【國家獎】以數(shù)字化整合飼料資源 以智能化促進產(chǎn)業(yè)升級 為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)插上騰飛的翅膀
我國是世界第一飼料生產(chǎn)與消費大國,2018年飼料總產(chǎn)量達2.28億噸,穩(wěn)居世界第一位,我國也成為世界上第一大畜產(chǎn)品生產(chǎn)大國,2018年肉蛋奶的產(chǎn)量達到1.47億噸,養(yǎng)殖業(yè)成為帶動農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收及農(nóng)村繁榮的重要產(chǎn)業(yè)。
回望上世紀90年代初,我國飼料工業(yè)剛起步,飼料營養(yǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏,飼料配方技術(shù)落后,有限的飼料資源得不到合理使用;畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模小、分布散、養(yǎng)殖方式落后、飼料轉(zhuǎn)化效率低,例如生豬的全程料肉比高達3.5~4.0:1, 環(huán)境控制混亂無序,家畜的全程死淘率高達20%以上。畜產(chǎn)品的低產(chǎn)出率,反過來加重了飼料安全問題,引發(fā)了業(yè)界對飼料安全和畜產(chǎn)品有效供給的擔憂!
“建設(shè)好中國飼料數(shù)據(jù)庫,擴大飼料營養(yǎng)價值的數(shù)字化應(yīng)用,創(chuàng)制智能化飼喂裝備與技術(shù),走設(shè)施化養(yǎng)殖之路,逐步改變傳統(tǒng)的粗放的飼養(yǎng)方式,才能從根本上提高飼料資源利用率和轉(zhuǎn)化效率,降低畜禽的死淘率,我們的養(yǎng)殖業(yè)才能變好。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所熊本海研究員說。
經(jīng)過分析,熊本海研究團隊認為,造成上述問題的主要原因一是缺乏家畜飼料與營養(yǎng)數(shù)字化的理論與動態(tài)模型,二是缺乏畜禽精準飼喂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備,三是缺乏養(yǎng)殖過程的數(shù)字化管理規(guī)范及數(shù)字化分析與控制平臺。熊本海研究團隊通過近30年的理論、技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新,致力于解決上述幾個問題,取得了可喜的成果。
全面創(chuàng)新發(fā)展了中國飼料數(shù)據(jù)庫
隨著我國畜禽養(yǎng)殖體量的不斷增加,我國飼料數(shù)量安全及質(zhì)量問題的矛盾不斷凸顯,糧食(其中主要用于飼料用糧)進口屢創(chuàng)新高,如何科學(xué)合理利用一切可以利用的非糧飼料資源是緩解飼料資源緊張的主要技術(shù)途徑。29年來,研究團隊持續(xù)不斷地收集、整理、補測、標引及入庫新的飼料原料的養(yǎng)分數(shù)據(jù),分類構(gòu)建了涉及731項屬性數(shù)據(jù)的79個核心數(shù)據(jù)集,建成了標準化的“中國飼料樣本數(shù)據(jù)庫”及“中國飼料實體數(shù)據(jù)庫”,網(wǎng)絡(luò)化存儲管理5971種飼料實體及62萬套以上不同年代及種次的、具有飼料描述及屬性數(shù)據(jù)的飼料原料樣本;結(jié)合飼料原料營養(yǎng)成分大樣本分析數(shù)據(jù),構(gòu)建了340套單一及分類飼料原料的有效養(yǎng)分預(yù)測模型,包括105種單一飼料總能(GE)、35套消化能(DE)、33套代謝能(ME)、45套凈能(NE)及其他132套養(yǎng)分預(yù)測模型。通過對預(yù)測模型的長期驗證與廣泛應(yīng)用,預(yù)測精度高達93%以上,年節(jié)省養(yǎng)分檢測費用達1200萬元以上,全面實現(xiàn)了飼料樣本數(shù)據(jù)的升值應(yīng)用;代表行業(yè)連續(xù)29年,在《中國飼料》雜志、《中國飼料數(shù)據(jù)庫》及《國家動物科學(xué)數(shù)據(jù)共享分中心》2個門戶網(wǎng)站,唯一發(fā)布《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》,為我國3700余家大中型飼料加工企業(yè)及養(yǎng)殖企業(yè)設(shè)計飼料配方解決了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐問題。建成了世界上飼料種類最豐富、數(shù)據(jù)產(chǎn)生最規(guī)范、數(shù)據(jù)類型最完整、數(shù)據(jù)貯存量最大、數(shù)據(jù)更新與發(fā)布時間最長的國家級行業(yè)基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫,《中國飼料數(shù)據(jù)庫》的建設(shè)與運行,全面支撐了我國飼料工業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。
實現(xiàn)了家畜電子標識國產(chǎn)化
突破卡脖子技術(shù),實現(xiàn)了電子芯片國產(chǎn)化及標簽產(chǎn)業(yè)化的重大突破,圓了畜牧智能制造走出去的夢想! 研究團隊瞄準國際同類技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢,彎道超車,率先采用世界最先進的0.18μm芯片工藝技術(shù),實現(xiàn)了在8inch的硅晶片面積上生產(chǎn)出4萬枚RFID芯片,芯片成本降低60%,芯片應(yīng)答工作電流(700nA)比進口低30%,應(yīng)答靈敏度提高10%;基于自主芯片研制的家畜標簽(工作頻率134.2kHz)通過ISO11785:1996(E)驗證和國家電子檢測中心(NCTC)8項指標檢驗,各種標簽的成本僅僅是進口同類產(chǎn)品的1/5~1/8;研發(fā)的閱讀器符合ISO 11784(編碼規(guī)則)及ISO 11785(數(shù)據(jù)傳輸接口)標準,并全部通過國際動物編碼協(xié)會(ICAR)的ISO 24631-1及ISO 24631-3的性能檢測及認證;創(chuàng)制的22種外掛式、注射式無源電子標簽及閱讀器,均獲得江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品認證。為家畜養(yǎng)殖的數(shù)字化監(jiān)控提供必要的技術(shù)支撐。
自主創(chuàng)制的6大家畜智能飼喂設(shè)備
開啟了我國家畜智能飼喂設(shè)備的國產(chǎn)化制造
針對我國智能養(yǎng)殖設(shè)備空白及養(yǎng)殖勞動率低下的困境,二十年來研究團隊從解剖國際上的VLOES、TEAM等智能飼喂設(shè)備入手,不斷探索,反復(fù)調(diào)試與更新思路,結(jié)合機電控制及傳感器技術(shù)、采食量動態(tài)模型及采食行為特性,創(chuàng)制了主要家畜精準飼喂控制技術(shù)、智能飼喂設(shè)備及配套關(guān)鍵裝備共47種代次,基本填補了我國家畜智能飼喂領(lǐng)域的技術(shù)與設(shè)備空白。創(chuàng)制的7大核心智能飼喂設(shè)備,包括第2代種豬性能測定站,第4代及第5代母豬電子飼喂站,第2代產(chǎn)床母豬個體飼喂站,第3代保育豬粥料飼喂器,第2代育肥豬飼喂站及第2代奶牛個體精準飼喂站均通過國家認證檢驗檢測委員會的檢測,并實現(xiàn)了國產(chǎn)化和普及推廣。
成果應(yīng)用效果顯著全面推動行業(yè)的科技進步
該項目研究始于1990年,并從1995年開始逐步推廣應(yīng)用。飼料數(shù)據(jù)庫及配方技術(shù)、智能裝備、標識產(chǎn)品等,覆蓋除澳門外的全國33個省市地區(qū),包括飼料行業(yè)TOP10在內(nèi)的3700余家企業(yè);核心的標識產(chǎn)品出口到5大洲94個國家,成為我國少有的進入國際市場的家畜標識產(chǎn)品。成果應(yīng)用可綜合提高飼料轉(zhuǎn)化率8%~15%,降低死淘率10%以上,減少勞動力成本30%以上,提高畜產(chǎn)品增值15%~50%,成功培育出2家高新技術(shù)企業(yè),進一步增強了項目實施單位-溫氏食品集團股份有限公司及北京大北農(nóng)集團有限公司在行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍地位。經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟研究所評估:項目成果從1995年到2018年已經(jīng)累計新增產(chǎn)值1275.09億元,累計新增利稅94.55億元。
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