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大东北应用新质生产力构建优势特色肉羊产业集群之二
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大东北应用新质生产力构建优势特色肉羊产业集群之二
作者:店场网    文章来源:本站原创    点击数:98    更新时间:2024/2/5

东北地区应用新质生产力构建优势特色肉羊产业集群之二

 

——内蒙古肉羊产业学院传统畜牧专业科创项目2

 

20231212日,中央经济工作会议提出,以科技创新引领现代化产业体系建设,要以科技创新推动产业创新,特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能,发展新质生产力。强化企业科技创新主体地位,发展数字经济,加快推动人工智能发展。广泛应用数智技术、绿色技术,加快传统产业转型升级。把现代化产业体系放在首要位置,将开展科技创新推动产业创新放在最突出的第一位,特别强调了应用颠覆性技术催生新产业新模式。

 

农牧轮作智能放牧是颠覆性新技术, 能够为内蒙古优势特色肉羊产业注入新动能,是内蒙古优势肉羊产业转型升级的“新质生产力”。农牧轮作应用5G大智云等颠覆性新技术,对耕作制度养殖方式进行重构再造,智能放牧颠覆了现有的畜禽工厂化养殖方式,利用5G物联网北斗导航定位颠覆性新技术,为传统种植业注入了数字化生产要素,也为传统养殖业注入了智能化新要素,一体化解决了粪污治理和耕地退化两大问题。

 

饮水撒尿喂料排便是放牧羊高频生理行为,饮水撒尿喂料排便每天都多次发生。这些数据是海量重复性数据,是适合计算机处理的数据,可以利用计算机视觉工具进行采集记录。利用视频像素作为图像数据的唯一性特征,利用卷积神经网络在大量数据中找到二者之间规律性。通过建立饮水撒尿喂料排便时间序列预测模型,根据输入输出之间的映射关系建立函数式。在输入饮水数据时即作出准确撒尿时间预测,从而对放牧羊排泄行为进行有效预测调控。

 

一、农牧轮作智能放牧解决养殖粪污和耕地退化两大问题

 

农牧轮作颠覆了传统种养分离耕作制度,智能放牧颠覆了工厂化养殖方式,不仅实现了种植业养殖业跨界结合,还实现了用地与养地结合,这些在昨天前天都是不可能的,但是今天在地面上有5G物联网等新技术赋能,在空中有北斗卫星导航云计算等新技术支持,利用这些颠覆性技术将不可能变成现实。既低成本地解决了养殖粪污处理问题,又一石二鸟增加了耕地农田土壤肥力。

 

1.1、正在建设的高标准农田亟需提升耕地有机质肥力,主要任务重点是解决“有机肥”的来源问题,推行农牧轮作智能放牧生产方式,养羊粪污就能够直接排放在农牧轮作的杂草地上,提高了土壤有机质实现了藏粮于地。能够化解设施化粪污治理成本高问题,这种新方式不需要昂贵的基建设备投入,也不必付出高额的粪污治理费用,能够减少政府补贴费用,降低环保治污固定投入和运维成本。

 

1.2、农牧轮作智能放牧是低成本的粪污治理方案,还是变废为宝粪污肥料化利用方案。农牧轮作智能放牧颠覆了工厂化养殖方式,畜禽喂料喝水不在圈舍里进行,需要到圈舍外农牧轮作草地上进行,畜禽拉尿排泄也要到放牧的自然杂草地里,这样畜禽粪尿就直接排泄在自然杂草地上,畜禽粪污就实现了全量肥料化还田利用。通过创新农牧轮作智能放牧新模式,能够实现养殖粪污肥料化全量还田利用。

 

1.3、智能放牧颠覆了现有的畜禽工厂化养殖方式,利用5G物联网北斗导航定位颠覆性新技术,为传统种植业注入了数字化生产要素,也为传统养殖业注入了智能化新要素,一体化解决了粪污治理和耕地退化两大问题。农牧轮作智能放牧畜禽拉尿排泄需要到放牧草地里,这样畜禽粪尿就直接排泄在自然草地上,畜禽粪污就实现了全量肥料化还田利用。可以大大减少种植业的化肥使用量。

 

1.4、农牧轮作智能放牧从饲养方式入手,将畜禽粪尿排泄从圈舍里转移出来,直接排泄在智能放牧的自然杂草上,智能放牧场应用北斗卫星导航定位技术,对畜禽排泄行为在电子地图上进行网格化管理,畜禽在导航器牵引下到指定地点分散化排泄,在杂草放牧场自然分解消纳。智能放牧养殖不需要对圈舍进行水洗消毒,不采取地沟水冲粪污处理方式,所以耗水量大大减少。

 

1.5、应用5G大智云等颠覆性新技术,对耕作制度养殖方式进行重构再造。农牧轮作智能放牧主要特征是去设施化,在实施轮牧作业的耕地上,不建设永久性固定设施,不建设固定棚圈畜舍,不能建设围墙围栏,不建设工程化环保排污设施,畜禽粪污直接排放在农牧轮作的土地上,化繁为简低成本解决了养殖粪污肥料化利用问题,与工程化环保治污相比较,大大降低了治污设施设备投资和运维成本。

 

1.6、在工厂化养殖方式中,畜禽吃喝拉撒睡都在棚圈里面,转型到农牧轮作智能放牧养殖方式之后,牲畜喂料喝水在户外草地里,拉尿排泄也要到户外草地里,畜禽粪尿直接排泄在农牧轮作的草地上,通过粪污肥料化利用来提高土壤肥力。通过畜禽放牧踩踏、阳光暴晒、风吹雨淋既解决了固体粪污污染问题,还利用自然杂草吸收转化解决了液体粪污问题,通过田野风吹稀释解决了臭气污染问题。

 

二、应用AIoT颠覆性技术将放牧羊打造成移动智能终端

 

为了让高标准农田能够获得数量足够的有机肥,需要通过农牧轮作让养殖动物排泄物全量还田。智能放牧场应用5G窄带物联网技术,利用放牧羊饲养动物可穿戴设备,在北斗时空信息服务支持下,将每一放牧羊饲养动物打造成为一个移动智能终端,让放牧羊饲养动物成为万物互联中的一个物体,低成本地解决了养殖粪污肥料化利用问题,增加了高标准农田土壤肥力。

 

(一)将放牧羊饲养动物变成一个移动智能终端

 

2.1、未来,在5G网络支持下将实现万物互联,猪牛羊饲养动物也是5G物联网要将饲养动物纳入进来,让饲养动物也成为万物互联中的一个物体,每一头放牧羊就是一个移动智能终端,利用可穿戴设备牵引导航在放牧场范围内运行。

 

2.2、每一头放牧羊都是一个移动智能终端,每一头放牧羊都与AI云小脑单线联系,在AI云小脑指挥调度下,放牧羊分别与牧场设备进行连接交互,到指定的水槽去饮水,到指定的料槽去吃食,到指定的栏位去休息,到指定的地点去排泄等等。

 

2.3、将每一头放牧羊打造成一个移动智能终端,如同自动泊车,智能放牧场如同停车场,是拥有物理边界的,每一头放牧羊都能够实现定位导航,放牧羊排泄活动拥有指定位置,电子地图与物理牧场是数字孪生的,在电子地图上对放牧羊排泄实行网格化定点管理。

 

(二)智能放牧羊有眼睛识别避障有四足自己行走

 

2.4、智能牧场不同于智能工厂(车间),工厂设备之间是互连的,智能牧场设备之间并不互相连接,每一头放牧羊都分别与微基站单独通讯交互,放牧羊饲养动物拥有自己的大脑,有自己的四条腿,不需要能源动力驱动,可以自己移动行走,不需要机械轮子进行物理移动。

 

2.5、智能放牧羊拥有自己的大脑,有自己的四条腿,不需要能源动力驱动,可以自己移动行走,不需要机械轮子进行物理移动。有自己的眼睛识别环境,不需要雷达识别周围物体规避障碍物,智能放牧羊与智能汽车不同,行走速度快一点慢一些没有关系。

 

2.6、放牧羊用自己的眼睛识别环境,不需要雷达识别周围物体进行避障,智能放牧羊与智能汽车不同,对移动速度没有要求,在智能导航器牵引下定时定向行动,由智能导航器牵引放牧羊行动,吃喝拉撒睡具体行为由放牧羊自主进行,AI云小脑不干预放牧羊的生理行为自由。

 

三、应用神经网络颠覆性技术建立肉羊时间序列预测模型

 

著名数学家中科院院士袁亚湘提出,如果一个问题涉及两个部分,同时两部分互不耦合,这两部分是不相干的,就要变成两个小问题,用分离方法进行各个击破。放牧羊排尿时间与饮水时间有相关性,排粪时间与喂料时间在时间上有相关性。这只羊每一次的饮水时间乘上加权值,就是撒尿时间;同样每一次喂料时间乘上加权值,就是排便时间,可以利用神经网络模型并行计算同步操作。

 

3.1、我国是世界养羊大国,常年存栏量6亿多只,饮水撒尿喂料排便是日常高频生理行为,可以利用计算机视觉工具进行采集记录,饮水撒尿每天都多次发生,利用AIoT生产形成海量重复性数据,这类数据适合利用计算机进行高效处理,可以为放牧羊建立饮水撒尿时间序列预测模型,不存在数据资源不足制约发展问题,对于物联网AI大模型来说,是非常难得的应用场景,是价值连城的稀缺资源。

 

3.2、根据输入输出之间的映射关系建立函数式,输入饮水时间点就作出准确的撒尿时间预测,从而对放牧羊排泄行为进行有效监控。在肉羊放牧生产过程中,利用卷积神经网络在大量数据中找到规律性,然后提供准确有效的输出。时间序列数据由物联网自动化采集传输处理,能够获得海量饮水撒尿喂料排便重复性数据,这是计算机可以大展身手的应用场景,可以为农牧业创造巨大经济社会价值。

 

3.3、放牧饲养动物饮水撒尿按时间序列采集数据点,可以建立饮水撒尿单变量时间序列函数,也可以与喂料排便并行建立多变量时间序列函数,饮水时间与撒尿时间形成一个单变量时间序列函数,用于分析预测饮水撒尿这一现象随时间变化的情况,将预测排泄时间段未来值作为目标任务,在这里是将饮水时间点作为输入值,用来预测撒尿的具体时间点,是一个按照时间序列来预测未来值的例子。

 

3.4、利用摄像头连续采集放牧羊饮水撒尿图像数据,利用计算机视觉技术记录每一次饮水及排泄行为,利用视频图像像素建立特征标签。由于像素是整个图像中不可分割的元素单位,像素决定了该图像的本来面目特征,每一像素方块都有一个明确的位置、还拥有被分配的色彩数值。在人工智能神经网络模型中,可以将视频像素作为图像的唯一性特征,采取无监督学习方式进行自动化快速标注。

 

3.5、视频是视觉信息的数字表示,由一系列图像组成,传达动作按时间序列变化的情况。用计算机视觉识别视频中物体状态行为动作,有效捕获时间序列数据中存在的长期依赖关系,在智能放牧应用场景中,是饲养动物饮水和撒尿行为动作,根据时间序列关系来建立线性函数关系,随时随地按时间序列为数据点加盖时间戳,利用物联网摄像头连续采集图像数据,作为单变量时间序列信号,建立单变量函数关系,通过计算分析对放牧羊排泄时间作出预测。

 

3.6、计算机视觉是目前重要的AI应用,在产业界占比70%以上,牧场里24小时摄像头能够记录每只羊每次拉粪排尿时间,这些数据都连续传输到AI云小脑,由专业应用小模型进行分析决策,饮水时间与排尿时间具有时间相关性,使用卷积神经网络建立函数关系,通过大量数据分析精准确定具体排泄时间,由这只羊身上佩戴的导航器(可穿戴设备),利用电子地图北斗导航定位技术,自动化将其牵引到指定排泄地点。

 

四、应用可穿戴设备导航器实现放牧羊定时定点撒尿排便

 

放牧羊牵引导航器是饲养动物可穿戴设备,也是一种颠覆性新技术,这个可穿戴设备相当于电子笼头。利用鼻针电磁刺激羊敏感部位实现驱动,如同马嚼子牛鼻针的功能作用。导航器利用微型无人机进行定向牵引,只对放牧羊排泄行为进行智能管控,应用北斗定位导航技术在电子地图上行动,放牧羊在智能导航器引领下,到指定地点在农牧轮作杂草地上去排便拉尿。

 

(一)放牧羊导航器是一种饲养动物可穿戴设备

 

4.1、放牧羊导航器是一种饲养动物可穿戴设备,通过电磁感应拉动鼻针产生驱动力。智能放牧羊导航器只有两个功能,一是解决放牧羊行动的方向问题,涉及向前、向左、向右三个方向,识别目标物体由放牧羊自己用眼睛识别;二是解决牵引驱动力问题,利用放牧羊鼻针产生电磁拉力,如同马嚼子或者缰绳的作用。

 

4.2AI云小脑对放牧羊排便进行智能化管理,放牧羊饲养动物不能随地大小便,需在智能导航器的牵引下,到农牧轮作杂草地上去排泄,利用电子地图进行网格化管理,在排泄地点上是有安排的,不能随便大小便。每一次排便在电子地图上都要留痕,达到间隔时间才能够再次在此地排泄。

 

4.3、为了准确掌握每一头放牧羊的排便时间,需要利用传感器记录放牧羊饲养动物每次拉屎及撒尿时间,每次取食及饮水时间,找出二者之间的相隔时间规律性,为每一头放牧羊建立排泄时间区段模型。由AI云小脑对放牧羊排泄活动进行指挥调度。放牧羊不能随时随地随意大小便,不会发生局部地块粪污堆积成山的情况。

 

(二)只对放牧羊吃喝拉尿排泄行为进行智能管控

 

4.4、智能导航器是饲养动物可穿戴设备,只对放牧羊吃喝拉撒睡行为进行管控,而且只从时间和地点两个维度进行管控,让放牧羊按指定时间去吃喝拉撒睡,到指定地点去吃喝拉撒睡,这套系统对其它事一概不管,由另外设置的智能系统来解决,5GAI功能都是专业化的,需要采取铁路警察各管一段的方式进行设计。

 

4.5、在放牧羊智能放牧养殖场里,有固定饲喂场所和专用饲喂设备,能够智能化记录每一次饲喂时间和采食量,利用耳标或刷脸识别对号入座,将数据录入该放牧饲养动物的数据库。牧场里有固定饮水场所和专用饮水设备,能够智能化记录每一次饮水时间和饮水量,将数据录入该放牧饲养动物的数据库。

 

4.6、智能放牧场应用数字化工具管控饲养动物排泄行为,放牧动物导航传感器受AI云小脑操控,应用北斗定位导航技术在电子地图上行动,牵引放牧羊向目标方向运行,利用采食时间与排泄时间的相关性,找到二者之间的时间差规律,白天放牧时段不需要管控排泄行为,可以在牧场上随时拉尿,只是夜间在畜舍里的时段,对畜禽排泄行为进行管控。

 

五、应用北斗导航定位颠覆性技术实现农牧轮作智能放牧

 

卫星导航系统是建在空中的新基础设施,5G窄带物联网是建在地面上的新基础设施,在北斗时空信息服务支持下,佩戴了导航器(可穿戴设备)的放牧羊饲养动物,也成为一个移动智能终端,应用窄带物联网运营在智能放牧场上,这一场景与智能汽车运行在智能道路上(车路协同),具有异曲同工之妙,只是颗粒度大小不同而已。

 

(一)放牧羊在牧场范围内到指定位置定时排泄

 

5.1、北斗卫星遥感技术可用于动植物识别,包括对自然杂草的识别,对农田种植作物的识别,能够实现对草地牧场与作物农田的精准划界,这样尽管智能放牧场是没有围墙的,但在放牧导航器无形缰绳的制约下,放牧羊也不能够越界行动,在定位导航电子地图的监视下,只能在农牧轮作放牧场范围内活动。

 

5.2智能放牧场智能景区应用场景相似,都有明确清晰的地理位置边界,在固定地域范围内,应用5G窄带物联网,利用电子地图对放牧羊进行网格化管理。电子地图与实体牧场是数字孪生关系,放牧羊饲养动物不能跑到界外去,当放牧羊运动到边界时,智能导航器就会将它拉回来。

 

5.3、在北斗导航定位技术支持下,将每只羊打造成为一个移动智能终端,在放牧羊饲养动物牧场里,放牧场地是有地理位置的,饮水器是有地理位置的,吃草喂料是有地理位置的,排便拉尿是有地理位置的,在圈舍里每一头羊都有具体位置,如同停车场一样,每一放牧羊都标配一个智能导航器,放牧羊饲养动物在智能导航器引导下对号入座。

 

(二)农牧轮作智能放牧促进养殖粪污全量还田利用

 

5.4、由于农牧轮作模式将牧场建设在农田耕地上,需要将智能牧场进行模块化处理,对养殖要素进行解耦提高流动性,种植业可以随时随地转型到养殖业;可移动搬迁的养殖场能够随时随地嵌入种植业,农户从事养殖业可以在多个品种间选择,农户从事种植业可以在任何季节中介入,可以随时随地进行农牧两业交叉轮换作业。

 

5.5、农牧轮作智能放牧是一石两鸟的解决方案,既是一个低成本的粪污治理方案,还是一个变废为宝粪污肥料化利用方案。农牧轮作智能放牧颠覆了工厂化养殖方式,畜禽喂料喝水不在圈舍里,需要到圈舍外农牧轮作杂草地里进行,畜禽拉尿排泄也要到农牧轮作杂草地里,这样畜禽粪尿就直接排泄在自然杂草地上,畜禽粪污就实现了全量肥料化还田利用。

 

5.6、推行农牧轮作智能放牧生产方式,是种养结合一体化解决方案,能够低成本地解决养殖业粪污治理和肥料化利用问题。养殖粪污直接排放在农牧轮作的杂草地上,提高了土壤有机质实现了藏粮于地。提高了土壤肥力增加了耕地质量,可以大大减少种植业的化肥使用量,为东北大粮仓实现绿色低碳做出贡献。推行农牧轮作智能放牧实现了去设施化养殖,还能够化解养殖场地选址难的困境。

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