智能物联网技术在畜牧养殖业中的应用研究进展

2.2  环控技术

畜禽健康直接影响养殖企业效益，环境因素是影响畜禽健康的重要因素之一。如极端温度、有害气体等因素会直接提高畜禽发病概率，为畜禽提供适宜的生长环境将极大地提高养殖效率。环境控制主要针对相对封闭的养殖环境，动态地监测畜禽生存环境的温度、湿度、二氧化碳、氨气等指标，然后调用相应的设备，调节对应指标至正常范围。早期对养殖环境的控制相对简陋，没有形成系统化的结构方案。现代的环控方案包括从数据获取、传输、分析、控制的全环节闭环（如图1）。对于温湿度、二氧化碳、氨气、硫化物等环境数据的获取目前主要依赖于传感器，然后通过无线传输协议，将获取的环境信息传输到网关设备，再通过移动网络将数据上传到互联网中的智能平台进行分析处理，将决策处理后的结果发送到单片机、PLC（Programmable Logic Controller）等控制单元，最后将控制信号发送给电热板、喷雾降温等设备，起到调节控制环境的作用。

环境控制中一个很重要的环节是，智能平台如何根据所收集到的环境信息，进行科学的分析处理决策，把畜禽的生存环境调节到舒适的状态。常用的方案是根据不同的环境信息进行上下限阈值设定，当监测到采集的信息出现异常时进行提醒，再发送相应的控制信号进行调整，这种调整方式更多的是通过人为经验去设定阈值。杨柳等人基于前期采集的温湿度信息，采用小波变换降噪和支持向量积（SVM）进行回归，预测下一个时间点的温湿度值，可以相对智能地调整环境温湿度。毛罕平等人综述了温室环境控制进展，其中总结多种温室控制方法，对于畜牧养殖业可以作为很好的借鉴。综上可以看出，大部分的环境控制方案，都按照各个环境因素相互独立的方式来进行优化，而实际上畜禽的生存是多种环境因素综合作用的结果，如果能运用人工智能等技术，对所有采集到的环境信息进行综合分析，得到综合环境控制方案也许是未来研究的方向。

2.3  目前存在的不足

目前的畜禽耳标虽然在功能上有了很大进步，但是由于佩戴方式、舒适度等原因，会出现畜禽撕咬、啃食其他畜禽的耳标现象，造成耳标损坏、脱落等情况。对于规模化程度不高的养殖户来说，给畜禽打耳标的认知程度还不够。这些问题在一定程度上阻碍了电子耳标在实际生产中的应用，不利于动物疫病防控与养殖场管理。

环境控制虽然目前已经取得了一定的进展，但是由于很多养殖场的整体设施不完善，技术水平层次不齐，且成本过高，导致环境控制的整体闭环没有很好地发挥其作用，这个过程需要进一步提高技术积累、降低成本，才能为畜牧养殖业的智能化提供基础支撑。

3  人工智能识别技术

人工智能中最具代表性的技术是神经网络，其早期概念在1943年就已经被Warren Mc Culloch和Walter Pitts所提出，但由于早期硬件条件等因素的限制，其经历多次的发展和衰落，直到2012年Geoffrey Hinton等人在Image Net比赛中利用多层的卷积神经网络夺冠，随后越来越多的研究成果涌现，至此，人工智能的热潮再一次被点燃。如今，人工智能已经渗透到包括畜牧业在内的各行各业，而且有些行业的特定场景中，也已经有比较出色的落地产品，比如机动车车牌识别等。

我国畜牧养殖业已经从传统的以家庭、小集体为单位的经验式养殖，发展到现今以大规模、标准化、自动化、企业化为特征的现代化方式养殖。在此过程中，人工智能技术在畜牧养殖业的应用研究逐步开始发挥作用，特别是通过对畜禽声音、图像等信息进行识别分析，可以判断畜禽的生长状态、健康情况，这将在大规模、标准化的养殖体系中，很大程度上减少人力成本，提高养殖企业整体的运行效率。

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