西南地区肉牛高效生产信息化关键技术.docx

西南地区肉牛高效生产信息化关键技术一、技术名称西南地区肉牛高效生产信息化关键技术二、技术概述（一）技术基本情况近十年，西南地区肉牛养殖量持续在2200万头以上，占全国的1/4,是该地区脱贫攻坚、乡村振兴的重要支柱产业。受到丘陵、山区地理结构的限制，肉牛生产逐步形成区域独有的“山繁川育，藏牛于户，大群体，小规模”适度规模养殖方式，普遍存在生产效率较低、牧草配给能力不足、产业抗风险能力差等问题。针对上述问题，建立了“草一牛”平衡方法和牧草宜机操作方法，基于区域特色资源的目标性饲喂技术和高效繁育技术，肉牛生物安全、产品评价和信息匹配方法，结合信息化技术，历时9年研究集成西南地区肉牛高效生产信息化关键技术体系，在避免“升级设备、增加成本''的前提下，显著提升了肉牛生产效率、增加了农民收入。提升了西南地区肉牛生产的信息化水平和经济效益。（二）技术示范推广情况技术成果已应用在重庆市、广西壮族自治区、甘肃省、青海省和四川省21个市（州）广泛应用。其中四川省累计技术覆盖肉牛75.18万头、母牛47.72万头，指导21.18万亩宜机化改造实现节本增效。与中国邮政储蓄银行、中国农业银行和中国移动通信集团合作，共同在四川省、甘肃省和青海省建立了技术示范核心区4个。（三）提质增效情况农机生产智慧管理系统，使农机具使用率平均提升6.2倍。基于区域特色资源的目标性饲喂系统，使肉牛育肥期节约饲料成本9.41%。结合西南地区牛业生产实际,建立了扩繁场和育肥场智慧化管理系统,应用后节约劳动力成本39.99%o肉牛个体精准识别系统，准确率达到90%,已联合中国邮政储蓄银行和保险公司开发信贷产品2个，应用于活畜信贷抵押登记和活畜保险理赔。20192021年在重庆、广西、甘肃、青海和四川21个市（州）广泛应用，新增销售额24.31亿元，实现利润4.65亿元，科技推广投资收益率1:9.39。开发利用的10年来，累计新增产值31.62亿元，取得了极显著的经济和社会效益。为脱贫攻坚、乡村振兴和供给侧结构性改革做出重要贡献。（四）技术获奖情况“西南地区肉牛高效生产信息化关键技术及应用”获2020-2021年农业农村部神农中华农业科技奖三等奖。“西南地区肉牛高效生产信息化关键技术及应用''获2022年四川省科技进步奖三等奖。三、技术要点（一）“草牛，平衡方法1、技术描述依据肉牛饲养标准和耕地畜禽承载能力评估要求，提出每月牧草需求量变化数学模型，以牛群变化量、牧草需求量为约束条件，N、P的有效承载面积为修正系数，建立了牛群规模最大化目标函数和牧草种植面积最小化目标函数，构建了“草一牛''平衡计算方法，可根据牛场群体结构的动态变化，计算全年各类牧草的种植面积，智能筛选提出养殖场理想牧草种植方案。2、用户操作(1)选择养殖场所处的地理区域。(2)选择饲养类型和数量。(3)输入未来6个月内牛群数量变化的计划。(4)计算输出养殖场理想牧草种植方案。(二)基于北斗导航的农机生产智慧管理系统1、技术描述采用北斗卫星导航系统(BDS),可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时位置服务。操作系统主要架构是由前端数据采集系统，通过相关传感器对农机作业情况实时监测。设备使用物联网通信技术将获取运动轨迹，计算作业区域与面积及定位数据实时传输到服务器，通过云计算及大数据处理，最终实现农机信息化管理。设备主要对前端农机作业数据采集系统进行研究，硬件电路采用单片机作为核心控制器，通过油量传感器、定位模块等实现对农机作业工作状态的监测，把农机工作时的工作状态进行记录保存。系统自动根据农机作业状态，实时获取北斗定位模块上经纬度坐标数据，实现对作业区域精确定位，并通过GPRS网络通信模块，实现前端控制器与后台服务器联网通信，实现前端与后端的数据交换，最终将前端采集的农机作业数据保存在后台服务器，便于后台管理系统跟踪分析，统计数据。2、主要功能(1)农机工作：展示农机每日工作时间、农机信息、单位时间内农机轨迹回放、单位时间内农机作业面积统计、作业田快面积统计、作业平均速度、农机当日里程、农机总里程、历史作业查询、作业分布等。(2)农机管理：对农机的设备信息、农机信息、农机参数等基本农机信息绑定管理。(3)补贴申报和查询：将政府公示的农机补贴信息一键接入APP,工用户直接查询。(4)农机检测：当发生故障时报警，自动提醒用户维修。(5)农机维修：连接用户与就近农机维修厂家。(6)共享农机：农户可以在平台上发布作业需求，让闲置的农机和农机手来为需要作业的农户作业；同时也可以在平台上寻找作业需求，让自己闲置的农机给别人作业，降低农机闲置率，改善农民收入。()基于区域特色资源的目标性饲喂系统1、技术描述建立西南地区肉牛主要营养成分需求量预测模型和高效精准饲养技术方案,开发出日粮自动配方系统软件；建立基于图像识别的牛体尺寸、体重测定方法；结合适度规模养殖的生产实际，建立经济效益即时核算系统。联动3个系统，通过实时反馈生长状况和养殖收益，即时矫正日粮配方，实现规模养殖场肉牛养殖的目标性饲喂。参考中国肉牛饲养标准，建立肉牛对粗蛋白、综合净能、维生素、磷、钙等m种营养成分的需求量预测模型。基于西南地区肉牛和粗饲料数据库,根据肉牛营养均衡供给原理,以研究提出的日粮综合净能理想水平和区域主要粗饲料适宜用量为约束条件,采用模糊线性规划技术，实现日粮配方的个性化配制。通过活体测定数据与图像信息比较分析，建立了“基于图像识别的牛体尺寸测定系统“，利用视觉AI同步捕获图像信息，实现图像比例与实际数值的转换。选择肉牛生产过程中20项生产性能参数、10项营养学参数和12项经济学参数，设定“每天干物质采食量/体重”为主要系数，建立肉牛不同养殖类型收益模型，实现生产效益的即时核算。2、用户操作（1）选择或填写饲养类型、体重、品种、环境温度、目标增重等参数。（2）选择用户现有的能量饲料（至少选择1种原料）、蛋白质饲料（至少选择1种原料）、糠孰饲料、优质干草、糟渣类饲料、多汁类饲料等及对应价格。（3）选择饲料添加剂、青粗饲料组成。（4）系统根据评估的日增重情况，自动计算出配合饲料组成及成本开销。（5）输出养殖成本和经济收益情况。（四）智慧牧场环境控制及生产管理系统1、技术描述针对四川肉牛生产中主要的用户群体（育肥牛长和繁殖牧牛场），结合传感器、图像采集设备等,利用信息化技术开发现代牧场的全流程智能管理系统,系统架构主要由三层组成,第一层，通过前端铺设相关设备采集相关信息。第二层，对采集的数据进行记录及分析。第三层，输出群体或个体的处置方案，自动控制场区设施设备。2、主要功能（1）环境控制：通过在牛舍中安装视频监控摄像头、环境监测传感器、水质监测传感器及监测网关，将采集到的视频通过本地网络实时传输至系统，环境和水质监测数据，每间隔10分钟通过本地网络上报至系统，系统将根据牛生产生活的适宜环境参数阈值，智能，控制和运行场区通风、饲喂和清粪设备。基于环境监测与智能控制，对场区相关的用电设备的智能控制，实现有必要才开，没必要及时关的策略，实现节约牧场能耗30%。（2）群体精细化管理：系统通过智能耳标采集个体的体表温度、运动量、反刍次数等，通过Al摄像头采集牛行为学、体况和采食情况等数据，上报至系统，系统将比对采集数据与牛行为学模型的差异，综合评估个体生理和健康情况的异常，在确认发生异常后，系统将自动生成生产任务并通知负责该区域的生产人员进行观察并对症处理。(3)群体精细化管理任务发布：系统自动建立群体系谱、繁殖记录、疫病诊疗记录等生产档案，根据不同类型牛生产中关键环节的操作规程编制成后台提示程序，每天按照标准化的生产规程将生产任务列表推送到生产人员手机，指导生产人员完成标准化操作。(4)资产盘点管理：结合监控系统采集的图像信息，实现对牛只数量、饲料储备量的统计。实时评估养殖场的群体流转情况，预警饲料储备情况。(五)个体精准识别系统1、技术描述基于牛鼻纹唯一性的特点，利用卷积神经网络提取牛鼻纹的特征向量，建立鼻纹模型，比对个体间特征向量，计算余弦相似度，根据阈值评估输出识别结果，开发的个体精准识别系统准确率达到90.00%o结合个体精准识别系统，已应用于活畜信贷抵押登记和活畜保险理赔，保险公司利用本技术采集牛群特征量备案存档，保险投保。2、用户操作通过手机下载APP,打开软件，当系统出现扫描界面时，扫描牛鼻纹，系统将自动建立个体信息档案。四、适宜区域该技术适宜在西南地区的肉牛养殖户(场)中进行推广。五、注意事项指技术使用过程中需特别注意的环节。六、依托单位依托单位：四川省畜牧科学研究院