智能物联网技术在畜牧养殖业中的应用研究进展

1  引言

随着畜牧养殖业的规模化、集约化发展，进一步降低养殖成本、提高生产质量和效率是养殖业一直追求的目标。党的十八大以来，农业农村部印发的畜牧业工作要点中提到要加快转型升级，加快向现代化迈进。国务院在《关于促进畜牧业高质量发展的意见》中也明确提出：要加快构建现代养殖体系，而智能物联网技术则是现代化畜牧养殖业中发挥重要作用的基础。智能物联网技术在畜牧养殖业中的应用主要包括各种监测数据的采集、传输、分析处理等环节。数据的采集分为畜禽个体信息的编码标识、圈舍的环境信息和摄像头等设备获取的音频、视频等数据；将获取到的数据，经过各种无线传输协议传送到节点，汇集到大数据智能平台分析处理，最终再将决策指令分发到各个控制端，可以实现畜禽的精细化饲养、圈舍环境控制、畜禽异常监测等，这为畜牧业的高效率运行提供了很好的技术支撑。文章主要从畜禽耳标身份标识、环境控制、人工智能和大数据智能平台等方面全方位综述了当前智能物联网发展情况及存在的问题。

2  畜禽的耳标身份标识和环控技术

2.1  耳标标识技术

畜牧业常见个体电子标签类型有颈圈式、耳标式、注射式和药丸式等。耳标式的标签早期是在耳标上印制条形码或者二维码，这种耳标的缺点很明显，当耳标表面有污渍或者图案磨损时，会导致识别标识不准确。射频识别（RFID）技术，在第二次世界大战中的敌我识别系统中初次使用，在20世纪90年代大规模使用。RFID电子耳标由RFID芯片和线圈组成，通过射频原理实现数据的非接触式读写与识别，且无需内置电池，通过接受器发射的射频信号，将这种信号的部分能量转化为电能供自身工作。通过RFID耳标可对畜禽养殖进行全程跟踪，如对养殖场名称、地点等信息的记录，进行养殖场的精细化管理。后来产生了使用无线传输协议的电子耳标，使获取到的信息传输更加便捷，极大地减少了人力成本。但是无线传输协议早期针对物与物进行通信的方式主要是WIFI和蓝牙等，由于其无法满足远距离、低功耗的要求，对物联网的发展有一定制约作用；随后出现一种短距离、低功耗的无线通信技术-ZigBee技术，它可以应用于一些可以安装内置电池的场景中，在一定程度上缓解了低功耗问题；业界为了同时解决物联网中低功耗、长距离的需求，低功耗广域网（LPWAN）的概念被提出，并且有多种技术诞生：LoRa、Sigfox、LTE-M、NWave，其中的LoRa技术由于其产业链相对成熟取得了较快发展。基于LoRa通信的电子耳标很好地解决了长距离传输和续航问题，不仅可进行畜禽的身份识别还能进行畜禽心率、血氧、体温等的实时监测，极大地提高了监测效率（如图1）。

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