中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书

1、中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书2 / 652 / 65目目录录1 12 22.12.1.12.1.22.1.32.1.42.22.2.12.2.22.32.3.12.3.23 33.13.23.34 44.14.24.2.14.2.24.34.3.14.3.24.3.34.3.44.44.54.6前前言言 . .7 7中国家禽养殖行业现状中国家禽养殖行业现状. .9 9传统家禽养殖行业痛点.9养殖模式落后 .9养殖污染严重 .10禽病预防和控制不力.10智能化程度低下.10传统家禽养殖模式的升级.10立体养殖模式 .11智能化养殖方式.12智慧家禽养殖市场规模与发展趋势.13市场规模.13发展

2、趋势.13物联网物联网, ,大数据及人工智能技术发展现状大数据及人工智能技术发展现状. .1414物联网发展概况.14大数据和人工智能发展概况 .14智慧农业行业标准和技术标准发展概况.15智慧养殖解决方案智慧养殖解决方案. .1818方案目标.18架构.18业务架构.18技术架构.19设备端.20传感器.20智能摄像头.28异常报警器.29家禽养殖棚舍环境控制系统 .30物联网操作系统.31边缘端.32管道.323 / 653 / 654.6.1基于 zigbee 无线通信.334.6.2基于 lora 无线通信.344.6.3基于新版蓝牙无线通信.354.7云端.364.7.1基础物联开放

3、平台.364.7.2智慧养殖物联开放平台.394.8家禽智慧养殖软件系统介绍 .424.8.1ibs 养殖管理软件系统.424.8.2ibs“云禽通”app 养殖管理软件系统.434.9家禽养殖过程大数据展示.444.9.1datav 数据展示产品介绍.444.9.2养殖大数据展示.445 55.1智慧养殖解决方案的应用智慧养殖解决方案的应用.4545家禽养殖过程大数据分析.455.1.1最佳养殖曲线 .455.1.2最佳采食量曲线.465.1.3商品禽养殖利润与料肉比关系.475.1.4种禽产蛋率与周龄的关系.475.1.5种蛋受精率与种禽养殖周龄的关系.485.2家禽养殖人工智能算法.49

4、5.2.1红外热成像技术检测家禽体温.495.2.2基于 cfd 的养殖棚舍仿真与物联网传感器数据的验证.505.2.3家禽穿戴式体感传感器.525.2.4家禽体感温度算法.525.2.5家禽疾病自动诊断.535.2.6鸭发声病情自动诊断算法.555.3家禽智慧养殖安全体系构建 .565.3.1终端和通信管道的安全.565.3.2云上数据的安全.576 66.16.2智慧养殖解决方案的应用场景智慧养殖解决方案的应用场景.6262大规模智能化立体养殖场景 .62食品安全追溯的对接.634 / 654 / 656.3智能工厂的对接.637 78 8智慧养殖商业模式和意义智慧养殖商业模式和意义.64

5、64总结总结. .65655 / 655 / 65图表目录图表目录图表 1智慧养殖与生产，生活和生态的关系.7图表 2地养模式.9图表 3网养(上网下床)模式.10图表 4三层养殖笼具的侧视图.11图表 5三层养殖笼具的示意图.11图表 6棚舍三层笼具正视图.11图表 7棚舍三层笼具的实景图.12图表 8家禽养殖棚舍智能设备示意图.13图表 9 ica联盟组织架构.15图表 10 家禽养殖业务架构 .18图表 11 物联网结构框架.19图表 12 家禽养殖智能控制架构.19图表 13 室外型温度和湿度传感器.21图表 14 室外型风力和风向传感器.21图表 15 室内型温湿度传感器.22图表

6、16 通风负压检测传感器.23图表 17 光照强度检测传感器.24图表 18 家禽饮水智能水表 .24图表 19 氨气浓度检测传感器.25图表 20 二氧化碳浓度检测传感器.26图表 21 一氧化碳浓度检测传感器.27图表 22 二氧硫化浓度检测传感器.28图表 23 智能摄像头.28图表 24 异常报警器.29图表 25 ibs 环控集中器 .30图表 26 ibs 综合控制柜 .31图表 27 物联网操作系统框架.32图表 28 智能网关.34图表 29 大数据应用系统.36图表 30 家禽智慧养殖棚舍设备连接平台 .40图表 31 家禽养殖场 gps 地图 .416 / 656 / 65

7、图表 32 ibs 养殖管理软件系统(pc 端).42图表 33 ibs “云禽通” app 软件.43图表 34 养殖场大数据展示 .44图表 35 商品禽的最佳养殖时段.45图表 36 商品禽最佳养殖湿度.46图表 37 不同养殖季节商品禽每日采食量的增长趋势.46图表 38 商品禽养殖利润与料肉比的关系 .47图表 39 种禽产蛋率数据.48图表 40 产蛋受精率.48图表 41 红外热成像图像技术检测到商品鸭的体表温度 .49图表 42 红外热成像技术检测到商品鸭的体表温度.50图表 43 构建立体养殖棚舍外部三维模型 .51图表 44 构建立体养殖棚舍内部三维模型 .51图表 45

8、cfd 仿真迭代收敛 .51图表 46 棚舍内部风速场可视化.52图表 47 棚舍内部温度场可视化.52图表 48 自适应学习系统的通用模型.54图表 49 家禽鸣叫声分析系统框架图.55图表 50 家禽鸣叫声分析功能图.56图表 51 安骑士架构.59图表 52 大规模立体养殖棚舍.62图表 53 养殖场 ibs环控综合控制柜.62图表 54 养殖场内安装的传感器.63图表 55 立体笼具上安装的传感器.637 / 657 / 651 1 前前言言物联网，大数据及人工智能已成为第四次科技信息革命的重要标志性技术。在全球经济大变革的背景下，这些新技术为行业和企业带来的不是小修小补式的创新，而是

9、从深层次上革新产业的生产经营方式，重塑商业模式，改变人们的生活方式，构建生态和谐的新纪元，引领全球经济向一个崭新的阶段发展。中国农牧家禽养殖行业，历年来由于投资力度不足，长期面临着管理粗放、效率低下、成本偏高、对环保不够重视、养殖过程数据采集困难、养殖智能化和信息化程度低下等问题。针对这些行业痛点问题，江苏深农智能科技有限公司与阿里巴巴集团展开全方位战略合作，联合研发养殖专用物联网传感器、控制器、智能网关、边缘计算等智能设备，并就物联网安全、阿云平台、大数据分析、人工智能养殖算法、养殖管理系统、制定养殖行业标准和规范、打造养殖示范基地等方面展开深度合作，同步推出的中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书

10、。白皮书首度提出了“智慧养殖”这一新概念。它是一个意义广泛且具有革命性的概念。智慧养殖不仅包含了养殖所涉及的生产，生活，生态三个大方面，而且也包含了这三个方面彼此之间的关系。 我们不应该将它仅局限为农牧养殖行业的物联网化，智能化和数据化的创新应用。智慧养殖与生产，生活和生态的关系如下图：图表 1 智慧养殖与生产，生活和生态的关系在生产方面：智慧养殖体现在养殖生产方式上的革新和生产力上的大幅度提升，具体表现为养殖过程中环境控制的智能化，养殖生产过程中的数据化，饲料和药品管控上的精准化和疾病防预控制上的地理化等。8 / 658 / 65在生活方面：智慧养殖改变了养殖相关人员的生活和沟通方式，具体表

11、现为通过先进便捷的养殖信息管理，产生高效的养殖经济效益，大大地节省了人力，时间和心理，使养殖户能够安其业，乐其心，享其成。在生态方面：智慧养殖在生态领域中扮演极为重要的作用。首先表现在养殖，种植，粪污，环保，生态一体化的协调发展上，其次表现在种苗，饲料，药品，养殖，加工等生产环节上的食品安全追溯一体化。白皮书中的落地实施方案是采用各种养殖专用型传感器和控制器，实现对养殖棚舍内部和外部环境数据的自动采集，并对棚舍内部养殖微环境进行智能化的调节和控制。养殖过程性大数据是通过智能网关自动上传到阿里云平台存储和管理，并通过大数据引擎的挖掘和分析，找出最佳养殖模型，最佳养殖曲线和最佳人工智能养殖算法。这

12、些成果将用于快速全面地指导养殖户实施最佳养殖，提高养殖行业的整体效率和效益，为中国农牧家禽行业从传统低效养殖模式向智能化立体高效养殖模式的全面转型和升级奠定基础。2 2 中国家禽养殖行业现状中国家禽养殖行业现状中国家禽养殖行业虽然经历了十几年的发展，但是由于门槛低，前期整个养殖行业都不重视养殖端的投入和发展；养殖棚舍简陋，养殖标准不规范，养殖自动化低，导致养殖指标不高；家禽疾病流行、饲料转化率低、平均只重季节性差异明显。养殖硬件条件和软件条件亟需升级或改造。2.12.1 传统家禽养殖行业痛点传统家禽养殖行业痛点2.1.12.1.1 养殖模式落后养殖模式落后传统的家禽养殖模式可分为两大类：地养模

13、式和网养模式。2.1.1.12.1.1.1地养模式地养模式在传统的地养模式中，养殖规模不大，养殖密度不高，一般养殖场一个棚舍养殖量为 6 千8 千只。家禽粪便难以清理，养殖工人的劳动强度大，家禽的发病率高。养殖的经济效益不高，这种模式已被淘汰。如下图。图表 2 地养模式2.1.1.22.1.1.2网养网养( (上网下床上网下床) )模式模式传统的上网下床养殖模式是指家禽在网上养殖，家禽粪便落到网下的发酵床上。这种模式利用发酵的生态技术，也部分地解决了养殖过程中家禽粪便污染的问题。在传统的网养模式中，家禽饲养密度不高，家禽不直接接触发酵床，发病率9 / 659 / 65下降，成活率提升，用药也减

14、少，养殖成本降低，养殖效益有一定的提升，但受限于养殖密度不高，养殖的规模效应不好。如下图。图表 3 网养(上网下床)模式2.1.22.1.2 养殖污染严重养殖污染严重传统的养殖模式对家禽粪便污染物的处理不力，近年来畜牧业生产发展非常迅猛，家禽养殖规模不断扩大，家禽粪便、污水、恶臭等养殖废弃物产生量也迅速增加，粪污处理迫在眉睫，环境承载压力增大，家禽养殖污染问题日益凸显。2.1.32.1.3 禽病预防和控制不力禽病预防和控制不力在传统的养殖模式中，由于家禽与家禽粪便污染物不能很好地隔离开，养殖 棚舍不是全密封方式，受外部天气影响大，再加上粗放型的养殖生产管理方式， 家禽疾病的诱发源和传播途径不能

15、很好地控制，家禽在养殖过程中疫情时有发生。2.1.42.1.4 智能化程度低下智能化程度低下在传统的养殖模式中，由于投资不足，缺少物联网智能化设备，养殖智能化和信息化水平低下。养殖过程大数据（比如：温度，湿度，光照，通风，采食量，饮水量，成活率等）收集十分困难，禽病诊断明显滞后，养殖全凭个人经验。而且每个养殖户的养殖经验又不尽相同，很难形成标准化的养殖规范，成功的养殖经验不容易复制。2.22.2 传统家禽养殖模式的升级传统家禽养殖模式的升级针对传统家禽养殖行业的痛点，提出了智慧养殖解决方案，将传统地养和网养低效的养殖模式，升级转型到智能化立体养殖的高效模式。10 / 6510 / 652.2.

16、12.2.1 立体养殖模式立体养殖模式目前，立体养殖可分为二层，三层，四层和超高层等方式，三层是主流的立体养殖方式，已得到大规模应用和部署。养殖笼具如下图。图表 4 三层养殖笼具的侧视图图表 5 三层养殖笼具的示意图图表 6 棚舍三层笼具正视图11 / 6511 / 65立体养殖模式优点：图表 7 棚舍三层笼具的实景图家禽饲养密度大，每平方养殖达到 16-19 只，单棚舍单可饲养 30000 只左右；土地使用集约化程度高；棚舍封闭，夏天有风机和湿帘；冬天有地暖和加热设备，棚舍空间环境全自动智能控制；舍内配备自动饮水、自动加料、自动清粪等智能设备，禽病发生概率低，人工成本大幅度降低，养殖经济效益

17、和规模效益高。2.2.22.2.2 智能化养殖方式智能化养殖方式现代养殖行业正在向智能化集中化的方向发展。在养殖棚舍安装物联网传感器及智能控制设备，对养殖整个环境进行实时自动感应和控制，实现养殖过程大数据的自动采集，上传，存储和分析，大大提升养殖行业智能化和信息化水平。新型智慧家禽养殖场应运而生。12 / 6512 / 65图表 8 家禽养殖棚舍智能设备示意图在养殖经营管理上，养殖户可以使用智慧养殖 ibs 云禽通手机 app 与苗、料、药、屠宰冷藏厂家直接对接业务，网上下单，网上交流信息，网上看禽病，网上与专家交流养殖技术，网上培训等等。养殖智能化和信息化大大提高养殖效率和养殖效益。2.32

18、.3 智慧家禽养殖市场规模与发展趋势智慧家禽养殖市场规模与发展趋势2.3.12.3.1 市场规模市场规模2017 年中国家禽行业养殖规模估计在129 亿只左右，白羽鸡约有 44 亿只、黄羽鸡约有 37 亿只、鸭约有 30 亿只、肉杂鸡约有 11 亿只、鹅约有 7 亿只。市场规模十分可观。2.3.22.3.2 发展趋势发展趋势随着我国农业现代化建设的发展，一系列有关农业政策方针的出台，对规模化养殖场的建设新提出更高要求，家庭式养殖模式逐渐退出，一些不符合国家政策规定的规模化养殖场面临着整改及搬迁，中国的农业将朝着环境友好的方面发展，同时养殖也将与种植结合起来，以达到生态农业循环模式，保护环境的目

19、的，未来的养殖场将向着集约化、规模化和现代化发展。13 / 6513 / 653 3 物联网物联网, ,大数据及人工智能技术发展现状大数据及人工智能技术发展现状3.13.1 物联网发展概况物联网发展概况近十年来，信息通信技术迅速发展，物联网作为信息通信技术的典型代表，在全球范围内呈现迅猛发展的态势。物联网应用涉及城市管理、智慧家庭、物流管理、零售、医疗、安全等在内的众多领域，物联网应用的普及和物联网技术的成熟推动世界进入万物互联的新时代，可穿戴设备、智慧家庭等数以百亿计的新设备将接入网络。阿里智慧建筑白皮书统计指出， 2014、2015年我国物联网产业规模分别达到了6200和7500亿元，同比

20、增长分别为24%和21%。中国物联网研究发展中心预计，到2020年我国物联网产业规模将突破2万亿，复合增速将达到22%。中国信息通信研究院（caict）发布的物联网白皮书 2016预测指出，2020 年全球联网设备数量将达到 260 亿个，物联网市场规模将达到 1.9 万亿美元。到今年末，全球车联网的市场规模将达到 400 亿欧元，年均复合增长率达到 25%；2018 年全球智能制造及智能工厂相关市场规模将达 2500 亿美元；全球可穿戴设备出货量从 2014 年 1960 万增长到 2019 年 1.26 亿；万物互联在推动海量设备接入的同时，将在网络中形成海量数据，预计2020 年全球联网设备带来的数据将达到 44zb，物联网数据价值的发掘将进一步推动物联网应用呈现爆发性。随着物联网基础技术的突破， lora、nb-iot、5g 等技术标准不断深化成熟，连接成本不断下降，最终将迎来一个万物互联的时代。3.23.2 大数据和人工智能发展概况大数据和人工智能发展概况随着物联网技术的飞速发展，传感器、数据采集装置、智能家电等智能设备在社会的方方面面被大量使用，产生了诸如智慧城市、智慧家庭、智慧工业，智慧农业等多种应用场景，产生了海量的数据，这些海量数据背后蕴藏着对用户行为、能源