馮麗麗,段俊枝,楊翠蘋,劉毓俠,孫 巖,張會芳,燕照玲,陳海燕,齊紅志,卓文飛
(河南省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所,河南 鄭州 450002)
河南是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省,也是畜牧業(yè)生產(chǎn)大省,具有發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)的有利自然條件和資源優(yōu)勢。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,畜牧業(yè)生產(chǎn)也取得了長足發(fā)展,已進入由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型的新階段,成為農(nóng)村經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)支柱,起著促民富、保供給的重要作用[1]。生豬產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分,豬肉及其制品是人民群眾不可替代的重要食物來源[2]。
在河南省畜牧業(yè)生產(chǎn)中,養(yǎng)豬業(yè)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)地位明顯,其產(chǎn)業(yè)化水平不斷提高,豬肉及其制品的生產(chǎn)加工企業(yè)發(fā)展迅速[3-5]。河南省培育出了雛鷹集團、牧原公司、新大牧業(yè)公司、龍鳳山牧業(yè)公司等大型標準化龍頭養(yǎng)豬企業(yè),這些龍頭養(yǎng)豬企業(yè)推動行業(yè)進步、引領(lǐng)現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。在豬肉及其制品方面,河南省以集中屠宰、品牌經(jīng)營、冷鏈流通、冷鮮上市為主攻方向,推動屠宰行業(yè)轉(zhuǎn)型升級,培育出了雙匯、眾品、匯通等豬肉制品加工龍頭企業(yè)。雙匯集團收購了全球規(guī)模最大的生豬生產(chǎn)商和豬肉供應商美國史密斯菲爾德集團,成為全國最大的肉食品加工企業(yè)、世界領(lǐng)先的肉類供應商。生豬產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大,2018年,河南省生豬產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約占全省畜牧業(yè)產(chǎn)值的48%,生豬存欄4 337.15萬頭,豬肉產(chǎn)量669.4萬t,均居全國前列[6]。生豬產(chǎn)業(yè)影響面廣,其發(fā)展帶動飼料、獸藥、養(yǎng)殖器械、豬肉制品業(yè)等上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)?;皹藴驶?,生豬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)地位基本形成,整體呈現(xiàn)出規(guī)模化、集約化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的良好態(tài)勢[7]。近年來,受環(huán)保、非洲豬瘟疫情、市場周期性波動等多方面因素影響,河南省生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到一定阻礙[8]。
集中化、規(guī)?;切竽翗I(yè)現(xiàn)代化的主要特點,信息技術(shù)、智能技術(shù)為畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了新的解決方案[9]。近年來,大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域成為研究熱點,大數(shù)據(jù)技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行整合、處理,從而分析挖掘出結(jié)論,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要技術(shù)。畜牧業(yè)現(xiàn)代化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的風向標,在現(xiàn)代畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中,畜牧業(yè)信息化發(fā)揮著重要作用,以實現(xiàn)管理科學、資源節(jié)約、環(huán)境友好、效益顯著[10-12]。生豬產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、對上下游產(chǎn)業(yè)影響面廣、受重大疫情及市場波動等諸多因素影響,為生豬產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展及開展大數(shù)據(jù)建設(shè)提供了堅實的行業(yè)基礎(chǔ)[13-14]。闡述了河南省生豬產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀,分析了大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈中的應用,針對生豬產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展中存在的關(guān)鍵問題提出建議,旨在為河南省生豬產(chǎn)業(yè)化及智慧畜牧業(yè)發(fā)展提供參考。
環(huán)境因素是畜禽養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中的重要影響因素,涉及溫度、濕度、光照、有害氣體如氨氣及硫化氫等。有效監(jiān)管畜禽養(yǎng)殖環(huán)境,對養(yǎng)殖環(huán)境進行實時改善,可大大提高養(yǎng)殖效率。劉持標等[15]研究結(jié)果表明,環(huán)境因素對生豬生產(chǎn)的影響較大,約占總影響因素的20%~30%。
物聯(lián)網(wǎng)由大量傳感器節(jié)點構(gòu)成,通過傳感器獲得環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?,在手機、計算機等信息端顯示[16-18]。河南南商農(nóng)牧科技股份有限公司開發(fā)了畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),利用環(huán)境傳感器,對環(huán)境參數(shù)進行遠程監(jiān)測,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髦小?/p>
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳送,提供了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整合利用,進而指導生產(chǎn)成為關(guān)鍵問題[19]。
在生豬生產(chǎn)中,標識生豬個體身份,可實現(xiàn)科學養(yǎng)豬、提高養(yǎng)豬效率以及追溯豬肉生產(chǎn)過程、保障豬肉安全[20]。RFID技術(shù)是利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞的一種自動識別技術(shù),與條形碼、二維碼、光學識別技術(shù)、生物識別技術(shù)等識別技術(shù)相比,具有對工作環(huán)境條件要求低、抗干擾能力強、存儲信息量大、準確率高等優(yōu)勢[21-23]。
飼養(yǎng)管理環(huán)節(jié)是整個生豬生產(chǎn)的數(shù)據(jù)源頭,應用RFID技術(shù)實現(xiàn)生豬個體身份識別,記錄生豬養(yǎng)殖過程中的出生日期、飼喂飼料、用藥情況(臨床檢查、實驗室檢驗結(jié)果)、免疫接種、檢疫及出欄等信息[24]。
精準飼喂是精準化養(yǎng)殖,可大大減少飼料浪費,合理規(guī)范喂食。精準飼喂裝備主要包括自動飼喂站、自動稱質(zhì)量裝備、自動分群裝備以及飼料余量監(jiān)測等。精準飼喂技術(shù)將動物營養(yǎng)知識與養(yǎng)殖技術(shù)相結(jié)合,根據(jù)動物個體不同生長階段的生理信息,通過科學運算方法準確計算出精準的飼料需求量,應用自動飼喂器進行飼料投喂,根據(jù)動物個體的體況進行個性化定時定量飼喂,實時滿足動物個體不同階段營養(yǎng)需求[25]。
隨著精準飼喂理論、養(yǎng)殖設(shè)施化、智能化的發(fā)展,動物個體精準飼喂的要求得以滿足。熊本海等[26]構(gòu)建了臨床生產(chǎn)母豬的日采食量模型,Y=1.062lnx+1.910,R2=0.913,Y為日采食量(kg),x為哺乳日齡(d)。河南南商農(nóng)牧科技股份有限公司與中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所聯(lián)合研制了多種智能飼喂設(shè)備,如臨床妊娠母豬的飼喂站、產(chǎn)床母豬的飼喂系統(tǒng)、哺乳仔豬補奶機以及保育豬干濕飼喂器等,在生豬生產(chǎn)中降低了養(yǎng)殖成本、提高養(yǎng)殖效率[27-28]。
精準飼喂技術(shù)是基于動物的個體識別、精準飼喂數(shù)據(jù)分析、智能化設(shè)備控制的集成應用,建設(shè)成本相對較高,但經(jīng)濟效益顯著,應用前景廣闊。
動物福利不僅影響動物的健康養(yǎng)殖和畜牧業(yè)安全生產(chǎn),進而影響畜產(chǎn)品的品質(zhì),最終影響人類的食品安全。生豬健康及福利對豬肉品質(zhì)和質(zhì)量安全的影響日益明顯。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中,早期發(fā)現(xiàn)豬群在健康和福利上出現(xiàn)的問題,并在發(fā)病前做出相應處理,可大大降低經(jīng)濟損失。在養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中,飼養(yǎng)管理水平、養(yǎng)殖環(huán)境、衛(wèi)生狀況、交通運輸因素及屠宰方式等都會影響生豬健康及福利[29]。
利用RFID技術(shù)監(jiān)測豬的行為,通過檢測豬群耗水量的變化,可以提前1 d預測出豬群將發(fā)生腹瀉。采用加速度傳感器、地毯式的壓力傳感器監(jiān)測母豬的走動行為,安裝光電傳感器監(jiān)測母豬的站立或躺臥姿勢,據(jù)此可綜合判斷出母豬分娩時間。應用豬咳嗽監(jiān)測器監(jiān)測豬咳嗽的系統(tǒng)以及收集處理其他聲音信息,再將檢測結(jié)果與血清學檢測結(jié)果結(jié)合分析。在生豬應激或患病時,紅外熱成像技術(shù)能夠迅速呈現(xiàn)出不同溫度間可視化的差別,從而更早更準確地進行疾病監(jiān)測,且可適時調(diào)整溫控系統(tǒng)的供熱或者散熱,從而改善生長環(huán)境質(zhì)量,提高福利水平[30]。
行為自動檢測設(shè)備成本較高,且檢測到的行為信息處理復雜,準確度較低,在生豬生產(chǎn)中推廣度不高。另外,生豬生產(chǎn)目前主要以提高產(chǎn)量為主要目標,對生豬福利、高品質(zhì)安全生產(chǎn)不夠重視,行為自動監(jiān)測技術(shù)在生豬健康及福利方面的應用大多處于起步階段[27]。
2 大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈中的應用
將整個養(yǎng)殖、交易、金融生豬產(chǎn)業(yè)鏈納入互聯(lián)網(wǎng)框架內(nèi),以管控生豬產(chǎn)業(yè)整體化流程,由此構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈[31-32]?;ヂ?lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈依托互聯(lián)網(wǎng)平臺,在產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)采集、整合數(shù)據(jù),提供相應服務,從而將生豬養(yǎng)殖、電商交易、金融支持打造為一體化的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
以互聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖、交易、金融等3大平臺,連接生豬產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)的參與方。農(nóng)資企業(yè)通過農(nóng)信商城出售飼料、獸藥等,金融平臺根據(jù)農(nóng)資企業(yè)的銷售情況、資金周轉(zhuǎn)要求等,向農(nóng)資企業(yè)提供經(jīng)銷貸款。養(yǎng)殖企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)交易平臺購買生豬生產(chǎn)過程中所需生產(chǎn)資料,金融平臺根據(jù)其購買需求情況提供養(yǎng)豬貸款。在生豬養(yǎng)殖過程中,養(yǎng)殖平臺為養(yǎng)殖戶提供有效的豬場管理方式和科學的養(yǎng)殖技術(shù),以便養(yǎng)殖戶能夠科學養(yǎng)豬,從而提高養(yǎng)殖效率。生豬出欄后,生豬市場為養(yǎng)殖戶提供買方資源??梢钥闯?,通過互聯(lián)網(wǎng)平臺可完成生豬生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)[32]。其中,大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈的運行過程中起著至關(guān)重要的作用[10-12]。
互聯(lián)網(wǎng)+養(yǎng)殖平臺基于生豬養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)為養(yǎng)殖戶提供豬場管理服務,通過豬場管理系統(tǒng),規(guī)范養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖流程,從而實現(xiàn)科學養(yǎng)殖。在生豬養(yǎng)殖周期中,豬場管理系統(tǒng)詳細采集每頭豬從出生、飼養(yǎng)、免疫,到轉(zhuǎn)舍(出欄)、配種、分娩、銷售等過程中的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù),并對生產(chǎn)過程的關(guān)鍵節(jié)點進行提示和預警。
養(yǎng)殖平臺結(jié)合豬場的生產(chǎn)資料應用情況、財務收支狀況等生產(chǎn)數(shù)據(jù),對豬場的生產(chǎn)指標進行實時分析,并生成可視化的生產(chǎn)報表,以便養(yǎng)殖戶實時、直觀地了解本豬場的生產(chǎn)情況。同時,養(yǎng)殖平臺進一步綜合分析平臺上其他豬場的生產(chǎn)數(shù)據(jù),對其他豬場的種豬(公、母豬)、育肥豬等存欄結(jié)構(gòu)情況及出欄量進行統(tǒng)計分析,評價單個豬場的生產(chǎn)業(yè)績,并對生豬品質(zhì)、區(qū)域、環(huán)境等因素進行關(guān)聯(lián)分析。養(yǎng)殖戶可參考其他豬場的分析結(jié)果,結(jié)合自己豬場的實際生產(chǎn)經(jīng)營情況,優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營決策。此外,養(yǎng)殖平臺通過科技期刊、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、音頻、視頻等形式推廣豬場經(jīng)營管理、養(yǎng)殖技術(shù)等專業(yè)養(yǎng)殖知識,為養(yǎng)殖戶提供便捷的學習平臺,幫助養(yǎng)殖戶提高豬場營管理水平和養(yǎng)殖技能[33]。
在養(yǎng)殖環(huán)節(jié),疾病的防治對養(yǎng)殖場至關(guān)重要。養(yǎng)殖平臺為養(yǎng)殖戶提供遠程豬病防治服務,如豬病預警、豬病遠程自動診斷、檢測平臺等。豬病預警系統(tǒng)在綜合分析平臺上所有豬場養(yǎng)殖過程中的飼喂、用藥、免疫程序、環(huán)境變化等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合疫病流行病學特征,建立生豬疫情預警系統(tǒng),預測不同季節(jié)豬病的流行趨勢及流行規(guī)律等,為養(yǎng)殖戶提出針對性的防控措施。養(yǎng)殖平臺通過整合分析豬病大數(shù)據(jù),利用建模技術(shù),建立豬病臨床癥狀和病理變化圖譜庫,以便養(yǎng)殖戶診斷。檢測平臺整合了權(quán)威的畜禽疫病檢測實驗室資源,豬場一旦暴發(fā)疾病,能夠及時進行檢測,最大程度減少疾病帶來的損失。
在互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈中,交易環(huán)節(jié)對整個生豬產(chǎn)業(yè)具有重要意義。在農(nóng)資交易環(huán)節(jié),養(yǎng)殖戶可通過商城,合理采購豬場所需生產(chǎn)資料,避免過度購買,造成浪費,從而降低生產(chǎn)成本。商城上供應飼料、獸藥、疫苗及養(yǎng)殖設(shè)備等豬場所需生產(chǎn)資料,利于平臺收集大數(shù)據(jù),選擇的產(chǎn)品不僅質(zhì)量有保障,而且價格相對低廉。在生豬交易環(huán)節(jié),養(yǎng)殖戶根據(jù)生豬市場發(fā)布的行情數(shù)據(jù),合理安排養(yǎng)殖數(shù)量和出欄計劃,最大程度減小因信息不公開導致的養(yǎng)殖計劃不合理,從而造成養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟損失。生豬市場通過互聯(lián)網(wǎng)平臺整合生豬交易數(shù)據(jù),全面公開貨源信息及價格信息,實現(xiàn)供求雙方直接對接,從而提高交易效率[34]。
采集數(shù)據(jù)是互聯(lián)網(wǎng)+生豬產(chǎn)業(yè)鏈運行的基礎(chǔ),而采集數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是數(shù)字化設(shè)備。目前,數(shù)字化設(shè)備的成本較高,中小規(guī)模的養(yǎng)殖戶沒有經(jīng)濟能力投入設(shè)備,導致數(shù)字化設(shè)備普及率較低。河南省畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用及相關(guān)信息化調(diào)研結(jié)果顯示,開展物聯(lián)網(wǎng)應用的企業(yè)占46.7%[35]。
在生豬生產(chǎn)中,生豬品質(zhì)的標準化程度較低,且生豬品質(zhì)相差較大,導致生豬的價格差異較大,出現(xiàn)較大波動。因此,大數(shù)據(jù)無法精準有效地進行價格指導[7]。缺乏生豬行業(yè)標準,規(guī)范生豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
目前,隨著信息化的快速發(fā)展,各種生豬養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)中心不斷建立,但整體上各類系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺需要運行企業(yè)將生產(chǎn)中不斷產(chǎn)生的數(shù)據(jù),通過不同的數(shù)據(jù)采集模式與數(shù)據(jù)共享機制,實時在線進入到行業(yè)數(shù)據(jù)庫中,從而實現(xiàn)行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的運行[26]。
河南省中小規(guī)模的養(yǎng)殖戶較多,其生產(chǎn)者多數(shù)年齡偏大,且文化程度不高,受知識結(jié)構(gòu)限制,互聯(lián)網(wǎng)應用能力較差,對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的接受程度較低。另外,生豬產(chǎn)業(yè)鏈中各主體的規(guī)模較小,且比較分散,導致互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品推廣成本高[35]。
畜牧業(yè)基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要部分,政府應加大資金投入,有序推進農(nóng)村的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。對生豬生產(chǎn)進行物聯(lián)網(wǎng)改造,加強智能裝備的推廣應用。設(shè)立養(yǎng)殖業(yè)信息化及智能裝備專項政策補貼,全面提高生豬養(yǎng)殖企業(yè)的信息化及智能裝備水平。
按照畜禽良種化、養(yǎng)殖設(shè)施化、生產(chǎn)規(guī)范化、防疫制度化、糞污無害化的要求,大力發(fā)展標準化規(guī)模養(yǎng)殖,培育大型標準化生豬養(yǎng)殖企業(yè)。這些大型標準化的生豬養(yǎng)殖企業(yè)應主動承擔與其發(fā)展能力相適應的社會責任,通過行業(yè)協(xié)會等途徑推進生豬產(chǎn)品標準化進程,提高生豬生產(chǎn)行業(yè)智能化、信息化水平,在提高產(chǎn)量的同時,更要注重品質(zhì),提高生豬健康及福利水平[36],引領(lǐng)現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
全面梳理生豬產(chǎn)業(yè)鏈,從每頭豬的生、養(yǎng)、病、死、銷、檢等整個生命周期著手,在生豬生產(chǎn)、管理、產(chǎn)品流通等方面產(chǎn)生的大量信息和數(shù)據(jù)進行有效地、系統(tǒng)地、比較完整地采集,對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行有效地挖掘和分析。集中優(yōu)勢資源,突破大數(shù)據(jù)核心技術(shù),構(gòu)建自主可控的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈。大型標準化生豬養(yǎng)殖企業(yè),應積極參與到行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建與運行中,實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享,建立生豬產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺。
生豬產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員既要掌握生豬生產(chǎn)知識,又要具備信息技術(shù)應用能力,應主動學習互聯(lián)網(wǎng)知識。相關(guān)部門要加強生豬產(chǎn)業(yè)的信息化人才培訓,推進生豬產(chǎn)業(yè)的信息化人才隊伍建設(shè)。
生豬產(chǎn)業(yè)不是一個獨立的產(chǎn)業(yè),其發(fā)展與上游的種植業(yè)、飼料加工業(yè)及下游的肉制品加工業(yè)緊密相連。發(fā)展生豬產(chǎn)業(yè),不僅能促進農(nóng)作物加工業(yè)的發(fā)展,而且能通過植物生產(chǎn)、動物轉(zhuǎn)化、微生物還原,構(gòu)建農(nóng)牧業(yè)良性循環(huán)體系。目前,河南省生豬產(chǎn)業(yè)信息化水平和實際應用比例均不高,不論是為了應對當前的非洲豬瘟疫情,還是為了使生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,智能養(yǎng)殖勢必成為發(fā)展趨勢[37]。
大數(shù)據(jù)促進生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,建立生豬產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺,對整個生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行科學準確預測,從而推動生豬產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。