全智能一体化养猪系统-牧原食品股份有限公司
一、基本情况
牧原食品股份有限公司是集约化养殖规模居全国前列的大型农业产业化国家重点龙头企业。公司始建于1992年，注册资本22.05亿元，主营业务为生猪养殖与销售。历经二十多年的发展和积累，公司已形成集科研、饲料加工、生猪育种、种猪繁育、商品猪饲养等多个环节于一体的完整生猪产业链。2020年牧原股份出栏生猪1811万头，规模化养殖全国第一。
近年来，公司大力发展智能化饲喂系统和云服务平台等信息智能化系统，加快物联网、区块链、人工智能、5G等现代信息技术运用，以信息化带动农业现代化。公司自主研发的智能装备覆盖了生猪的饲料、智慧养殖和屠宰、无害化等全流程业务，公司通过研发和应用先进的自动化养猪设备，以现代工业装备、先进材料技术、高通量检测技术、物联网技术和人工智能技术引领智慧生猪产业发展，在系统智能化程度、设备自动化应用、人均产能、投入产出比等方面具有行业领先优势。
二、示范应用情况
牧原食品股份有限公司围绕规模化生猪产业一体化和种养一体化的发展路径，通过畜牧物联网技术的应用，打造一个统一的基础服务平台（统一设备接入、统一数据标准、统一对外服务），实现对猪舍采集信息的存储、分析、管理；提供阈值设置、智能分析、检索、报警功能；提供权限管理功能和驱动养殖舍控制系统，实现整个场区的饲喂、环控、巡检、原粮灭菌、水务、清洁生产和电力系统等数据的互联互通，打造一二三产业融合的畜牧业数字化管理中心。截止2021年1月，平台已注册162779台设备；日均在线62323台设备；日均能够接收8100万+环控数据、3511万+巡检数据和10000万+的饲喂数据。
图1牧原智慧养殖云平台主界面展示
生猪的养殖过程中，品种差异、环境条件、饲料品质、疫病等都会对生猪健康和最终的猪肉品质产生一定程度的影响，其中环境因素所起的作用占20%-30%。生长环境影响因素主要有：空气温湿度、气体浓度、光照强度和噪声等。已有许多的研究和生产实践过程表明生长环境不佳会对养猪业生产的质量造成极大的影响。公司基于物联网技术和节能环保设备，创建了无人环控平台，将自动环控系统通过物联网将猪舍接入平台管理，实现远程查看猪舍状态，远程控制猪舍设备，配置参数等功能，实现自动调节控制，对环境参数异常及时报警，极大提高了管理效率，减少了疫病风险及生产损失。成果应用后，育肥猪达115kg，平均出栏日龄≤160d，头均药费降低41.79元，母猪年提供断奶仔猪提高1.2头。
除此之外，通过把养殖场智能设备采集到的所有数据上传到养殖云平台，利用平台的智能兽医功能科学分析猪群、单猪生长、疫病状况，指导科学决策，在疫病发生的早期遏制疫病的发展和传播。当用户在养殖过程中遇到不能解决的问题，还可以将信息或者图片传输给远程专家，远程专家会为用户解答疑难，轻轻松松坐在家里就能掌握先进饲养信息。并且系统可以生成饲养知识数据库，当同类问题重复出现时，能够及时查看解决方法。系统的实施有助于公司实现从生产养殖到疫病防治到经验决策再反过来指导生产养殖的全程封闭数字化管理，科学决策。
图2平台版块信息管理
针对当前规模化猪场人力资源紧张，养猪生产过程中疫病不能及时被发现等问题，公司基于可见光图像识别技术，通过建立目标检测模型、特征识别模型、构建生产过程中猪舍环境、生猪群体、姿态、形体以及体表特征的检测特征数据库，经过数据计算和模型分析，建立了生产异常自动巡检报警系统，实现了巡检报警准确率达85%以上；基于声音识别及大数据分析技术，构建了猪在不同的应激情况下叫声特征库，研发了声音识别预警系统，实现了疫病的提前诊断和精准防控；猪群咳嗽特征的平均检出率达到80%以上；基于红外热测定技术，构建了猪群体表温度数据库，进行大数据及人工智能算法分析，研发了红外线快速体温自动检测系统，猪群个体体温异常的平均检出率达到75%以上。
公司的智能饲喂系统包括场外智能供料和和场内精准饲喂，整个系统由公司自主研发，场外智能供料系统能够通过云端实时监控养殖场的余料情况，及时把原粮补充至集中料罐，实现自动发料、无人发料。料罐内饲料通过管链输送到养殖场内，由智能饲喂装置进行饲料的下发，公司的智能饲喂是基于智能化硬件基础（控制器、下料装置、下水装置、各类型传感器等），通过互联网云平台，能够针对不同的猪群，下发饲喂营养方案，来达到对猪群的智能化饲喂管控与数据管理，从而实现智能供料、精准饲喂相互融合，稳定运行，提高人工效率，提升养猪成绩；预计全程可节约人工成本12.48元，增加利润24.89元/头，实现无人养猪，提高生产效率，引领行业发展。
图3智能供料系统展示
图4智能饲喂系统展示
目前公司在研的智能装备40余项，涵盖了生猪的养殖、屠宰、食品等多个板块，其中已形成产品进行推广应用的智能装备超过10项，部分设备如巡检机器人、板下清粪机器人、诱情公猪机器人、自动刷圈机器等已进入规模化应用阶段。截止目前，已输出各类产品数量超过50万套，服务猪群超4000万+规模，总产值近3.8亿元。智能装备的应用大大提高了猪场的生产效率，以板下清粪机器人为例，该设备充满一次电大概耗费2度电，能够持续运行6个小时，也就是说充一次电可以完成人工清粪1200元的工作，并且全程可节约一半的用水量，提高了生产效率，降低了生产成本，据初步估算应用于10万全线场一年可节省30万元的粪水处理费用。
公司的目标是实现从自动巡检到粪污处理的全程智能化，并且设计刷圈、巡检、清群等辅助智能机器人作业，达到现场无人值守，生产效率成倍提高，能耗系数大幅下降，促进生猪产业智能化、信息化和数据化升级，生猪养殖水平达到世界先进水平。
图5部分智能装备应用情况
三、经验成效
猪群的养殖智能化，提高了人工效率、降低人工成本，减少饲料浪费；恒温控制模式对于猪群生长性能的优化，体现为健仔率和生长速度的提升，发病率及死亡率的降低等因素，商品猪出栏率85%提高到90%；料肉比2.6:1提高到2.5:1，肉品质得到提高；智能化环境控制系统、场区无人驾驶等，将有效的降低劳动力、水电等生产成本，商品猪平均每头可降低25元。
采用数字化智能养猪系统后，智能化猪舍能根据猪舍内的温度，自动调节热交换风机的开启功率、定频风机的开启数量、滑窗开度。使得以最小的用电额度达到猪舍内温度恒定。无人过磅、刷圈机器人等大大提高了人工效率，降低了人工成本。以10万头商品猪全线厂为例，可以减少人员40人左右。技术应用后提高劳动效率35%，1名饲养员年饲养商品猪出栏达10000头，是行业平均数的2倍，达115kg出栏日龄≤160d，母猪年提供断奶仔猪提高1.2头，促进了生猪产业转型升级。
猪场信息化建设破解了制约生猪产业可持续发展的技术难题，推动了传统养猪业向信息化、智能化方向发展。构建立体式生物安全防控体系，减少用药，减少了人畜接触，有效阻断疫病传播途径，降低养殖过程中人对生猪的影响，可以实现病原零传播，对我国猪肉供应战略安全意义重大。智能装备的应用推动了生猪养殖技术进步，推动中国生猪养殖技术向生态友好转变，促进畜牧业的可持续发展，起到示范引领作用，有助于行业管理部门、企业管理者及时准确地掌握全集团养殖及全生产链的运行动态和经营信息，科学决策，可极大地提高公司运行效率。