(shí)查看水質(zhì)指標(biāo)，一旦水質(zhì)異常，APP可通過聲光自動(dòng)報(bào)警與短信提示。也可手機(jī)遠(yuǎn)程控制增氧機(jī)與投餌機(jī)設(shè)備，進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)或定時(shí)操作[29]。

2.2 機(jī)器視覺

近年來，人工智能研究領(lǐng)域中的機(jī)器視覺及智能監(jiān)控已逐步深入到畜禽養(yǎng)殖的許多領(lǐng)域，國內(nèi)外畜牧養(yǎng)殖行業(yè)一些研究人員已開展大量的研究工作，對(duì)象包括奶牛、豬、羊等多種家畜。劉同海等[30]利用背景減法和去除噪聲算法得到豬體體尺測點(diǎn)；江杰等[31]利用背景差分法提取羊體輪廓；趙建敏等[32]研究了基于Kinect傳感器搭建的羊體尺測量系統(tǒng)，利用彩色、深度圖像的多元信息提取羊的體尺等。

在豬場應(yīng)用中，高云[33]將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別算法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）應(yīng)用于養(yǎng)豬運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測中，并采用Matlab軟件設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)行為識(shí)別軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)走、跑、跳和靜止4種行為的識(shí)別。模擬試驗(yàn)證明其整體識(shí)別率達(dá)98.9%。

在屠宰應(yīng)用中，使用廉價(jià)敏感傳感器，機(jī)器在剔除多余肥肉時(shí)比手工操作要高效，每塊肉能多保留3%～4%，可產(chǎn)生大的效益[34]；法國Gilles N A SSY采用X射線斷層掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瘦肉、肥肉和骨的3個(gè)組分檢測；機(jī)器人根據(jù)每塊胴體的構(gòu)造能虛擬分割胴體以進(jìn)行分級(jí)；近紅外光譜技術(shù)能測定肥瘦混合肉的組分替代pH值的測定，在熟制品加工中可預(yù)測火腿的工藝品質(zhì)[35]。

2.3 畜牧機(jī)器人

養(yǎng)殖生產(chǎn)中已出現(xiàn)具有一定智能，可進(jìn)行自動(dòng)飼喂、自動(dòng)擠奶、自動(dòng)撿蛋、自動(dòng)清糞等作業(yè)的智能化畜牧系統(tǒng)，又稱作畜牧機(jī)器人。

為提高牧場管理智能化，實(shí)現(xiàn)奶牛定位跟蹤與監(jiān)控，王紅君等[36]將視覺圖像處理與養(yǎng)殖問題相結(jié)合，研制視覺機(jī)器人。何林飛[37]研制一種低成本禽蛋撿拾并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)禽蛋從傳送帶到裝盤的自動(dòng)化過程。LI等[38]利用機(jī)器視覺技術(shù)與算法開發(fā)了蛋殼微裂紋識(shí)別視覺系統(tǒng)。

國內(nèi)外開發(fā)多種自動(dòng)養(yǎng)豬系統(tǒng)[39-41]，采用RFID對(duì)發(fā)情母豬或返情母豬等個(gè)體實(shí)施自動(dòng)分群，減少人為觀察工作量和主觀性誤差。智能化精確飼喂采用大圈群養(yǎng)模式，擴(kuò)大活動(dòng)空間，群體內(nèi)母豬可自由分群、隨意組合，自由選擇采食時(shí)間，減少飼養(yǎng)過程中對(duì)母豬造成的應(yīng)激。

在奶牛養(yǎng)殖領(lǐng)域中，奶牛個(gè)體識(shí)別管理技術(shù)[42-49]多采用無線射頻RFID，并整合其他測控技術(shù)。如以個(gè)體奶牛生理與生產(chǎn)信息為精飼料定量依據(jù)，進(jìn)行精確飼喂機(jī)器人的研制；或采用懸掛式和行走式奶牛精飼料精確飼喂機(jī)；或采用三攪龍變螺距給料，解決飼喂堵料問題；又或采用由雙模行進(jìn)機(jī)構(gòu)、精確投料機(jī)構(gòu)、單片機(jī)自動(dòng)識(shí)別等組成的雙模自走式奶牛精確飼喂裝備，最終實(shí)現(xiàn)智能化奶牛養(yǎng)殖。熊本海等[50]設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)分析與處理于一體的奶牛飼喂自動(dòng)電控系統(tǒng)。趙爾迪等[51]結(jié)合模式識(shí)別等技術(shù)，研制了全自動(dòng)精確飼喂機(jī)器人。楊存志等[52]研制成奶牛智能飼喂機(jī)器人。張健等 [53]研制了智能犢牛飼喂系統(tǒng)，優(yōu)于人工哺喂初乳或犢牛自行吸食母乳方式。

谷朝勇[54]結(jié)合消毒機(jī)械裝置，采用嵌入式系統(tǒng)以ARM7為遠(yuǎn)程機(jī)器人控制核心，實(shí)現(xiàn)在特殊環(huán)境下智能遠(yuǎn)程控制的消毒。郭明等[55]研發(fā)了發(fā)酵養(yǎng)殖床服務(wù)機(jī)器人，通過機(jī)器視覺、超聲和電子鼻技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)鋪墊發(fā)酵養(yǎng)殖床填料，將發(fā)酵養(yǎng)殖床填料翻耕平整。馬江勇等[56]采用PROTEUS等軟件進(jìn)行模擬仿真，研發(fā)出遠(yuǎn)程控制清糞機(jī)器人。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Aficial Neural Network）由大量處理單元即神經(jīng)元互連而成，是仿真研究生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果[57-58]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模并行處理和分布的信息存儲(chǔ)能力，具有良好的自適應(yīng)、自組織性，以及很強(qiáng)的學(xué)習(xí)、聯(lián)想、容錯(cuò)和較好的可靠性[59-60]。

陸昌華等[61-62]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從知識(shí)表示、學(xué)習(xí)算法等入手，提高傳統(tǒng)動(dòng)物疾病診斷系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力，提高診斷符合率，達(dá)到臨床診斷專家水平。與國外同期研究相比，陸昌華等[63]對(duì)30種常見雞傳染病、營養(yǎng)代謝和寄生蟲病提出模式樣本重組的比例訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行了優(yōu)化，ROUSH等利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)雞腹水癥1種疾病進(jìn)行診斷。

MID-MORE利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP算法對(duì)英國山羊肉的生產(chǎn)與銷售預(yù)測時(shí)，其預(yù)測能力優(yōu)于線性計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)[64]。水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的開放性使其水質(zhì)參數(shù)具有非線性、動(dòng)態(tài)性、多變性和復(fù)雜性等特點(diǎn)[65]。LIU等[66]采用遺傳算法修正了支持向量回歸算法，并證明優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)支持向量回歸算法。水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)警是養(yǎng)殖管理的重要部分，于承先等[67]為解決集約化養(yǎng)殖水質(zhì)的預(yù)警，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法和規(guī)則預(yù)警策略實(shí)現(xiàn)溶解氧預(yù)警。

2.5 可穿戴智能設(shè)備

可穿戴設(shè)備以嵌入式系統(tǒng)為核心，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)，將實(shí)時(shí)生理監(jiān)測信息發(fā)送到云端服務(wù)器，云端服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理分析，形成發(fā)情期判別、疾病早期預(yù)測等生產(chǎn)信息，實(shí)時(shí)地發(fā)送到管理人員手機(jī)或電腦上[68]。

巴西Bov Control智能設(shè)備科技公司，除提供智能穿戴設(shè)備和在線智能管理系統(tǒng)外，還構(gòu)建了交易平臺(tái)[68]，可顯示每頭牛健康信息和歷史信息。

蘇格蘭Silent Herdsman公司開發(fā)一種“項(xiàng)圈”，其能夠讓農(nóng)戶從電腦或手機(jī)上追蹤奶牛的活動(dòng)，獲得健康信息[69]。澳大利亞Agersens公司設(shè)計(jì)牛的智能項(xiàng)圈[69]，通過GPS定位可實(shí)時(shí)獲取牛的位置，農(nóng)場主通過智能手機(jī)App設(shè)定虛擬圍欄即牧牛范圍，當(dāng)牛向虛擬圍欄方向走去時(shí)，項(xiàng)圈會(huì)提示發(fā)出聲音，直至牛改變方向，實(shí)現(xiàn)了無人放牧的智能牧場。

富士通研發(fā)可穿戴于奶牛膝蓋處的設(shè)備，通過“牛類發(fā)情期探測系統(tǒng)”（Estrus Detection System for Cattle）[70]的計(jì)數(shù)，幫助奶農(nóng)探測奶牛發(fā)情期，明白何時(shí)應(yīng)為某頭奶牛配種，也可預(yù)測疾病，及其防止對(duì)牧場設(shè)施造成破壞的發(fā)情奶牛。日本有30%的養(yǎng)牛場使用Farmnote公司提供的以云計(jì)算為基礎(chǔ)的可穿戴設(shè)備[71]，可采集牲畜數(shù)據(jù)并發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器，對(duì)服務(wù)器所收集的數(shù)據(jù)通過智能分析，可預(yù)警疾病，了解牲畜健康。

2.6 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)代替人類或幫助人類感知的模式[72-76]。20世紀(jì)初，滕光輝等[77-79]采用模糊控制方法對(duì)密閉式雞舍環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)研究，成功開發(fā)了雞舍環(huán)境控制的“虛擬”系統(tǒng)；周春林等[80-81]研發(fā)虛擬溫室的漫游應(yīng)用與可控組件動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)；白紅武等[82]又進(jìn)一步研發(fā)了國內(nèi)第一個(gè)日光溫室輔助設(shè)計(jì)軟件。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，作者開發(fā)大型豬場視景仿真系統(tǒng)[83]，采用三維視圖設(shè)計(jì)方法獲得豬舍的模型參數(shù)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成各種類型豬舍的三維互動(dòng)模型，對(duì)養(yǎng)豬場各種生產(chǎn)設(shè)施和生態(tài)景觀進(jìn)行建立動(dòng)態(tài)模型，從而實(shí)現(xiàn)大型豬場的可視化虛擬現(xiàn)實(shí)交互。

3 展 望

3.1 產(chǎn)業(yè)需求和發(fā)展前景

“十三五”是畜牧業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，我國畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，養(yǎng)殖水平和畜產(chǎn)品安全水平尚未得到充分提升[84]。畜牧業(yè)正處在由傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型的十字路口，畜禽養(yǎng)殖由小規(guī)模飼養(yǎng)向規(guī)?；曫B(yǎng)過渡，由粗放經(jīng)營向產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營發(fā)展；龍頭企業(yè)大量涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，多元主體，企業(yè)主導(dǎo)的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)形態(tài)正逐步成熟，越來越多的社會(huì)資本、技術(shù)和人才等資源正不斷被吸引進(jìn)入畜牧產(chǎn)業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的異軍突起，成為新一輪產(chǎn)業(yè)革命的重要發(fā)展方向和世界產(chǎn)業(yè)格局重構(gòu)的重要推動(dòng)力量。現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展升級(jí)，有賴于健康養(yǎng)殖生產(chǎn)方式，現(xiàn)代化養(yǎng)殖設(shè)施，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場建設(shè)的綜合發(fā)展?，F(xiàn)代化養(yǎng)殖場技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂料、自動(dòng)飲水、自動(dòng)除糞、自動(dòng)調(diào)溫和自動(dòng)消毒等現(xiàn)代生產(chǎn)方式，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，為養(yǎng)殖過程提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的技術(shù)參數(shù)，與此同時(shí)也為畜產(chǎn)品的安全、可追溯及產(chǎn)品的價(jià)值提供技術(shù)保障。

3.2 發(fā)展建議

國務(wù)院于2017年7月8日印發(fā)并實(shí)施的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[85]中要求：智能農(nóng)業(yè)（即農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí)），研制農(nóng)業(yè)智能傳感與控制系統(tǒng)、智能化農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)機(jī)田間作業(yè)自主系統(tǒng)等。建立完善天空地一體化的智能農(nóng)業(yè)信息遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。建立典型農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能決策分析系統(tǒng)，開展智能農(nóng)場、智能化植物工廠、智能牧場、智能漁場、智能果園、農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間、農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等集成應(yīng)用示范。

筆者認(rèn)為，我國發(fā)展智能化畜禽養(yǎng)殖場的人工智能技術(shù)應(yīng)用，基礎(chǔ)在于提升養(yǎng)殖設(shè)施和工藝水平，通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)強(qiáng)化養(yǎng)殖過程數(shù)據(jù)采集和處理能力，通過技術(shù)集成，創(chuàng)新研發(fā)養(yǎng)殖場智能感知控制系統(tǒng)、畜禽健康監(jiān)測系統(tǒng)、養(yǎng)殖機(jī)器人、畜產(chǎn)品收割加工機(jī)器人、自動(dòng)化糞污處理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)智慧畜牧發(fā)展目標(biāo)。

3.2.1 養(yǎng)殖設(shè)施與工藝創(chuàng)新 在當(dāng)前階段，國內(nèi)數(shù)量占大部分的中小養(yǎng)殖場仍處于發(fā)展的初期階段；規(guī)?；B(yǎng)殖場的設(shè)施和工藝水平則從中級(jí)階段向高端發(fā)展，逐步加速機(jī)械化的步伐；只有少數(shù)大企業(yè)認(rèn)可和接受先進(jìn)的工藝和設(shè)備。從畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家50年來畜牧業(yè)工化發(fā)展規(guī)律及國內(nèi)30年來在工廠化設(shè)備的發(fā)展趨勢來看，用現(xiàn)代化設(shè)備裝備的規(guī)?；?、自動(dòng)化的工廠化養(yǎng)殖最終將占領(lǐng)全國，主導(dǎo)市場[86]。

發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)需要依靠科技進(jìn)步和機(jī)械化水平的提高，以機(jī)械化促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，使畜牧業(yè)成為具有較高科技含量和組織管理水平的產(chǎn)業(yè)。畜牧機(jī)械由單一產(chǎn)品發(fā)展到生產(chǎn)多品種、多系列及不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)設(shè)備和成套設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量提高，性能基本穩(wěn)定。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以中小型為主，適合現(xiàn)階段個(gè)體散養(yǎng)和中小規(guī)模飼養(yǎng)需要，在引進(jìn)大型、集約化、規(guī)?；曫B(yǎng)成套設(shè)備的同時(shí)，處于國內(nèi)領(lǐng)軍地位的企業(yè)也開始了自主研發(fā)。

3.2.2 提高畜牧業(yè)信息化水平 畜牧業(yè)信息化，是將新一代信息技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等）融合到傳統(tǒng)畜牧業(yè)中應(yīng)用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)畜牧業(yè)進(jìn)行提升和改造，在畜牧業(yè)生產(chǎn)、流通、消費(fèi)以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)等各環(huán)節(jié)全面運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)飼養(yǎng)設(shè)施的操作自動(dòng)化及數(shù)字信息化、畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的數(shù)字信息化、畜牧業(yè)市場流通的數(shù)字信息化以及畜牧業(yè)勞動(dòng)者的智能化，并實(shí)施于精細(xì)飼喂、科學(xué)育種、飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)控、疫情監(jiān)測、疾病防制及畜產(chǎn)品溯源等方面[87]。

互聯(lián)網(wǎng)是21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展最強(qiáng)有力的動(dòng)力之一。隨著智能手機(jī)的普及，以及移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出爆炸式的發(fā)展速度和趨勢，尤其是無線業(yè)務(wù)量的年增長速度幾乎達(dá)到百分之百。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與畜牧業(yè)的結(jié)合可以使畜牧生產(chǎn)遠(yuǎn)程控制、精細(xì)化管理得以實(shí)現(xiàn)[88]。

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。對(duì)于畜牧企業(yè)而言，將數(shù)據(jù)、信息快速遷移到云上，可以增強(qiáng)畜牧產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，將畜牧生產(chǎn)過程、屠宰加工過程、冷鏈運(yùn)輸過程中的相關(guān)信息全程開放給終端用戶，政府監(jiān)管者、畜牧企業(yè)管理者和最終的消費(fèi)者都可以通過云計(jì)算共享相關(guān)信息，有利于監(jiān)管部門加強(qiáng)監(jiān)管，管理者有效管理，消費(fèi)者放心消費(fèi)。

大數(shù)據(jù)被美國管理機(jī)構(gòu)Gartner定義為“需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)”。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義在于通過提高對(duì)數(shù)據(jù)的加工能力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值。畜牧業(yè)的大數(shù)據(jù)可以為畜牧產(chǎn)業(yè)提供畜牧養(yǎng)殖、疾病防治、消費(fèi)需求等信息，滿足消費(fèi)者日益增長的高品質(zhì)畜牧產(chǎn)品需求的同時(shí)，提高畜牧業(yè)的產(chǎn)值[89-90]。

物聯(lián)網(wǎng)是利用局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式連接在一切，形成人與物、物與物相連，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化畜牧養(yǎng)殖，降低人工成本[91-92]。

3.2.3 集成創(chuàng)新畜牧養(yǎng)殖智能化系統(tǒng) （1）養(yǎng)殖場智能感知控制系統(tǒng)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)，應(yīng)用視頻技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖實(shí)時(shí)連續(xù)地監(jiān)測，并建立全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過三維圖像融合技術(shù)，將不同位置、角度的監(jiān)控畫面進(jìn)行無縫對(duì)接。實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖管理、疫病預(yù)警、實(shí)時(shí)生長數(shù)據(jù)和決策支持。

（2）畜禽健康監(jiān)測系統(tǒng)?；诳纱┐髟O(shè)備技術(shù)，連續(xù)實(shí)時(shí)收集動(dòng)物生理健康狀況等信息，基于圖像識(shí)別，實(shí)現(xiàn)個(gè)體識(shí)別、運(yùn)動(dòng)檢測、個(gè)體跟蹤等功能，監(jiān)測動(dòng)物形態(tài)參數(shù)，預(yù)測動(dòng)物的體重，幫助飼養(yǎng)者計(jì)算生長率，預(yù)測動(dòng)物健康狀況，對(duì)疫情預(yù)警也有指導(dǎo)作用。

（3）自動(dòng)飼喂系統(tǒng)。包括豬場自動(dòng)供料系統(tǒng)和自動(dòng)飼喂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飼料從倉庫到料塔、再到豬舍、飼喂器的全自動(dòng)控制；奶牛精細(xì)飼喂系統(tǒng)與飼喂機(jī)器人，結(jié)合奶牛身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和營養(yǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的奶牛精確飼喂。

（4）畜產(chǎn)品收割機(jī)器人。自動(dòng)擠奶機(jī)器人，自動(dòng)完成奶牛識(shí)別、乳房掃描定位、高度仿生擠奶，檢測蛋白質(zhì)、脂肪、糖分、溫度、電解質(zhì)等品質(zhì)參數(shù)，還能測量、記錄奶牛的體質(zhì)、泌乳量、擠奶時(shí)間等生產(chǎn)參數(shù)，降低奶牛發(fā)病。

禽蛋收集與包裝機(jī)器人，實(shí)際應(yīng)實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)線撿拾雞蛋到包裝箱的分揀，及從包裝箱到加工生產(chǎn)線的整盤上料。

（5）養(yǎng)殖場生物安全管理智能系統(tǒng)。包括養(yǎng)殖場人員管理、車輛消毒和設(shè)備管理，病死畜無害化管理、及生物安全管理軟件等，實(shí)現(xiàn)檢疫與隔離，衛(wèi)生與消毒，滅鼠、滅蠅、滅蚊，及病死豬無害化處理等[93]。

（6）智能糞污處理系統(tǒng)。改造無害化糞污處理系統(tǒng)，通過改造養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施，及應(yīng)用畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控報(bào)警、定量飼喂和糞便自動(dòng)清理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測與調(diào)控等環(huán)節(jié)個(gè)性化、智能化及精準(zhǔn)化控制系統(tǒng)。

（7）畜產(chǎn)品大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過信息記錄、標(biāo)識(shí)佩戴、身份識(shí)別、信息錄入與傳輸、數(shù)據(jù)分析和平臺(tái)信息共享等，可實(shí)現(xiàn)牲畜從出生、養(yǎng)殖、屠宰、運(yùn)輸?shù)较M(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的一體化全程監(jiān)控。即通過動(dòng)物個(gè)體及產(chǎn)品標(biāo)識(shí)技術(shù)，將大型養(yǎng)殖場的屠宰加工、物流及銷售各環(huán)節(jié)進(jìn)行串聯(lián)，根據(jù)可追溯管理的要求，建立動(dòng)物疫病及產(chǎn)品安全溯源信息系統(tǒng)，有利于養(yǎng)殖過程中對(duì)每頭或每批牲畜的特征屬性、健康狀態(tài)、疫病防控和牲畜在屠宰過程中的安全檢測、檢疫、產(chǎn)品等級(jí)和分包裝等全過程的海量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集[94-95]。

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