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当养猪遇上AI,盘点养猪场的黑科技
发布时间:2023-11-08 09:57:36
现在科技发展水平日新月异,养猪行业也不甘落后,目前我国已经建成了全球第一智能养猪场,年出栏量有210万头,取代了美国的养猪地位,变成全球第一的养猪大国。

猪脸识别、机器人巡逻……“AI”和“养猪”,这两个听起来八竿子打不着的关键词结合在一起,不仅趣味横生,还为我国畜牧业带来了一股不一样的发展新风。

随着人工智能和物联网的蓬勃发展,国内的生猪养殖业正在进行着巨大变革。除了改善猪崽的生长环境,猪场还尝试了一系列的黑科技,比如:

AI猪脸识别?无线射频自动饲喂机?纳米合成猪饲料...?

接下来,就让我们一起走近智能化猪场,来看看这些科技,究竟有多“黑”?

AI猪脸识别

不知道你有没有留意过,同一品种的小猪猪,都长得十分相像。

我们必须对每一只小猪都进行体重、进食量等数据的追踪记录,才能判断它的生长状态,可如果只靠饲养员的肉眼去分辨,那几乎是不可能分清成百上千头猪猪的,因此,对每头猪进行身份识别是必需的。

在以往的养猪过程中,一般是在猪耳朵上做标记,但这种方法需要人工记录所有数据,效率很低,也很容易出错。

为了解决这一传统困境,我们想到了将人脸识别的相关技术迁移至猪脸识别,但就像刚刚提到的那样,猪的近亲繁殖使得个体相似度很高,无形中提高了计算机视觉算法的技术壁垒,因此,猪脸识别技术,似乎就像是一场梦。

让人惊喜的是,近年来,随着深度学习技术的发展,猪脸识别算法终于有了质的突破,一些大型养殖场甚至开始引入了猪脸识别系统。

那么,听上去如此神奇的猪脸识别系统,到底是怎么运行的呢?

首先,现在的智能化养猪场会给每头猪创建一个动态云端数据库,对它们进行2-3段的视频拍摄,由算法提取有效的身份信息,生成一串对应的电子ID,储存在数据库中。

这也就意味着,这些猪崽也拥有了自己的身份证号,是不是很厉害!

在给小猪崽们办理好身份证后,还需要在猪舍顶端安装轨道机器人,机器人会沿着轨道,定时定点巡逻,使用前端配置的摄像头,对猪脸进行扫描采集,将信号转化为数字信号,利用卷积神经网络算法,提取出猪脸中的重要特征,然后和预先存储的猪脸信息进行匹配,筛选出拟合程度最高的一组数据,从而确定最终的电子ID,这样,就可以识别出这到底是哪一只小猪。

识别出身份以后,再配合各类传感器,记录下小猪的重量、体温、进食量等信息,自动上传到云端,将一些重要数值显示在中央控制面板上,从而实现无接触式的实时监控。

2018年8月,非洲猪瘟疫情在我国首次爆发,之后影响持续扩散,上亿头猪崽感染瘟疫去世,很多猪场都因此处于破产倒闭的边缘,更让人揪心的是,疫苗至今还在研发中,非洲猪瘟仍未得到彻底的解决。

就在这样的紧迫关头,一些大型猪场大胆尝试,引进了猪脸识别技术,人为设定体温、进食量等参数的阈值后,由系统自动识别出体温异常、食欲不振的猪崽,再由中央控制面板进行自动报警,工作人员看到红色预警后,就可以在第一时间,对这些被标了‘黄码’的猪崽进行隔离和检测,确定他们是否真的感染了瘟疫。

因此,从某种程度上来说,猪肉价格逐渐回落到正常状态,这里面也有猪脸识别的一份功劳。

机器人“巡逻”

技术人员还可以把机器人安装在猪舍顶部,让其沿着轨道来回“走动”,监控每头猪的实施情况。

以猪只数量统计为例,多数养殖企业会在月底对猪的数量进行一次盘点,每次会用到3-4天来完成这项工作,而猪的称重也只能在出栏时一次性“结清”活着凭经验估重,既浪费时间又增加了人力成本。

而巡检机器人使用专用的农业摄像头,再通过AI算法的支持,“扫一眼”猪栏就能知道猪的数量,并对每头猪进行估重,精确度也很高。

无线射频

由于技术门槛较高,引入整套的猪脸识别技术,需要不少资金的投入,因此目前还没有被养猪场大规模使用。但是,接下来要介绍的无线射频技术,可以说是已经比较成熟了,可能你也早有耳闻,毕竟早在二十一世纪初,它就在物流管理、交通监控等领域被广泛应用了,只不过对于生猪养殖而言,还是比较新鲜的玩意儿。

一般来说,最基本的无线射频识别(Radio Frequency Identification)系统,主要包括射频卡和读写器两部分。射频卡中含有一块芯片,用于储存识别信息和数据,芯片外围则连接着天线。读写器包括收发天线、收发模组和控制电路,能够在一个指定区域内向外辐射电磁波,当射频卡经过该区域的时候,就会接收读写器发射出的电磁波并产生感应电流,将存储的编码信息以无线电波的形式传送给读写器,由读写器对接收的信号进行解调解码,发送给中央管理服务器。

基于这样的无线射频技术,各大养猪场开始引入各种自动化设备,我们就以生猪自动饲喂仪器为例,来看看它的运作原理。

首先,需要在每只猪崽的耳朵上打洞穿孔,佩戴电子耳标,这个电子耳标就是上文所说的“射频卡”。

接着,当猪崽需要进食的时候,就从进食定位栏入口进入,来到自动投喂装置的面前。等感受到猪崽的靠近后,装置上方的读卡器就开始自动读取它们的电子耳标,提取该生猪的身份信息,反馈给中央管理器。系统根据这只生猪的身体数据记录,对自动投喂装置发出指令,为该猪崽投放特定的种类和数量的饲料,等猪崽进食完毕,从定位栏出口出去后,系统再自动识别出食槽内剩余的重量,计算出猪崽的进食量后上传记录。

仔细对比就会发现,这和猪脸识别有异曲同工之妙,最关键的地方都在于想办法识别出猪崽的身份,并记录相关数据,只不过无线射频技术的投入成本会小很多。但由于需要在猪耳朵上强制性植入电子耳标,这就容易引起猪崽的不适。

就像狗狗总喜欢蹭着墙角,把我们给它们穿上的小衣服脱掉一样,猪崽将标签磨烂咬断的情况也时有发生,严重的还会造成耳朵的局部感染。

如果说,在猪崽上植入电子标签的方式,还存在上面提到的一些弊端的话,在猪饲料加工过程中,运用无线射频技术,就完全没有这种担忧了。

换句话说,现在就连生猪吃的这些饲料,也是利用无线射频技术,实现全自动化生产。传统的饲料加工厂房内,一般需要多名员工在流水线上,对每一种原料进行登记称量,按照比例投放入仪器中加工合成,不仅费时费力,而且难以精准把握投放的数量,严重的失误操作可能会有粉尘爆炸等风险。

如今,利用无线射频技术,就可以将每种原料都匹配上电子射频卡,在投料仓安装读取器,当原料进入投料仓时,自动读取原料信息并分配计量秤,按配方需求进行混合加工,最后自动包装并打印标签,并将结果上传数据库。由于每一种原料都有自己的电子ID,每一步都有数据记录,所以如果最后有饲料出现了问题,就可以通过查询加工记录,追根溯源,实现智能风控。

纳米合成

既然都提到了饲料加工,那就不得不说一说,现在的“纳米级猪饲料”。没错,猪饲料也不再是曾经黄色的粉末状粗糙颗粒,很多饲料添加剂都融入了纳米合成技术,尤其是维生素,颗粒直径可以达到百纳米级别。

猪崽的健康生长需要各种维生素,因此维生素在猪饲料配方中是必不可缺的一种添加剂,但一般的维生素在空中易氧化水解,最终被母猪吸收的利用率很低,而试验研究表明,纳米级液体维生素更容易被吸收,可以显著提高母猪的繁殖性能,改善猪肉肉质。

这种纳米级液体维生素,在加工过程中,主要利用了纳米技术和微乳工艺,同时使用由磷脂、胆固醇和蛋白组成的仿生物膜,对维生素进行瞬间生物膜深层次包埋,形成粒径在30-100纳米级化自组装结构。由于具有优良的生物亲和力,使得纳米级维生素能够快捷跨膜吸收,提高利用率。

丁达尔效应是指:当波长在400-700nm范围内的可见光,通过直径在1-100nm左右的胶体时,光束被其中悬浮的颗粒散射,使得光向四面八方传播,于是从垂直入射光方向就可以观察到胶体中出现一条光亮的“通路”。简单来说就是,光在胶体中的散射,使得光路“可见”。

左边乳白色的,是普通维生素乳剂,右边淡黄色的,是纳米级维生素水溶液,当我们用波长为650nm的红色激光笔去照射这两种样品时,纳米级液体维生素出现了一条明显的完整光路,普通乳中也出现了一段光路,但是光路短且不清晰,透光性比较差,原因是它们的颗粒尺寸较大,对光的阻碍较多,所以产生的光路很短。

由此,可以初步判断,纳米级液体维生素的颗粒尺寸,大概在几百纳米量级,为了更加精确得判断,我们对样品进行了特殊制样,接着在扫描电子显微镜下观察了颗粒的形貌,得到的SEM扫描图如下:

左图是用比较小的放大倍率,在大视野范围下观察样品形态,每单位标尺是0.5μm,可以发现被红框圈出的颗粒直径在500纳米以下,为了更精确得出它的直径大小,我们对此区域进行放大观察,得到右图,每单位标尺是0.2 μm,这个颗粒直径大约是半个标尺,也就是在100纳米左右。

AI养猪会节约成本吗?

AI技术的运用对小型和个体养殖户来说是一笔较大的投入,但是对于大的养猪企业或者中型企业在节约成本方面会实现一定的规模效应。

因为有了智能机器人的加入,按量按时精准投喂每一头猪,在饲料方面节省了一笔不菲的开支。人工投入方面更是得到了一定的控制,智能化养猪集追踪、判断和把控与一个系统,让原本三个人干的事情现在两个人也能完成,猪的成活率上升,达到了1+1>2的效果。并且随着时间的推移成本还会进一步降低。

人工成本的节省另一表现体现在人力结构的优化上,AI技术的加持,使得企业可以从原本一名厂长,两名副场长,手下还有七八个技术员,最终实现只有一名正场长,一名副场长,再带三四名技术员就能完成大部分工作。人员越少越好管理,分配任务更有针对性、更加精细化,防止“眉毛胡子一把抓”的情况出现。

智能养猪会取代传统养猪吗?

养猪行业得到新的审视,融入科技元素,让其旧貌换新颜,华为、阿里云、万科等大公司也纷纷入局养猪领域与猪企合作,使出浑身解数为该行业添砖加瓦。

这些大公司的跨界发展,用智慧化让养猪别具一格,精准、高效、自动化、针对性是他们的共性,但是智能养猪能否取代传统方式养猪?答案是不能。

精华之处必须借鉴和学习,而且智能养猪业并不处于快速发展阶段,还需要有总结经验与教训,集聚高科人才思想的过程。只有实操过硬,思想到位才能真正地服务于市场和大众。

现在的智能化并不是完完全全成熟的智能化,它只是辅助人,帮助一部分人去完成一些不易操作、重复的工作。

智能养猪为养猪行业带来了新突破,让这个行业的发展后劲更足,有了与国外企业竞争的底气,然而这条路任重道远通往成功之前,还需要跨界发展养猪的企业与实实在在的猪企更加深入的合作、深耕与研究,以此获得更加精进的技术,让智能养猪得到普及赋能产业,使得养猪领域的道路越走越宽广。

现在,牧原公司修建的这个超级养猪场就很好地印证了这一点,将美国“挤出”中国市场,让中国市场流通“中国猪”,借力科技力量,智能化与系统化并行,拓宽猪肉市场,让中国人和部分外国人吃上高品质的放心肉。

当然,发展这项新兴技术之时不能忘了传统养猪获得的经验,把智能养猪技术融入传统养猪,将传统养猪优秀理念渗入智能养猪,两者相辅相成,才能让“二师兄”的生命发挥光彩,“服务”人们。

摘抄自网络。

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