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【家禽平台】家禽智能养殖整体解决方案

原发表日期:2022-03-09

原发表日期:2022-03-09

案例名称: 家禽智能养殖整体解决方案

单位名称: 江苏深农智能科技有限公司
案例概述:
 
我国家禽养殖业正逐步向集约化、设施化、自动化及环境友好的方向发展,但在发展过程中,仍然摆脱不了养殖方式粗放、效率低下、成本高、养殖成绩不稳定等诸多问题。究其原因,“养殖靠观察,先观察后反应;养殖凭经验,经验靠试错”等延续千年的方法,仍然是当前养殖场特别是中小型养殖场的主要技术和管理手段。
深农智能是国内最早从事智能家禽养殖技术研发的国家级高新技术企业,以家禽养殖产业实践中的痛点问题为导向,在家禽生理学和动物行为学的基础研究方面长期大量投入,以与环境工程相关的热能工程学、空气动力学、传热学为技术支撑,积极探索AIOT技术在家禽养殖生产实践中的融合创新。目标是以各类传感器替代人的感官,以自动化装备和养殖机器人替代人的身体,以智能化养殖中央大脑和算法替代人脑,实现了家禽养殖过程全面数字化、智能化。其中十几项尖端产品技术均为行业首创,在国内外获得多项荣誉。目前深农智能的产品和技术,支持着涵盖鸡鸭鹅和种禽、蛋禽、商品禽的国内外500多栋现代化家禽养殖棚舍的日常生产和实时数据管理,全面降低了养殖成本,提高了养殖效率和养殖效益。
 
1、 “大师™”(Master)边缘端养殖大脑
 
传统环境控制系统只是基于温度、日龄、体重、最小通风量等几个简单的参数,既不能应对复杂的气候变化,又不能基于家禽本身的健康状态,其养殖环控水平取决于养殖人员自身对环控的理解水平。
图1-1 “大师™”边缘端养殖大脑-主要功能

 
江苏深农 “大师™”边缘端养殖大脑,是深农智能基于自身多年对家禽养殖行业的探索和积累,一方面基于家禽生理学和动物行为学的研究成果——家禽体感温度的量化算法;另一方面基于对环境微气候中的热能工程学、空气动力学、传热学、PID精准通风控制算法的研究实践,成功研发的行业第一款具有人工智能算法和控制逻辑的家禽养殖边缘端控制系统。

 
图1-2“大师™”边缘端养殖大脑--云端能力
 
本产品不仅具备以太网、NB-IoT入网方式,同时预留5G功能,可灵活接入后台监、管、控一体化智慧平台——养殖中央大脑,通过手机APP或中央控制室大屏,实现远程控制、多级预警、设备监控、养殖过程数据、通风方案数据的综合分析和展示。
 
2、 手持式无线环境综合检测仪
 
深农智能的手持式无线环境综合检测仪,是基于养殖技术人员检测家禽养殖场多点环境数据监测的需求,研发的一款智能硬件传感器产品。具体包含高精度的热式风速、二氧化碳、温湿度、体感温度、露点温度、焓值等数据检测功能;通过彩色液晶屏幕实时显示环境的各项数据,同时可通过蓝牙5.0与我司手机端IBS智能家禽养殖系统App互联,实时统计、分析、挖掘各项数据,从而精准指导家禽智能养殖。
 
 
图2-1手持式无线环境综合检测仪-实物图
 
 


 
图2-2手持式无线环境综合检测仪-手机App


3、 家禽AI视频舒适状态实时监测系统
 
舍内环境异常,家禽过于闷热时,家禽由于没有汗腺,就会通过张嘴加速呼吸的潜热散热方式来散热。传统养殖人员需要1天24小时内多次进入棚舍巡检,通过观察家禽的张嘴比率来判断禽只的舒适状态,然后再通过调节通风等方式来降低禽只的体感温度。但人工巡检的准确度和效率很难得到保障。
 
深农智能家禽AI视频舒适状态实时监测系统,通过AI摄像头和人工智能算法,自动监测家禽张嘴、扎堆等异常行为,并进行实时张嘴率统计和报警。同时,系统利用家禽个体识别可视化算法,实现家禽的个体识别和标注、智能盘点,并且还可自动识别家禽体长、体重、活体率、采食、运动、自动采集相关数据。再结合声学特征和穿戴测温技术,对异常问题系统自动预警和调控,从而使家禽的生长一直保持在最佳舒适状态,保证家禽健康生长。
 
当AI摄像头与红外摄像头结合为双光摄像头时,该系统可以进行死禽的监测与统计,这对于蛋禽立体养殖生产管理,具有很高的实用性。
 
       
图3-1家禽AI视频舒适状态实时监测系统-实物图
 
 
             图3-2家禽AI视频健康状态实时监测系统-手机App
 
4、 家禽穿戴式传感器与健康状态监测系统
 
家禽体核温度异常,是家禽环境参数异常和健康状态异常的重要表现。以往养殖人员只能通过人工方式,将数字体温计插入家禽的泄殖腔,来手动完成体核温度的获取。深农智能推出的家禽式传感器与健康状态监测系统,将智能传感芯片通过绑定、穿刺、植入等方式固定于家禽腋下,并将获取到的体核温度数据实时上传到云端,在后台进行分析、统计与报警。
 
此外,还可以通过对三维运动传感器、计步传感器、心率传感器、血氧含量传感器的微型化设计,集成为各种类型的家禽穿戴式传感器,实时获取并上传家禽的运动轨迹、立卧状态、心跳、血氧饱和度等数据信息。这些信息通过智能网关上传到后台云端服务器,云端服务器对这些数据进行人工智能处理学习,形成家禽健康状态的分析与预警模型,以利于养殖的生产管理。
 
深农智能家禽穿戴式传感器与配套的健康状态实时监测系统,可以帮助用户更精确地预测家禽的环境舒适度、疾病状态、抢饲或发情等行为,做好家禽的饲养管理。例如,试验表明家禽在出现发病状况前的24~48小时,禽只的体核温度会出现异常升高,且不同疾病的升温曲线亦不相同。这对提前预知禽只发病,提前采取措施预防疾病传播,减少损失,减少了抗生素的使用等,都起到了至关重要的作用。
 
一般来讲,我们推荐对于商品禽养殖,每一万只至少安装一个传感器;蛋禽和种禽,每一千只至少安装一个传感器;有经济条件的,可以两倍或三倍地安装,以便更好地了解大群的健康状态。
               图4-1家禽穿戴监控监测系统-功能图
 
           

图4-2家禽穿戴监控监测系统-实物图

5、 “鸡娃”(Chiewa)系列家禽养殖巡检机器人
 
目前家禽养殖生产过程中,巡检基本靠人工完成,巡检质量和巡检效率很难得到保障;且同时存在用工成本、生物安全等诸多问题。
深农智能“鸡娃”系列家禽养殖巡检机器人,搭载激光雷达、AI摄像头、温湿度、风速、CO2等传感器,通过室内自主导航系统进入禽舍,按照制定巡检路线,进行智能化的环境数据采集与云图的生成,并自动获得家禽产蛋、死淘、张嘴等禽只状态指标数据,从而实时监测家禽生长情况,结合扫地等功能,有效减轻了劳动力紧缺及人工成本上升带来的养殖压力,降低了养殖的生物风险和人为因素的不确定性。
 
图5-1 “鸡娃”家禽巡检机器人-功能图

图5-2 “鸡娃”系列家禽养殖巡检机器人-环境云图
6、 AI家禽疾病自动诊断系统
 
家禽疾病始终是养殖户最关心的重要问题之一,疾病诊断方式是决定防治工作效果的关键。诊断方式的科学性和诊断的及时性,会对后续治疗造成直接影响。传统的家禽疾诊断,是靠兽医赶到发病现场看病下药,其诊断水平受制于兽医个人的技术经验,同时可能由于出诊不及时导致延误治疗,使得疾病进一步加重或传染扩散,给养殖户造成更大的经济损失。
 
深农智能的AI家禽疾病自动诊断系统从流行病学、环境分析、临床症状、病理变化、治疗措施等多个维度,根据业务规则引擎和AI图像分类,自动识别疑似疾病,并给出相应的治疗措施和预防措施。其核心是通过建立家禽疾病的知识图谱,从实际生产中采集疾病的图像与行为大数据,通过机器学习不断优化系统诊断的准确性,并不断收集整理专家的知识经验,形成一套完善的专家系统。
 
该系统由深农智能自2015年开始立项研发,与多家大学和科研单位合作,目前仍处于不断完善之中。
     
                 
   
图6 AI家禽疾病自动诊断手机App
 
7、 CFM云上牧场云端养殖大脑(家禽养殖监-管-控一体化物联网云平台)
 
CFM云上牧场云端养殖大脑,基于江苏深农能对家禽生理与动物行为的监测,以及多年来对家禽体感温度、最佳环境舒适参数的深度研究,综合使用物联网、计算机仿真、区块链、大数据、人工智能等先进技术手段,
 
由深农智能开发的云上牧场™云端养殖大脑,是家禽智慧养殖监、管、控一体化物联网云平台,基于对家禽生理与动物行为的监测,以及深农智能多年来对动物体感温度、最佳环境舒适参数的深度研究,综合使用物联网、大数据、人工智能、计算机仿真等先进技术手段,将养殖场的人、畜、场无缝连接起来,实现对规模化养殖生产管理的全过程数据采集、分析、预警、决策。通过多屏多端的可视化展示,可同时远程管理监控成百上千栋的棚舍。帮助家禽养殖企业实现养殖场统一运营、集中管控、智能决策的数智化战略转型。
 
图7-1 为客户定制的FFM未来牧场-太阳集团城网址送彩金
    

图7-2  CFM云上牧场中央大脑生产指挥中心实景图
 
可实现对养殖过程中事件可监控、可预警、可管理、可追溯,使设备、业务、财务、人员、物料等于一个数字化平台之上,能够快速准确输出各类型的养殖报表,以便对养殖数据进行分析、总结养殖经验,不断优化养殖实施方案;
 

图7-3 CFM云上牧场中央大脑操作界面1
 
可实现养殖棚舍环控系统的集中监测、预警、控制、分析,可在中央控制室集中实现对栋舍内风机、小窗、湿帘、光照、加热装置等设备的远程控制,同时也可对比分析环境指标数据;
图7-4 CFM云上牧场中央大脑操作界面2
 
可及时获取特定畜牧养殖信息,包括准确的养殖生产过程数据、疾病防疫数据、财务结算数据等,从而为养殖企业大幅提升养殖效益、与此同时,也为各级政府监管部门政策制定和监管提供强有力的数据支撑;
 
图7-5 CFM云上牧场中央大脑操作界面3
 
手机APP方便用户实时监测环控指标数据、养殖管理数据、自动预警异常数据等,可对多养殖场养殖指标进行监测分析。
 
图7-6 CFM云上牧场中央大脑APP界面
 
深农智能的云上牧场CFM云上牧场云端养殖大脑,支持为客户定制。现已有中文、英文、泰文三个语言版本,目前已应用到国内外多个大中型家禽养殖企业,产生了良好的经济效益和社会效益。经实际测算,该方案平均提高了家禽养殖成活率2个百分点以上,企业管理效率提升50%以上,家禽疾病发生率降低25%,养殖企业的人工成本降低30%以上。
 
图7-7 为客户定制的云养殖监管控一体化云平台界面

8、 畜牧工程
 
畜牧工程包括棚舍规划设计、流体力学仿真、供暖设计等;这些工程项目的设计规划决定了棚舍的硬件基础,只有在一个良好的基础上才能实现更好的养殖收益。
深农智能参与了400余栋棚舍设计与施工,积累了大量的规划设计经验。
 
图8-1  某养殖小区实景图
 
江苏深农智能畜牧工程从事现代化智慧养殖小区工程整体的规划、设计与建设。对不同地域、不同养殖形式与规模进行分析、研究、设计、配置,去建设现代化最优、和谐、平衡、持续发展的智慧养殖小区。
 
小区规划设计中结合流体力学(CFD)仿真计算,对设计方案的科学性进行验证,提前发现设计中的缺点与不足,提出改进方案,避免传统设计中:先建设,在养殖中发现问题,再改造所带来的巨大试错成本。
  
图8-2  某养殖棚舍流体力学仿真
 
上图为末养殖小区设计方案仿真验证,提前发现了棚舍设计中存在纵向通风前端笼内风速不足的问题,并提出解决方案。
畜牧工程的另一个重要方面是养殖供暖系统的规划设计,深农智能提供的养殖棚舍一体化供暖解决方案,不仅能满足养殖的需求,而且在节能减排,投资回报率等方面有很大优势。
 
   
图8-3  棚舍热功耗占比、供暖设计及空气能机组
 
暖通设计中根据棚舍所使用保温材料及棚舍尺寸计算出功耗、设计规划施工与供暖系统设计,为养殖户提供科学合理的设计方案。
     
图8-3  供暖系统控制逻辑及云端能耗监控
 
除了科学合理的规划设计施工,深农智能还为用户提供了智能控制及能耗监控方案,系统能够随着养殖日龄自动调节出水温度,最大限度的降低能耗。PID自动控温算法会智能锁定棚舍温度,将棚舍内不同位置温差控制在一度以内。云端监控平台能让养殖户实时了解系统运行状态,并对异常状态进行远程报警。
 
深农智能提供的一体化供暖方案,较传统方案能够节约50%以上的供暖费用,避免因温控问题所造成的养殖事故,并实时监控系统运行状态,让用户科学、放心的养殖。
 
9、 全棚育雏技术:
 
目前国内立体家禽养殖,主流的通风模式是隧道纵向通风模式。优点是简单、成本低;同时缺点也很明显,尤其是在育雏期间。采用传统家禽立体养殖模式下的育雏是这样的:
 
1. 先在中间层育雏,再均分转群到其他层育成; 
2. 育雏期间使用料盘人工上料,费时费力,且料盘易污染;
3. 采用小窗进风+末端风机负压出风方式,棚舍的前后之间、上下层之间的温差较大,甚至可以达到6~8度的温差;
4. 传统环控系统用3个温度探头的平均值参与控制,难以实时量化描述和控制复杂的棚舍内环境;
5. 大量采用人工观测手段来判断禽只的体感温度。
 
图9-1  全棚育雏棚舍剖面图
 
深农智能独有的“全棚育雏”专利技术:
 
1. 建立在屋顶风机+搅拌通风的基础上,用垂直排风取代纵向排风,育雏期间笼内静压无风;
2. 通过深农智能大师级(Master)系列环控器内置的智能环控算法、CFD流体动力学仿真技术和智能供热系统,9个温度探头全部参与环控控制,实现温差自动调节(舍内各处温差相差1℃以内,体感温差0.5℃以内);
3. 通过深农智能专利的采食孔技术、一体化调节挡板技术、喂料行车智能控制系统等多种技术手段,在整个育雏期间不再使用料盘和人工加料,育雏期间一次性上苗育雏、不再转群分群,直到最终育成;
4. 结合深农智能独有的AI人工智能家禽张嘴自动监测技术、家禽穿戴式无线体核温度监测技术、养殖巡检机器人技术,大大提升育雏期间的精准控制水平和智能化自动化水平,并最终实现养殖成活率、料肉比和只增重方面养殖成绩的稳定提高。
 
10、 养殖装备:
 
随着时代的进步,立体养殖装备也朝着科学化、自动化和智能化方向发展.对笼内风速场的研究越来越精准,对家禽最佳舒适环境的各方面参数的探索越来越有经验,立体养殖笼具在设计上越来越科学,工艺和安装水平在迅速向国际先进国家看齐。
目前立体养殖设备主要分为两个方向:一是立体笼养设备;而是立体福利平养设备。
 

图10-1  具备采食孔功能的商品禽立体养殖设备
 
深农智能是行业最早实现大规模商品鸭立体养殖的企业之一,并于2018年推出了全球第一款具备自动出鸭功能的商品鸭立体养殖设备。此后陆续推出了青年鹅立体养殖装备,蛋鸭立体养殖装备等。
 
 
图10-2  行业首款具备自动出鸭功能的商品鸭立体养殖设备
 
11、 智能化向产业上下游延伸
 
家禽养殖是农牧食品产业链上的一个重要环节,要实现全面的智能化,也需要产业的上中下游环节进行相应的智能化改造,以匹配养殖环节的智能化。
养殖的质量(只重、只数、均匀度、皮炎、断翅等),一直是养殖场和屠宰厂之间争议最多的问题。2017年,深农智能通过在屠宰工厂生产流水线安装人工智能摄像头,实现了肉禽只数、均匀度和皮炎统计数据的自动生成。
 

图11-1  行业首款屠宰厂家禽均匀度和皮炎自动统计系统
 
饲料的加工生产需要多种原材料按一定的配方比例混合进行加工生产。一个生产车间的料罐数量有时多达80多个,过去通过人工方式观察测量料罐内剩余的料量,费时费力,且不能连续观察。
 
深农智能通过自动化智能化的方式,实现了实时检测料罐料的高度,可通过手机端与电脑端实时查看与浏览每个罐的料量,并生成一段时间内料罐的料量变化曲线与数据报表,大大提高了饲料场的数字化智能化水平。
 

图11-2 深农智能饲料厂料位自动检测系统
 
目前我国家禽消费的产品类别,相对于西方人来讲要复杂的多。西方人不吃或少吃的头、脖、掌、翅、爪、心、肝、胗、血、骨架等,在我国往往是高价值产品。这种产品结构对于食品加工厂(屠宰厂)的精细加工提出了很高的要求,也由此导致我国的屠宰厂无法实现大规模自动化,往往成为劳动力密集型企业。深农智能旗下的智能装备子公司,近年来在这方面做了大量研发和创新工作,推出了业内首创的诸多产品。
例如,自主研发的鸭肫自动加工生产线,用于完成鸭胗加工中的自动开胗、清洗、磨胗,刮肫工序,单线可节省人工4-5人。
 

图11-3 深农智能鸭肫自动加工生产线
 
鸭自动开膛设备是用于鸭开膛工序的加工设备,设备采用纯机械结构设计,速度随链条速度自动调节。设备解决了传统人工开膛伤肠、伤胗、开膛不正的问题,节省了开膛人员。
 

图11-4 深农智能研发的鸭自动开膛设备
 
鸭食管自动加工生产线是用于鸭食管工序自动加工设备,实现了撸油、剪食管、穿食管工序的全自动加工。设备具有节省人工、提升劳动效率、提升产品质量等优点。
 
 
图11-5 深农智能研发的鸭食管工序自动加工设备
 
 
 
 

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