摘要：精准放牧是精准畜禽业的发展要求之一，注重以信息技术手段监管所放的备禽，管理放牧环境，提高放牧效率和质量。物联同作为新一代信息技术的重要组成部分，在精准放牧方面的具体应用包括以下几点。

智慧农业关键技术中精准放牧的应用

1 精准放牧具体应用

精准放牧是精准畜禽业的发展要求之一，注重以信息技术手段监管所放的备禽，管理放牧环境，提高放牧效率和质量。物联同作为新一代信息技术的重要组成部分，在精准放牧方面的具体应用包括以下几点。

①.牧群定位跟踪

给备禽佩戴北斗/GPS定位项图，实时获取牧群的地理位置、移动时间和速度等信息，并将信息通过无线方式实时传输至监控平台，由此实现对牧群运动轨迹的实时动态监测、历史数据查询。

②.畜禽行为监测

畜禽进食时会发出声音且其腰部会产生规律性运动，利用声音传感器压力传感器、加速度传感器等设备可以自动监测畜禽的咀嚼、吞咽、反当等行为。根据畜禽种类的不同，基于畜禽的咬食频率、声音信号强弱、持续时间等特征，综合考虑牧草种类、高度、含水量等因素，可以建立畜禽采食量预测模型，进行采食量监测，进而研究畜禽对牧草的偏好、采食活跃时间等。利用传感器也可以智能感知畜禽的站卧、行走、心率、体温等信息，掌握其生病、发情等生理状况，有效解决了人工观测效率低且易惊扰牲畜等问题。

③.放牧强度评估

为防止过度放牧危害生态环境，需要及时、准确地获知草地利用情况，开展禁牧、轮牧规划。放牧强度由牧草供应量和牧群进食需求共同决定，应用北斗/GPS、传感器等技术监控牧群移动轨迹，监测采食量，借助无人机遥感。采集牧草的数量、生长情况、时空分布特征等信息，通过空间分析算法计算出牧群的采食强度，评估草地利用情况，进而评估放牧强度。

④.放牧规划

畜禽管理部门的牧场管理活动需要大量数据信息作为支撑。综合利用北斗/GPS、传感器、无线传感网络、移动通信网络、移动终端等建立智能放牧系统，可以实现牧群实时位置显示、轨连查询、虚拟围栏、越界报警以及设备远程控制等功能。管理人员可根据实际需求制订牧群信息采集计划，结合牧场情况来指导放牧活动，从而提高牧场利用率和放牧效益。

2 精准放牧系统

物联网精准放牧系统的核心是将传感器监测技术、北斗/GPS卫星导航定位技术、无线远程视频监控技术、数据传输技术以及数据挖掘处理技术等应用于放牧生产过程，整个系统可以分为感知前端、通信网络、服务器、用户终端四个部分，通过前端感知设备获取牧群位置、牧区环境变化等信息并传输至数据处理中心，管理人员登录系统即可实时掌握牧群及环境信息，处理异常情况，同时进行放牧决策控制。

①.系统架构

物联网精准放牧系统主要包括感知层、传输层和应用层，其架构如图1所示。感知层主要采集牧场环境数据和牧群轨迹数据，在牧场设置环境监测站，监测放牧区域内的温度、湿度、风速、雨量、CO2浓度、PM2.5浓度、噪声、总悬浮颗粒物等指标，通过安装无线监控摄像头，同时给畜禽佩戴北斗/GPS定位追踪项圈，获取牧的实时位置、移动速度、移动轨迹、行为状态等信息。传输层用于数据的地传输，移动通信网络和无线传感网络共同将感知层的数据实时、高效地输至数据分析处理平台。应用层用于连接系统和用户，它接收来自传输层的数据并进行分析处理，存入数据库，作为用户终端的数据来源。

图1 物联网精准放收系统架构

②.系统功能

(1)环境监测与牧群追踪定位。

环境监测站用于对影响牧草生长和牧群生活的环境因素（如清、湿度、光照强度、用量、CO2浓度等》进行自动化监测，将所得数据通过无线传网络和移动通信网络发送至环境监控中心，管理人员根据环境条件和牧长情况合理安排轮牧与禁牧。

将有唯一编号的北斗/GPS定位设备佩戴在畜禽身上，使得畜禽信定位设备信息相四配，定位信息通过移动通信网络传输至监控平台进行视化显示，以使管理人员可以获取收牧实时位置信息、运动轨迹以及设行信息：当畜禽走出划定放牧区域或者定位设备运行异常时，系统会自出警报，同时无线监控摄像头获取现场放牧画面。以自动监控代替人工离观测，既解放了劳动力，也提高了动物福利。

(2)数据管理

数据库是物联网精准放收系统的数据存储中心，用于存储、管理和与牧场、牧群、环境监测设备、定位设备、摄像监控设备、系统用户相关的信息，为用户终端提供基础数据服务。

大数据分析管理平台对获取的环境质量、备禽活信息进行统计分析，对视频和照片进行归类整理，按日数据展示报表，用户可以根据实际需求查看实时信息或历史信息，务、用户、权限等进行统一管理，管理人员可以在平及性备信息、使用设备信息、系统用户信息，结合地理信息系统，环境点、所定位性畜、使用设备均可以在电子地图上以特定图标形式显示出来。

(3)放牧管理

终端应用平台建设的关键技术包括GIS技术和WebServices技术，前者提供数据的可视化显示和管理服务，后者优化系统架构并促进数据实时更系统，实时查看环境信息和畜禽佩戴设备信息，追踪牧群史数据，查看指令发布记录，也可以设定信息管理规则和系统管报发出的规则，启用轨迹回访、电子围栏等功能，并对环境监测设备和定位设备进行远程控制。

3 无人牧场

无人牧场指无须人工介入就能实现全天候、全空间、全过程自主精细化作业的牧场生产模式，目前，已发展到完全自主化作业的高级阶段。无人牧场解放劳动力是一个循序渐进的过程，物联网、人工智能、大数据、云计算、无线通信、智能装备等技术在这一过程中发挥了关键作用。近年来，随着牧场规模化、集约化程度提高，人力劳动难以满足发展需求，无人牧场发展已成为必然趋势。要实现对人力劳动的完全解放，需要建设能自主运行的系统以完成人的工作。无人牧场通过批次独立又相互协作的云平台、环境自动控制系统以及畜禽自动管理系统进行生产管理，实现牧场的无人化运转。

①.云平台

云平台是无人牧场的综合管控中心，负责接收、处理、存储、分析无人牧场中的全部数据信息，并根据数据分析结果发布指令，调控现场设备。决策是云平台的核心功能，决策过程以专家系统知识库内的信息以及云平台自我学习所得的经验值作为参考，进行数据处理，得出最优决策方案。采集的全部信息统一存储在云平台的数据库内，用户可以利用计算机、移动终端等设备经网络进行数据访问，了解无人牧场的信息。

②.环境自动控制系统

牧场环境是影响畜禽生长的关键因素，适宜的环境不仅有利于保障畜禽健康，还能够防止畜禽疫病产生与传播。无人牧场的环境自动控制系统主要用于调节牧场的温湿度和有害气体浓度，将环境监测传感器、摄像机、红外热成像仪等设备安装在牧场中。其中，红外热成像仪用于采集畜禽体温数据所得环境条件、畜禽状态等信息通过无线网络传输至云平台进行处理，云平台根据畜禽品种、生长周期、健康状况等信息发布针对性的指令，自动调控通风机、干燥机、制冷机、湿帘等设备工作，调节牧场环境。云平台还可根据所采集的图片、数据等环境信息，对牧场的清洁程度作出判断，当需要进行牧场清洁时，发布相应指令，启动清扫设备及消毒设备。

3.畜禽自动管理系统

畜禽管理涉及饲喂、繁育、疾病防治等环节，无人牧场的精准饲喂由云平台和智能饲喂系统共同完成，云平台根据畜禽状态、生长阶段等信息确定饲喂次数和饲喂量，在需要进行投喂时向饲喂设备下达指令，完成饲喂操作，学管控畜禽进食量。同理，畜禽繁育管理同样也能通过云平台及发情监测系统、授精配种设备、分娩协助机器人等实现，在畜禽疾病防治环节，消毒机器人、消毒液喷洒设备会根据云平台下达的消毒指令，对畜舍和畜禽进行消毒。药物注射机器人可以对接种期畜禽进行统一疫苗接种，当畜禽发生疾病时，云平台发送畜禽编号、疾病类型、所需药物信息，药物注射机器人利用图像识别技术和射频识别技术自动识别患病备禽个体，完成药物注射，并将药物注射信息实时上传至云平台进行存储。

云平台也会对患病畜禽的治疗价值作出判断，控制无人车将不能治愈的畜禽运送至处理区进行无害化处理。

③.畜禽自动管理系统

畜禽管理涉及饲喂、繁育、疾病防治等环节，无人牧场的精准饲喂由云台和智能饲喂系统共同完成。云平台根据畜禽状态、生长阶段等信息确定饲喂次数和饲喂量，在需要进行投喂时向饲喂设备下达指令，完成饲喂操作，科学管控畜禽进食量。同理，畜禽繁育管理同样也能通过云平台及发情监测系统、授精配种设备、分娩协助机器人等实现。

在畜禽疾病防治环节，消毒机器人、消毒液喷洒设备会根据云平台的消毒指令，对畜舍和畜禽进行消毒。药物注射机器人可以对接种期畜禽进行统一疫苗接种，当畜禽发生疾病时，云平台发送畜禽编号、疾病类型、所需药物信息，药物注射机器人利用图像识别技术和射频识别技术自动识别患病畜禽个体，完成药物注射，并将药物注射信息实时上传至云平台进行存储云平台也会对患病畜禽的治疗价值作出判断，控制无人车将不能治愈的畜禽运送至处理区进行无害化处理。

来源：青钱柳