物联网人工智能在奶羊生产中的应用

文/李志才 孙志强 姜竹会 齐文娟

（1 山东省青岛市畜禽良种有限公司；2 山东省潍坊市紫鸢乳业科技发展有限公司；3 山东省莱阳市谭格庄镇农机站；4 山东省青岛市平安保险有限公司）

在奶羊生产蓬勃发展的形势下，物联网人工智能成为改变奶羊生产业态，促进科技进步，向新的生产模式转换：实现饲养：混合日粮，精准饲喂；繁育：适时监测，科学选配；挤奶：自动计量，智能管理；疾病：自动监控，及时诊治；分群：自动称重，智能分群；羊奶：溯源管理，智能管控等科技变革措施，提高生产性能，降低饲养成本，增加经济效益。

1 物联网人工智能技术原理

通过无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术、红外感应技术、地理定位技术、激光扫描技术等与各种传感器等信息数据传输设施，在奶羊生产的全过程、全方位、全体系，全面的感知和采集各种数据信息，并通过无线网络，传递至物联网智能管理系统的云计算中心，经智能读取、定位跟踪、综合分析和判断定义等智能处理过程，向相应的物联网奶羊生产智能设施、设备反馈指令数据信息，实现物与物，物与人之间的信息交流，科学规范地管理奶羊生产。

2 物联网人工智能功能模块组成

物联网人工智能，通过将无线网络通讯、计算机网络技术、RFID识别技术、二维码技术、视频监控技术和数据融合技术等现代科学技术，集成组合一体，形成具有八个智能管理功能模块，完整的奶羊生产智能物联系统，即混合日粮TMR饲喂智能管理模块；机械挤奶与存储智能管理模块；自动称重、智能分栏管理模块；发情监控、繁育智能管理模块；疾病防治智能管理模块；养殖环境监控智能管理模块；羊奶质量溯源智能管理模块和生产统计智能管理功能模块。

3 奶羊生产智能管理模块功能简介

在奶羊生产的过程中，各智能管理功能模块，各自发挥不同的专项功能，其功能简介如下。

3.1 混合日粮（TMR）饲喂智能管理模块

3.1.1 自动制定TMR配方

根据不同的奶羊群体和营养需要、各种饲草饲料的营养含量与收储价格，经智能综合分析计算，制定营养达标，饲喂效果好，经济成本低，性价比最优的TMR配方。

3.1.2 智能加工TMR日粮

制作TMR日粮时，自动称重、搅拌、饲喂。通过RFID识别设备，精准的为不同营养需要的奶羊补充饲草饲料，如泌乳期奶羊可精准定量补饲精饲料。

3.2 机械挤奶与存储智能管理模块

3.2.1 数据统计及分析

在应用智能挤奶专用软件的基础上，在机械挤奶设备上安装RFID电子标识感应器和读写设备及感应式泌乳自动计量设备与数据自动上传设备，实现对每只泌乳奶羊，自动、准确地采集泌乳数据，综合分析泌乳羊日、周、月和全泌乳周期的泌乳状况，并能自动的经无线网络传送至智能模块系统平台中心。

每次泌乳羊进入机械挤奶位置，挤奶设备自动扫描泌乳奶羊的RFID电子标签，识别读写器能自动识别每一只泌乳奶羊；每只泌乳羊的泌乳量也会自动记录并分析泌乳奶量变化，从而了解每只泌乳羊的产奶性能，显示泌乳曲线与机体健康状况。也可根据历史泌乳记录和泌乳羊群的整体泌乳状况等数据信息预测制定牧场月度、季度产奶计划，并能跟踪检查落实产奶计划的实际完成情况。

3.2.2 羊奶智能冷藏存储

挤出的生鲜羊乳过滤除杂、换热降温后，泵送至冷藏罐中0～4 ℃存储。冷藏温度超过4 ℃，冷藏罐内置的自动温度控制报警器，通过无线网络上传和记录数据信息并向管理人员发出短信报警，提醒相关管理人员及时处置，防止发生因温度过高造成羊奶质量问题。

3.3 自动称重、智能分栏管理模块

在奶羊通道上设置奶羊个体通道围栏和分栏闸门与羊群区分围栏。在奶羊个体通道围栏上安装RFID电子识别设备、奶羊体重自动称重设备和自动分栏门禁设备。每只奶羊通过时均能自动识别、自动称重和自动分群，并将其数据信息经无线网络上传至模块系统平台中心。

可在系统模块设定奶羊分栏的技术数据参数，当奶羊经过感应识别系统时，符合分栏技术数据参数的羊只，系统模块控制设备就会发出信号，自动分栏门禁打开栏门，将羊只导入相应的羊群围栏，实现奶羊自动分栏、分群。通过此方法也可找出需要特殊技术处理的羊只，方便进行相关的技术处理工作。

对奶羊定期或不定期的自动称重，系统模块能根据奶羊称重的数据，分析群体奶羊的饲养效果，每只奶羊的生长发育状况，找出影响羊只体重原因。同时把机体状况相对一致的奶羊分栏组群，以便采取精准的生产管理措施。

自动称重智能分栏管理模块可与系统模块的奶羊信息登记、繁育管理、泌乳管理、疾病防治等智能管理模块互联，形成完整的羊只档案信息数据库，为奶羊生产管理提供实时动态变化的羊群结构分析数据信息。

3.4 发情监测繁育智能管理模块

奶羊发情监测采用无线传感技术，给每只奶羊佩戴电子标签、计步器和感应器等设施，具有羊只身份识别、活动量记录的功能。一般奶羊的每天正常的活动步数是相对稳定的数值，但奶羊正常发情后，每天的活动量会显著增加。据此可测算拟定一个平均值参数作为对照标准，用来做监测奶羊的每天活动量的依据。如某天某只奶羊的活动量明显增加，说明该奶羊可能发情了，智能实时通知繁育工作人员，找出发情奶羊进行配种，并根据羊只的繁殖变化规律，智能提供奶羊发情、配种、妊检、干奶、产羔等数据信息，适时的实施奶羊繁殖流程化智能管理计划和跟踪监控这些计划的落实状况。同样，对于活动量明显减少的奶羊，检查是否因患有疾病而减少了活动量。

3.5 疾病防治智能管理模块

每天将奶羊群体发生的各种疾病，做好病历登记，并将数据信息上传系统数据信息中心。系统功能模块根据各种疾病的状况，能智能化地反馈多种诊治技术方案，供兽医技术人员参考采用和制定落实奶羊疾病防治检疫与免疫计划。当发生传染疾病时，系统功能模块不仅能及时上传传染疾病数据信息，还能及时向上级畜牧兽医防疫部门报告相关疫病防治的数据信息，方便上级畜牧兽医防疫部门随时追踪了解和检查传染疫病的防治状况，并接受上级畜牧兽医防疫部门的技术指导支持。

3.6 养殖环境监控智能管理模块

3.6.1 实时监测奶羊生产环境温度、湿度

通过温度、湿度自动探测设备，自动监测和采集温度、湿度数据信息，智能控制羊舍的进风和排气，自动调节羊舍的温度、湿度和气味，为奶羊生产创造适宜舒适的养殖环境。

3.6.2 视频监控养殖状况

通过智能摄像仪，自动采集视频数据信息，实时反映奶羊生产的实际状况。并将视频影像数据信息上传至模块系统中心备存，以便随时查看奶羊不同时间的养殖状况，模块系统也可对不法的人和事进行记录，供报警处理使用。

3.6.3 风雨气象预报预警

模块系统能与气象预报服务部门联网，根据奶羊放牧的地理位置，提前实时气象预报，最大程度的减少风雨等灾害气象的影响。

3.7 产品质量溯源智能管理模块

3.7.1 查询奶羊饲养状况信息

可通过电子耳标或电子项圈，查询奶羊的饲养状况数据信息。

3.7.2 查询羊奶生产信息

根据羊奶产品溯源二维条码，查询羊奶生产的各种数据信息。

3.7.3 查询各种溯源信息

有关市场监控部门可依据系统模块的有关数据信息，查询牧场羊奶的生产质量状况。如羊奶在产销的全程智能生产管理和产品质量安全溯源系统的控制下，生鲜羊乳在生产、储运、销售和配送的过程中，每个产销环节的数据信息，均可查询，均可溯源，保障羊奶的质量安全和营养价值。

3.8 生产统计分析智能管理模块

实时记录奶羊产奶过程中的各项生产数据信息，上传系统模块数据信息中心，能及时提供羊奶产量日报、月报和年报；生产成本及饲料饲养效果分析；羊群分栏周转等多维矩阵式图示对比分析。可针对奶羊生产管理日常的奶羊发情配种、怀胎妊娠、干奶期饲养、分娩产羔、分群转舍、药浴驱虫、疾病治疗和检疫免疫等工作事项，自动的向有关技术、饲养等相关人员，发出工作内容事项提示、异常特殊情况警示和重大安全问题警报。

4 推广应用基础事项

4.1 签订科技支持服务协议

奶羊物联网人工智能生产管理系统，由智能管理软件、互联网数据库和各种传感器、RFID电子标识等相关硬件设备设施组成，高新技术含量高，需专业技术团队予以支持服务。因此，首先要利用第三方云服务平台，建立奶羊生产物联网人工智能应用系统，构筑具有互联网云特性的高效安全数据计算中心。

4.2 签订技术支持服务协议

与有关物联网科技支持服务单位签订协议，注册登记后，取得系统数据空间平台和系统及功能模块的应用权限，获得能通过系统认定和安全对接的电子标签与设备设施等。

4.3 建档立案，配置设备

每只奶羊均需系统登记注册，建立奶羊个体档案，并给已登记注册的奶羊佩戴电子耳标或电子项圈无线传感器和无线计步器，所有的奶羊均通过RFID技术与无线传感器和物联网的智能读写设备连接，实时准确的采集所有奶羊个体的各种数据信息，并上传至物联网数据库云计算中心平台。经系统智能管理软件综合分析计算处理，能对系统的各功能模块与RFID设备设施，自动反馈相应的奶羊生产管理的数据信息，随时随地进行奶羊生产智能管理。

5 应用物联网人工智能的注意事项

5.1 转变观念，促进发展

随着时代的前进，大数据、区块链和云计算等科学技术的快速发展和普及应用，人工智能逐渐深入畜牧业生产领域，大大的提高了生产效率，降低了生产成本，增加了经济效益。因此，跟上科技发展潮流，积极转变观念，应用物联网人工智能技术，突破奶羊生产饲养规模小，产业化程度低，经济效益不高等制约瓶颈和难点，以科技创新引领奶羊生产向信息化，智能化，现代化方向发展。

5.2 引进人才，奠定基础

人是第一生产要素，奶羊生产应用物联网人工智能技术，也必须依靠专业科技人才实施落实。要在大力培养现有技术人才的基础上，应积极招聘引进物联网智能科技人才，让智能专业科技人才做专业的事，负责奶羊智能化生产电脑网络、智能系统数据信息平台等设备设施的日常技术操作和管理维护工作，保障奶羊生产物联网智能化管理系统正常运行。

5.3 因地制宜，实施计划

推广应用物联网人工智能技术改造传统奶羊养殖模式，部分奶羊牧场面临着缺资金，缺人才，缺指导等实际困难。因此，需根据牧场的实际情况，制定实施物联网人工智能技术规划，借助政府、社会等第三方物联网数据信息平台，因地制宜的创造条件，分阶段、分步骤、分目标的落实措施，实施规划，以科技创新促进奶羊事业发展。