【荷斯坦◆技术】数智赋能 打造未来高质量的智慧牧场

本文主要从三个维度进行分享，包括数智牧场的概念、高质量的智慧牧场蓝图以及未来的发展方向。

(一) 基于事件的信息化系统

牧场信息化系统是以牛场牛群事件数据为基础，自上而下的一种流程驱动。首先要建立信息化系统，了解流程的规则，制定周期性计划，采集牛群数据，再形成工单处理，从而形成整个数据化系统。虽然数据采集更加自动，但是有周期性管理问题。

(二) 基于AIOT的数智牧场

优化流程中，基于AIOT的数智牧场将现有牛群和牧场的智能设备通过物联网传感器接入，然后采集牛群和设备的一些实时数据，定义新的规则，再进行牛群设备的智能化管理，形成从计划—执行—检查—再执行的PDCA循环。

数智化牧场是以牛群实时数据为基础，自下而上由物联网数据驱动。基于AIOT的数智牧场，采集基础数据，在系统上进行牛群建模，包括牛只属性、牛群事件、事件属性关系等，再进行设备建模，如设备档案、设备备件、设备指标等，设立牧场人才库，特别是KPI的建立，形成一套整体规则，从下到上，通过AIOT自动报警、运行情况报警和AI预测报警，最终形成AIOT的数据展示，做到未来无人化的事前主动，预防性管理和预测性管理的思路。

(三) 未来智慧牧场模式

通过事件信息化的管理系统，以牛场牛群静态数据为基础，自上而下由流程驱动。通过智能技术赋能，未来AIOT数智化牧场将以牛群实时数据为基础，自下而上形成由IOT数据驱动的一种模式。

(一) 依赖采集的精准和全面性

为创造数智化牧场，需依赖精准的数据，特别是从基础性设备、牛群以及数据采集的精准性和全面性几个维度，比如精准饲喂的细节优化、牛只行为的精准分析、牛场设备数据的采集和精准分析及新技术的应用。如可做到更加精准和全面，需要更细节的数据。

(二) 饲喂数据的精准性和集成性

针对饲喂数据，不仅是加料的精准，在饲喂方面还有更多的环节，精料方面如预混料加工的过程监管，加料的筒仓，盐、胆碱等价值更大的小料靠TMR很难称重，通过形成预混料的设备称重也难以操作，需人工称量后自动进入到系统里。另外，粗料方面，传统方式是使用装载车进行加料，但是现在通过中央厨房的方式自动添加粗料。此外，还有液体饲料的添加。所以，不仅仅是传统的加料，精料、粗料、液体饲料都要全面管控，这样才能做到更精准。同时，把预混料、大料、小料、粗料全部集成到系统上，这样统筹起来数据管理更加直观。

(三) 其他需关注的方面

首先，研发饲料投净感应器防止误投。如铲车加料，有时装载车先加了燕麦，司机没注意铲车里还预留了100公斤或200公斤，可能要陆续投回去，再进行添加苜蓿时，直接把燕麦一起投到装载车里，导致误投。因此，我们研发了饲料投净感应器，保证每次装载车加料时前面是干净的，防止工人误投。

其次，控制搅拌时间。搅拌时间不仅影响饲料配方的效果，而且搅拌颗粒度的粗细对奶牛饲养也有影响。在科湃腾系统里可显示搅拌时间，达到设定时间以后，搅拌罐可自动停止，这样可达到对搅拌时间的控制。

第三，利用软件自动调配搅拌和撒料时间。随着牧场规模越来越大，固定搅拌站和撒料车的模式越来越多，也带来一些新的问题，比如调配搅拌罐的生产和撒料车的时间问题，保证饲料在搅拌罐里制作完成立即到撒料车上，同时也提高撒料车的效率。

第四，设备运行轨迹实时跟踪。撒料车、推料车、推粪车做到实时定位、实时跟踪或者历史轨迹回放，运行时长统计。

第五，系统的其他应用。比如可以做到干物质自动调节，添加水分，不需要人为干预。另外，消息自动推送到管理人员手中，根据实际生产调整计划。此外，还有AI视频的一些应用。

(四) 奶牛智能穿戴设备

目前奶牛的智能穿戴设备可提供发情、采食、反刍、喘息、躺卧等功能，帮助牧场快速预警发情牛、发现健康异常牛、预警热应激、评定牛舍舒适度等牛只相关数据，同时通过定位技术实现牛群盘点或快速找牛。试验显示在华东某牧场连续三年的21天妊娠率明显提升，从21%提升到35%，再次印证了奶牛智能穿戴设备在发情应用方面的实效。

(五) 奶牛行为分析

牛只行为的监测手段不仅是发情，还有反刍行为和采食行为等。上图是我们研究的曲线图。原来传感器特别是脖环传感器都采用国外的，从2018年开始使用国内传感器，在使用过程中我们发现国内传感器在稳定性上还有一些差距，也做了大量的工作和工艺来弥补传感器技术的不足。通过一些内部处理，包括消除温漂、滤波处理、KMean和贝叶斯分类分析，可看到反刍行为、采食行为和卧床行为分析。大数据统计发现智能脖环监测反刍、采食等行为和人工观察吻合度达到95% 以上。

(六) 挤奶识别准确分析

我们要想准确获得每头牛产多少奶的数据，采用站位识别方式简单、隐蔽，也是比较安全的方式。它安装在牛的颈枷位置，平均识别准确率可达到98%以上。

(七) 设备系统的管理

牧场饲料投入和牛只资产投入都是牛场成本中较高的。设备系统如车辆、挤奶机等机器的使用，也是牛场很大的投入。因此，我们尝试在车辆和挤奶机等设备上安装传感器，通过算法可预防性地提示车辆故障、工作状况及创建工单，通过工单再给设备维修，把备件进行录入，从而做到备件管控，大大减少投入、节约成本。

(八) 面向数据的设备故障分析

我们对设备故障也进行分析研究。如电机类设备，电机转速过低可通过电压、电流及电机温度等数据对故障进行分析，从而找到机器的故障原因，这就是物联网大数据的价值。

(九) 新技术研发应用

未来我们还要做更多的新技术研发，如70GHZ毫米波雷达如何在设备上进行应用？现有的毫米波雷达与AI技术的成本问题？静态牛如何识别的问题？视觉AI对分娩预警、体况评分的监控，包括挤奶脉动在线监测系统的应用等。这些产品我们已获得相关专利，将陆续走向市场。

(十) 科湃腾智能脖环的故事

科湃腾智能脖环的研发经历了很长的历程。从2012年开始做脖环到目前为止，我们经历了很多—— 发展、坚持、失败、再坚持、飞跃、创新等，研发团队不断积累，坚持，这让科湃腾智能脖环经历飞跃和强化，通过国家相关检测认证、专利授权，获得了市场客户的认可。

(一) 数据孪生 打造牛宇宙

未来牧场系统将达到全面集成，依靠传感器采集数据，通过数据孪生来打造牛宇宙。它需要利用自有硬件的产品协议或者私有设备的协议，通过控制器、网关和4G、5G或WiFi等传输手段连接到大数据平台，牧场通过移动终端即可看到，这是数据孪生基础。

数据孪生在牧场的应用，涉及环节很多，如牛只健康方面牛只的行为和定位、体况评分；饲喂方面的TMR、撒料车、推粪车、小料监控、原料监测；奶厅安全方面的挤奶和清洗；牛舍环境方面如灯光、温湿度；设备能耗方面的车辆保养和修理、备件管理及水、电、油、气；仓库溯源等的接入。通过物联网形成了牛宇宙的概念，通过这些基础数据维护驱动数据规则来管理好牛只。

(二) 低碳养牛的思考

第一，精准投入，利用现有技术，优化饲料配方，使用TMR精准饲喂，有效管控投入，促进饲料消化率的提升，进而减少粪污排泄量和臭气排放量。第二，循环利用资源，实施精准喷淋和牛粪再生垫料回收技术，减少粪污产生，同时实现牧场粪污资源化利用循环化发展。第三，使用清洁能源。利用粪水沼气发电，通过在牛舍顶棚或运动场覆盖光伏面板，满足牧场电力供给，降低能源供应端的碳排放量。第四，核算各个点的碳排放量，优化碳排放量的治理。如牛舍存栏、饲养量、能源消耗（尤其水、电）等数据的准确测量与记录，核算出各个环节的碳排放量，点对点精准治理。

总之，通过牛只健康、精准饲喂、奶厅安全、牛舍环境、设备能耗、仓库溯源等研究方向，我们提供智慧牧场整体解决方案，致力成为牧场智能化管理专家。

(三) 科湃腾的担当与责任

科湃腾成立于2009年，一直秉承诚信、担当、匠心、创新的精神，深耕行业13年，坚持自主研发，高研发投入，始终不忘初心、踔厉奋发、笃行不怠，坚持把智能养牛做得更好，成为中国牧业领域的国货之光！

(四) 聚焦未来

未来，牧场的发展将朝着数据化、数智化和无人化方向。如何做到高质量发展？坚持细节管理，优化生产流程，利用新技术跨产业、跨领域协同发展。同时，坚持与国内或国际企业合作共赢，用前瞻性的创新精神和国际化的发展视野，坚持全球化战略，一起致力打造畜牧智能化、数据化产品，创新发展国人之路，为中国牧业贡献力量。未来，科湃腾继续秉承“以数智科技 助推牧业持续进步”的使命，与全国牛人一起，携手向前！

（本文根据科湃腾联手荷斯坦大讲堂举办的“以数智科技助力牧业数字化转型——2022中国牧场精准管理论坛”专家分享整理）