中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书

1、 PAGE 8 / 65中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书目录 HYPERLINK l _TOC_250049 前言7 HYPERLINK l _TOC_250048 中国家禽养殖行业现状9 HYPERLINK l _TOC_250047 传统家禽养殖行业痛点9 HYPERLINK l _TOC_250046 养殖模式落后9 HYPERLINK l _TOC_250045 养殖污染严重10 HYPERLINK l _TOC_250044 禽病预防和控制不力10 HYPERLINK l _TOC_250043 智能化程度低下10 HYPERLINK l _TOC_250042 传统家禽养殖模式的升级

2、10 HYPERLINK l _TOC_250041 立体养殖模式11 HYPERLINK l _TOC_250040 智能化养殖方式12 HYPERLINK l _TOC_250039 智慧家禽养殖市场规模与发展趋势13 HYPERLINK l _TOC_250038 市场规模13 HYPERLINK l _TOC_250037 发展趋势13 HYPERLINK l _TOC_250036 物联网,大数据及人工智能技术发展现状14 HYPERLINK l _TOC_250035 物联网发展概况14 HYPERLINK l _TOC_250034 大数据和人工智能发展概况14 HYPERLIN

3、K l _TOC_250033 智慧农业行业标准和技术标准发展概况15 HYPERLINK l _TOC_250032 智慧养殖解决方案18 HYPERLINK l _TOC_250031 方案目标18 HYPERLINK l _TOC_250030 4.2架构18业务架构18 HYPERLINK l _TOC_250029 技术架构19 HYPERLINK l _TOC_250028 设备端20 HYPERLINK l _TOC_250027 传感器20 HYPERLINK l _TOC_250026 智能摄像头28 HYPERLINK l _TOC_250025 异常报警器29 HYPER

4、LINK l _TOC_250024 家禽养殖棚舍环境控制系统30 HYPERLINK l _TOC_250023 物联网操作系统31 HYPERLINK l _TOC_250022 边缘端32 HYPERLINK l _TOC_250021 4.6管道32 HYPERLINK l _TOC_250020 基于 zigbee 无线通信33 HYPERLINK l _TOC_250019 基于 LoRa 无线通信34 HYPERLINK l _TOC_250018 基于新版蓝牙无线通信35 HYPERLINK l _TOC_250017 4.7云端36 HYPERLINK l _TOC_2500

5、16 基础物联开放平台36 HYPERLINK l _TOC_250015 智慧养殖物联开放平台39 HYPERLINK l _TOC_250014 家禽智慧养殖软件系统介绍42 HYPERLINK l _TOC_250013 IBS 养殖管理软件系统42 HYPERLINK l _TOC_250012 IBS“云禽通”APP 养殖管理软件系统43 HYPERLINK l _TOC_250011 家禽养殖过程大数据展示44DataV 数据展示产品介绍44 HYPERLINK l _TOC_250010 养殖大数据展示44 HYPERLINK l _TOC_250009 智慧养殖解决方案的应用4

6、5 HYPERLINK l _TOC_250008 家禽养殖过程大数据分析45最佳养殖曲线45 HYPERLINK l _TOC_250007 最佳采食量曲线46商品禽养殖利润与料肉比关系47种禽产蛋率与周龄的关系47种蛋受精率与种禽养殖周龄的关系48 HYPERLINK l _TOC_250006 家禽养殖人工智能算法49红外热成像技术检测家禽体温49基于 CFD 的养殖棚舍仿真与物联网传感器数据的验证50 HYPERLINK l _TOC_250005 家禽穿戴式体感传感器52 HYPERLINK l _TOC_250004 家禽体感温度算法52家禽疾病自动诊断53鸭发声病情自动诊断算法5

7、5家禽智慧养殖安全体系构建56终端和通信管道的安全56云上数据的安全57 HYPERLINK l _TOC_250003 智慧养殖解决方案的应用场景62 HYPERLINK l _TOC_250002 大规模智能化立体养殖场景62食品安全追溯的对接63智能工厂的对接63 HYPERLINK l _TOC_250001 智慧养殖商业模式和意义64 HYPERLINK l _TOC_250000 8总结65图表目录图表 1 智慧养殖与生产，生活和生态的关系7图表 2 地养模式9图表 3 网养(上网下床)模式10图表 4 三层养殖笼具的侧视图11图表 5 三层养殖笼具的示意图11图表 6 棚舍三层笼

8、具正视图11图表 7 棚舍三层笼具的实景图12图表 8 家禽养殖棚舍智能设备示意图13图表 9 ICA 联盟组织架构15图表 10 家禽养殖业务架构18图表 11 物联网结构框架19图表 12 家禽养殖智能控制架构19图表 13 室外型温度和湿度传感器21图表 14 室外型风力和风向传感器21图表 15 室内型温湿度传感器22图表 16 通风负压检测传感器23图表 17 光照强度检测传感器24图表 18 家禽饮水智能水表24图表 19 氨气浓度检测传感器25图表 20 二氧化碳浓度检测传感器26图表 21 一氧化碳浓度检测传感器27图表 22 二氧硫化浓度检测传感器28图表 23 智能摄像头2

9、8图表 24 异常报警器29图表 25 IBS 环控集中器30图表 26 IBS 综合控制柜31图表 27 物联网操作系统框架32图表 28 智能网关34图表 29 大数据应用系统36图表 30 家禽智慧养殖棚舍设备连接平台40图表 31 家禽养殖场 GPS 地图41图表 32 IBS 养殖管理软件系统(PC 端)42图表 33 IBS “云禽通” APP 软件43图表 34 养殖场大数据展示44图表 35 商品禽的最佳养殖时段45图表 36 商品禽最佳养殖湿度46图表 37 不同养殖季节商品禽每日采食量的增长趋势46图表 38 商品禽养殖利润与料肉比的关系47图表 39 种禽产蛋率数据48图

10、表 40 产蛋受精率48图表 41 红外热成像图像技术检测到商品鸭的体表温度49图表 42 红外热成像技术检测到商品鸭的体表温度50图表 43 构建立体养殖棚舍外部三维模型51图表 44 构建立体养殖棚舍内部三维模型51图表 45 CFD 仿真迭代收敛51图表 46 棚舍内部风速场可视化52图表 47 棚舍内部温度场可视化52图表 48 自适应学习系统的通用模型54图表 49 家禽鸣叫声分析系统框架图55图表 50 家禽鸣叫声分析功能图56图表 51 安骑士架构59图表 52 大规模立体养殖棚舍62图表 53 养殖场 IBS 环控综合控制柜62图表 54 养殖场内安装的传感器63图表 55 立

11、体笼具上安装的传感器63前言物联网，大数据及人工智能已成为第四次科技信息革命的重要标志性技术。在全球经济大变革的背景下，这些新技术为行业和企业带来的不是小修小补式的创新，而是从深层次上革新产业的生产经营方式，重塑商业模式，改变人们的生活方式，构建生态和谐的新纪元，引领全球经济向一个崭新的阶段发展。中国农牧家禽养殖行业，历年来由于投资力度不足，长期面临着管理粗放、效率低下、成本偏高、对环保不够重视、养殖过程数据采集困难、养殖智能化和信息化程度低下等问题。针对这些行业痛点问题，江苏深农智能科技有限公司与阿里巴巴集团展开全方位战略合作，联合研发养殖专用物联网传感器、控制器、智能网关、边缘计算等智能设

12、备，并就物联网安全、阿云平台、大数据分析、人工智能养殖算法、养殖管理系统、制定养殖行业标准和规范、打造养殖示范基地等方面展开深度合作，同步推出的中国农牧家禽行业智慧养殖白皮书。白皮书首度提出了“智慧养殖”这一新概念。它是一个意义广泛且具有革命性的概念。智慧养殖不仅包含了养殖所涉及的生产，生活，生态三个大方面，而且也包含了这三个方面彼此之间的关系。 我们不应该将它仅局限为农牧养殖行业的物联网化，智能化和数据化的创新应用。智慧养殖与生产，生活和生态的关系如下图：图表 1 智慧养殖与生产，生活和生态的关系在生产方面：智慧养殖体现在养殖生产方式上的革新和生产力上的大幅度提升，具体表现为养殖过程中环境控

13、制的智能化，养殖生产过程中的数据化，饲料和药品管控上的精准化和疾病防预控制上的地理化等。在生活方面：智慧养殖改变了养殖相关人员的生活和沟通方式，具体表现为通过先进便捷的养殖信息管理，产生高效的养殖经济效益，大大地节省了人力， 时间和心理，使养殖户能够安其业，乐其心，享其成。在生态方面：智慧养殖在生态领域中扮演极为重要的作用。首先表现在养殖， 种植，粪污，环保，生态一体化的协调发展上，其次表现在种苗，饲料，药品， 养殖，加工等生产环节上的食品安全追溯一体化。白皮书中的落地实施方案是采用各种养殖专用型传感器和控制器，实现对养殖棚舍内部和外部环境数据的自动采集，并对棚舍内部养殖微环境进行智能化的调节

14、和控制。养殖过程性大数据是通过智能网关自动上传到阿里云平台存储和管理，并通过大数据引擎的挖掘和分析，找出最佳养殖模型，最佳养殖曲线和最佳人工智能养殖算法。这些成果将用于快速全面地指导养殖户实施最佳养殖，提高养殖行业的整体效率和效益，为中国农牧家禽行业从传统低效养殖模式向智能化立体高效养殖模式的全面转型和升级奠定基础。 PAGE 69 / 65中国家禽养殖行业现状中国家禽养殖行业虽然经历了十几年的发展，但是由于门槛低，前期整个养殖行业都不重视养殖端的投入和发展；养殖棚舍简陋，养殖标准不规范，养殖自动化低，导致养殖指标不高；家禽疾病流行、饲料转化率低、平均只重季节性差异明显。养殖硬件条件和软件条件

15、亟需升级或改造。2.1 传统家禽养殖行业痛点2.1.1 养殖模式落后地养模式传统的家禽养殖模式可分为两大类：地养模式和网养模式。在传统的地养模式中，养殖规模不大，养殖密度不高，一般养殖场一个棚舍养殖量为 6 千8 千只。家禽粪便难以清理，养殖工人的劳动强度大，家禽的发病率高。养殖的经济效益不高，这种模式已被淘汰。如下图。图表 2 地养模式网养(上网下床)模式传统的上网下床养殖模式是指家禽在网上养殖，家禽粪便落到网下的发酵床上。这种模式利用发酵的生态技术，也部分地解决了养殖过程中家禽粪便污染的问题。在传统的网养模式中，家禽饲养密度不高，家禽不直接接触发酵床，发病率下降，成活率提升，用药也减少，养

16、殖成本降低，养殖效益有一定的提升，但受限于养殖密度不高，养殖的规模效应不好。如下图。图表 3 网养(上网下床)模式养殖污染严重传统的养殖模式对家禽粪便污染物的处理不力，近年来畜牧业生产发展非常迅猛，家禽养殖规模不断扩大，家禽粪便、污水、恶臭等养殖废弃物产生量也迅速增加，粪污处理迫在眉睫，环境承载压力增大，家禽养殖污染问题日益凸显。禽病预防和控制不力在传统的养殖模式中，由于家禽与家禽粪便污染物不能很好地隔离开，养殖 棚舍不是全密封方式，受外部天气影响大，再加上粗放型的养殖生产管理方式， 家禽疾病的诱发源和传播途径不能很好地控制，家禽在养殖过程中疫情时有发生。智能化程度低下在传统的养殖模式中，由于

17、投资不足，缺少物联网智能化设备，养殖智能化和信息化水平低下。养殖过程大数据（比如：温度，湿度，光照，通风，采食量， 饮水量，成活率等）收集十分困难，禽病诊断明显滞后，养殖全凭个人经验。而且每个养殖户的养殖经验又不尽相同，很难形成标准化的养殖规范，成功的养殖经验不容易复制。传统家禽养殖模式的升级针对传统家禽养殖行业的痛点，提出了智慧养殖解决方案，将传统地养和网养低效的养殖模式，升级转型到智能化立体养殖的高效模式。立体养殖模式目前，立体养殖可分为二层，三层，四层和超高层等方式，三层是主流的立体养殖方式，已得到大规模应用和部署。养殖笼具如下图。图表 4 三层养殖笼具的侧视图图表 5 三层养殖笼具的示

18、意图图表 6 棚舍三层笼具正视图立体养殖模式优点：图表 7 棚舍三层笼具的实景图家禽饲养密度大，每平方养殖达到 16-19 只，单棚舍单可饲养 30000 只左右；土地使用集约化程度高；棚舍封闭，夏天有风机和湿帘；冬天有地暖和加热设备，棚舍空间环境全自动智能控制；舍内配备自动饮水、自动加料、自动清粪等智能设备，禽病发生概率低，人工成本大幅度降低，养殖经济效益和规模效益高。智能化养殖方式现代养殖行业正在向智能化集中化的方向发展。在养殖棚舍安装物联网传感器及智能控制设备，对养殖整个环境进行实时自动感应和控制，实现养殖过程大数据的自动采集， 上传，存储和分析，大大提升养殖行业智能化和信息化水平。新型

19、智慧家禽养殖场应运而生。图表 8 家禽养殖棚舍智能设备示意图在养殖经营管理上，养殖户可以使用智慧养殖 IBS 云禽通手机 APP 与苗、料、药、屠宰冷藏厂家直接对接业务，网上下单，网上交流信息，网上看禽病， 网上与专家交流养殖技术，网上培训等等。养殖智能化和信息化大大提高养殖效率和养殖效益。智慧家禽养殖市场规模与发展趋势市场规模2017 年中国家禽行业养殖规模估计在129 亿只左右，白羽鸡约有44 亿只、黄羽鸡约有 37 亿只、鸭约有 30 亿只、肉杂鸡约有 11 亿只、鹅约有 7 亿只。市场规模十分可观。发展趋势随着我国农业现代化建设的发展，一系列有关农业政策方针的出台，对规模化养殖场的建设

20、新提出更高要求，家庭式养殖模式逐渐退出，一些不符合国家政策规定的规模化养殖场面临着整改及搬迁，中国的农业将朝着环境友好的方面发展，同时养殖也将与种植结合起来，以达到生态农业循环模式，保护环境的目的， 未来的养殖场将向着集约化、规模化和现代化发展。物联网,大数据及人工智能技术发展现状物联网发展概况近十年来，信息通信技术迅速发展，物联网作为信息通信技术的典型代表， 在全球范围内呈现迅猛发展的态势。物联网应用涉及城市管理、智慧家庭、物流管理、零售、医疗、安全等在内的众多领域，物联网应用的普及和物联网技术的成熟推动世界进入万物互联的新时代，可穿戴设备、智慧家庭等数以百亿计的新设备将接入网络。阿里智慧建

21、筑白皮书统计指出，2014、2015年我国物联网产业规模分别达到了6200和7500亿元，同比增长分别为24%和21%。中国物联网研究发展中心预计，到2020年我国物联网产业规模将突破2万亿，复合增速将达到22%。中国信息通信研究院（CAICT）发布的物联网白皮书 2016预测指出，2020 年全球联网设备数量将达到 260 亿个，物联网市场规模将达到 1.9 万亿美元。到今年末，全球车联网的市场规模将达到 400 亿欧元，年均复合增长率达到 25%；2018 年全球智能制造及智能工厂相关市场规模将达 2500 亿美元；全球可穿戴设备出货量从 2014 年 1960 万增长到 2019 年 1

22、.26 亿；万物互联在推动海量设备接入的同时，将在网络中形成海量数据，预计 2020 年全球联网设备带来的数据将达到 44ZB，物联网数据价值的发掘将进一步推动物联网应用呈现爆发性。随着物联网基础技术的突破，LoRa、NB-IoT、5G 等技术标准不断深化成熟，连接成本不断下降，最终将迎来一个万物互联的时代。大数据和人工智能发展概况随着物联网技术的飞速发展，传感器、数据采集装置、智能家电等智能设备在社会的方方面面被大量使用，产生了诸如智慧城市、智慧家庭、智慧工业，智慧农业等多种应用场景，产生了海量的数据，这些海量数据背后蕴藏着对用户行为、能源管理、生产效率等的规律，拥有着巨大的价值。物联网通过

23、与大数据计算平台、云计算服务能力以及人工智能技术等的融合， 将会极大发掘出物联网设备与数据中蕴含的巨大价值，从而实现各个物联网应用 领域的智能化。比如，在智慧城市领域里，对城市中散落在大气、水质、交通、能源等不同环境中的数据进行采集与分析，从而可以实现交通拥堵识别、信号灯配时优化、未来路况预测以及交通优化仿真等，从而实现智能化的城市管理，不仅可以有助于缓解城市的交通拥堵，也可以提升城市治理的效率。在智慧家庭领域里，对家庭智能设备采集的设备状态、用户使用行为数据进行深度分析，进而可以实现根据用户行为提供个性化的家庭智能管理。在智慧工业领域里，对生产过程中的机器状态、生产环境、用料、操作方法等数据

24、进行深度挖掘和精准建模，从而实现工艺参数、生产能耗优化，提升产品质量和生产效率。在智慧农牧养殖领域里，对养殖过程中的温度，湿度，采食量，饮水量，通风量，光照量等大数据进行养殖建模，深度挖掘和机器学习，找到出人工智能最佳养殖算法，提高养殖经济效益。总之，物联网与大数据、人工智能的深度融合，有助于形成以数据为驱动的物联网产业升级，为物联网生态的发展创造更大的价值。智慧农业行业标准和技术标准发展概况长久以来，我国智慧农业行业标准和技术标准是缺乏系统性制定的。为了解决这个问题，阿里巴巴集团联合IoT产业链合作伙伴在17年6月发起ICA联盟，并在今年积极组建智能农业工作组，制定智慧农业的行业标准和技术标

25、准。图表 9 ICA 联盟组织架构从行业标准制定来看，阿里云IoT事业部牵头成立ICA联盟的智能农业工作组，基于阿里云IoT平台积极打造符合中国国情的智能农业解决方案，使能生态合作伙伴基于平台开发SaaS服务于客户，专门推动大农业包括种植、养殖、渔业等客户快速实现数字化转型与智能化升级。从技术标准制定来看，ICA联盟组建了7个标准工作组，分别为：连接标准组， 数据标准组，低功耗广域网标准组，安全标准组，测试认证组，边缘计算组，AI 应用组。数据标准组：是致力于规范数据标准，实现物联网设备间的互通互懂，并帮连接标准组：是致力于对物联网连接互联互通的技术体系进行规范化和标准化，解决不同厂商的服务平

26、台、设备、模组、芯片、应用等等之间的互联互通问题，降低物联网连接的成本，促进物联网行业生态的互联互通。助联盟成员快速落地实现各个数据标准。低功耗广域网标准组：是将基于目前业界主流的物联网低功耗广域网连接协议LoRa、NB-IoT等，通过联盟标准制定与实施，提供低功耗、远距离、低成本的广域网解决方案，提供安全的数据传输通道，保证数据的机密性和完整性，并提升网络系统容量、兼容多硬件。安全标准组：是要建立安全的物联网连接，打破终端安全连接云服务的技术壁垒，实现安全方案的跨界融合，并牵引物联网安全行业发展，共建互赢的安全生态。测试认证组：是要保证相关数据标准、连接标准、服务标准等的实施一致性， 将通过

27、联合业界合作伙伴，共同建立商业化的测试认证规范，解决实际商业化落地问题（软件+硬件），实现差异化认证，并覆盖更多物联网的场景域范围。边缘计算组：边缘计算是将云服务在存储、计算、人工智能等领域的能力延伸到边缘现场，通过安全、快速的接入方案链接不同协议、数据格式的设备，提供低延时、低成本、高可用、易扩展的本地计算服务，并与大数据、AI学习、语音、视频做结合提升本地计算能力，打造出云边端三位一体的应用系统。ICA边缘计算工作组与芯片、模组、网关服务器、AI智能合作伙伴一起，围绕异构连接，边缘计算，人工智能等课题，定义边缘计算参考架构，云边一体化计算体系，以及边缘计算在物联网相关领域的落地。AI应用组

28、：结合IoT技术和AI技术，针对视频、音频和文本三类数据流，面向城市/园区/生活/工业/农业等主要业务场景，定义链路、接口规范和标准解决方案，聚焦AI芯片应用层API技术规范、IoT流媒体框架与协议规范、视频目标检测与跟踪技术规范、人脸识别API与性能标准、人体结构化和轨迹信息技术规范、 IoT AI云服务协议规范。ICA联盟将积极联合物联网产业合作伙伴，共建物联网产业标准，促进物联网产业的互联与安全，推动物联网产业生态的健康发展。同时，针对当前物联网OS标准存在的标准不统一问题，ICA联盟也将积极进行布局，未来将联合物联网产业链伙伴，共建物联网OS标准。同时，ICA联盟还与全国各省市物联网协

29、会、垂直行业协会、全球标准组织如CCSA、IEEE、OCF、Lora Alliance在标准输出、行业研究、项目落地、市场活动等各种形式上都有不同层面的对接和合作，为相关标准与产业的紧密结合与规模化复制提供更丰富的资源和更广阔的赛场。智慧养殖解决方案方案目标提升养殖效率，规范养殖标准，养殖信息收集，加强食品安全。架构4.2.1 业务架构通过物联网收集养殖端数据，传输至棚舍终端设备，实现对养殖棚舍内环境的控制。并通过网络传输至云端，在云端实现数据的收集、储存。通过分析实现对养殖过程的优化，对业务的支持，然后结合运输、加工、销售数据，实现食品安全可追溯。家禽养殖行业的业务流程，根据时间先后顺序分为

30、两大块：一块是种禽的育种养殖，另一块是商品禽的养殖。种禽育种的养殖周期较长，商品禽的养殖周期较短。种禽的育种养殖是从祖父母代或父母代开始，先是种禽苗的育雏，种禽成熟后进入产蛋期并开始产蛋，种蛋在专用孵化场孵化成为商品禽苗，商品禽苗运输到养殖场进行上雏养殖，商品禽经过智能化养殖，最后出栏并运输到禽肉加工厂，从而形成一个垂直型完整的家禽养殖业务流程。家禽养殖行业的业务架构如下图：图表 10 家禽养殖业务架构注: 上图中的投入品是指家禽的饲料和兽药等物品。4.2.2 技术架构物联网是通过设备上安装的网络终端，实现了对传统终端如，自行车、汽车、空调等设备的物联网化，并通过安装的处理芯片实现功能。并通过

31、相应的接口将数据同服务器进行交互，实现设备的与网络连接及自动控制。图表 11 物联网结构框架家禽养殖智能控制架构中，根据设备安装的物理位置来区分，可分为三类。如下图：图表 12 家禽养殖智能控制架构第一类是指在家禽养殖棚舍内部和外部安装的设备，包括高清摄像头，室内型温度和湿度传感器，通风负压传感器，氨气浓度传感器，二氧化碳浓度传感器， 光照强度传感器，室外型温度和湿度传感器，室外型风向和风力传感器等设备。第二类是指在养殖棚舍电控室内部安装的设备，包括棚舍环控集中器(支持风机智能控制，加热智能控制，湿帘智能控制，小窗智能控制，光照智能控制，自动上料控制，自动清粪控制等)，智能水表，综合控制柜以及

32、报警器等设备。第三类是指在养殖场办公室内安装的设备，包括计算机、互联网宽带、智能网关、大数据显示屏等设备。所有传感类型数据都单向传输，即各类型传感器感应的数据，通过 485 传输管理和分析。最后到手机端 IBS(Intelligent Breeding System) “云禽通”APP。协议上传到环控集中器，再通过智能网关上传到阿里云服务器进行储存，处理，由于数据上云的传输时延较大，现阶段所有控制型数据都是实行本地实时传输，即各类型传感器数据通过 485 传输协议传到棚舍环控集中器，环境集中器根据养殖算法做控制决策，并驱动综合控制柜去实施各类智能控制，以期达到棚舍内部微环境的有效控制。设备端传

33、感器室外型温湿度传感器室外型温度和湿度传感器用于检测养殖棚舍外部空气中的温度与湿度数据， 它可与室内型温湿度传感器和其它智能控制设备一起，精细地控制棚舍内部封闭空间的微环境。室外型温度和湿度传感探头被安装在塑料罩的内部。如下图：技术指标图表 13 室外型温度和湿度传感器产品名称室外型温度和湿度传感器产品型号IBS-S-T1量程湿度:0%RH100%RH 温度: -40-120准确度湿度:4.5%RH(5%RH95%RH,25)温度:0.5(050)供电范围DC12-24V(建议电压 12V,0.5A)长期稳定性湿度:1%RH/y 温度0.1/y响应时间0.8m/s整体功耗= 0.7W供电范围D

34、C12-24V(建议电压12V,0.5A)重量=0.5kg传输信号zigbee 无线传输使用环境-15,相对湿度 10-90%非凝结室内型温湿度传感器室内型温湿度传感器对养殖棚舍内部微环境进行实时连续检测。它一般是根据棚舍内部空间的大小，分区域地安装和自动检测每个区域温度和湿度的变化。实时采集的温度和湿度数据用于辅助棚舍环控集中器的精细化控制决策。设备实物如下图：技术指标图表 15 室内型温湿度传感器产品名称室内型温度和湿度传感器产品型号IBS-S-T2测量范围温度-40-125湿度 0- 99%RH产品精度温度0.3湿度2 %RH分辨率温度 0.1湿度0.1%RH信号输出zigbee 无线传

35、输传感器半导体电容式温湿度传感器电源DC12-24V(建议电压 12V,0.5A)通风负压检测传感器通风负压检测传感器是用于实时检测和比较养殖棚舍内部和外部空气的压力之差，通过这个空气压力差值数据，再结合智能风机控制，给棚舍内部空间进行通风和换气，保障棚舍内部的通风一直处于最佳状态。设备实物如下图：技术指标图表 16 通风负压检测传感器产品名称通风负压检测传感器产品型号IBS-S-AP01量程范围-100-100KPA输出信号zigbee 无线传输供电范围DC24V介质温度-4085精度等级0.25%FS(0.5%FS)响应频率=500HZ稳定性能0.01%FS/光照强度检测传感器不同日龄的家

36、禽对光照量和光照时长都有不同的需求。光照强度检测传感器用于检测棚舍内部光照的强度，再结合智能光照控制，使棚舍内部的光照条件达到最佳养殖标准。设备实物如下图：技术指标图表 17 光照强度检测传感器产品名称光照强度检测传感器产品型号IBS-S-S01工作电压DC12-24V(建议电压12V,0.5A)输出信号zigbee 无线传输响应时间T60s光照度范围0-65535 lux检测环境不区分环境光源检测精度1lux家禽饮水智能水表在家禽养殖棚舍饮水水管上安装智能水表，能够对家禽每日饮水量进行实时检测。设备实物如下图：技术指标图表 18 家禽饮水智能水表公称口径DN15DN20DN25中国农牧家禽行

37、业智慧养殖白皮书计量等级2 级2 级2 级量程比(Q3/Q1)808080最大流量(Q4)3m/h5m/h7m/h常用流量(Q3)2.5m/h4m/h6.3m/h分界流量(Q2)0.05m/h0.08m/h0.13m/h最小流量(Q1)0.03m/h0.05m/h0.07m/h连接螺纹C:R1/2BD:G3/4BD:R3/4B D:G1BDR1B D:G5/4B工作温度0.1-30工作水压0.03MPAa -1.0MPa供电范围DC12-24V(建议电压 12V,0.5A)传输信号zigbee 无线传输氨气浓度检测传感器氨气浓度检测传感器用于检测养殖棚舍内部空间氨气浓度的大小，防止有害气体聚集

38、并危害家禽的生长。设备实物如下图：技术指标图表 19 氨气浓度检测传感器产品名称氨气浓度检测传感器产品型号IBS-S-NH3-01检测气体氨气工作电压DC12-24V(建议电压12V,0.5A)输出信号zigbee 无线传输预热时间=50S量程0-100PPM分辨率0.1PPM二氧化碳浓度检测传感器二氧化碳浓度检测传感器用于检测养殖棚舍内部空间二氧化碳浓度的大小，防止有害气体聚集并危害家禽的生长。设备实物如下图：技术指标图表 20 二氧化碳浓度检测传感器产品名称二氧化碳浓度检测传感器产品型号IBS-S-CO2-01检测气体二氧化碳工作电压DC12-24V(建议电压12V,0.5A)测量范围00

39、.5% Vol 范围输出信号zigbee 无线传输预热时间3min响应时间T60s工作温度050工作湿度095%RH一氧化碳浓度检测传感器一氧化碳浓度检测传感器用于检测养殖棚舍内部空间一氧化碳浓度的大小，防止有害气体聚集并危害家禽的生长。设备实物如下图：技术指标图表 21 一氧化碳浓度检测传感器产品名称一氧化碳浓度检测传感器产品型号IBS-S-CO-01检测气体一氧化碳干扰气体酒精等气体工作电压DC12-24V(建议电压12V,0.5A)预热时间3Min输出信号zigbee 无线传输量程0500PPM分辨率0.1PPM0 二氧硫化浓度检测传感器二氧化硫浓度检测传感器用于检测养殖棚舍内部空间二氧

40、硫化浓度的大小，防止有害气体聚集并危害家禽的生长。设备实物如下图：技术指标图表 22 二氧硫化浓度检测传感器产品名称二氧化硫浓度检测传感器产品型号IBS-S-SO2-01检测气体二氧化硫工作电压DC12-24V(建议电压12V,0.5A)输出信号zigbee 无线传输预热时间=30S量程0-20PPM分辨率0.1PPM智能摄像头智能摄像头能实时监控养殖棚舍内部家禽生长状态，便于养殖户在不进入棚舍的情况下对家禽群体进行有效的监控。设备实物如下图：技术指标图表 23 智能摄像头产品名称智能摄像头内存容量16GB 及以上焦距4mm焦段变焦清晰度1080p有效距离30m 及以上网络无线及有线旋转上下左

41、右可旋转环境符合三防标准异常报警器异常报警器能对养殖棚舍内部各种控制参数的阈值进行超限报警，提醒养殖户做好相应的处理。设备实物如下图：技术指标图表 24 异常报警器产品名称异常报警器运行系统Zstack-2.5.1处理器CC2530F256系统主频32MHZ内存8KB存储 Flash256KB无线传输协议Zigbee(IEEE 802.15.4)无线载波频率2.4G无线发射功率最大 20dBm通信距离1.0km警报声压108-1203DB工作电压交流 220V平均功耗4W工作温度-2080家禽养殖棚舍环境控制系统环境控制器是智慧养殖的核心控制器件，它能结合传感器反馈的数据控制棚舍内风机等器件，

42、实现对养殖环境的控制。IBS 环控集中器环控集中器是智慧养殖的大脑，它能集中处理各类型传感器的参数，并进行智能分析，根据处理结果对养殖棚舍中所有设备进行集中控制管理，从而达到智能养殖的目的。设备实物如下图：图表 25 IBS 环控集中器IBS 综合控制柜IBS 综合控制柜整合了棚舍内所有器件的控制开关，它与环控集中器相连能够执行集中器所传达的命令，控制所连接的设备。设备实物如下图：物联网操作系统图表 26 IBS 综合控制柜物联网操作系统，是一种位于智能设备硬件和应用程序中间的一层，管理硬件和软件资源，为物联网提供相关服务。就物联网操作系统本身而言，目前仍旧没有统一的标准规范。一般而言，几乎所

43、有的物联网操作系统通常都具有以下功能模块：进程管理、中断、内存管理、文件系统、设备驱动、网络、安全、输入输出系统。物联网操作系统的诞生，不仅解决物联网网络中智能硬件的组网和交互等痛点问题，也可以通过各种组件，可以连接到物联网云端。考虑到硬件设备的硬件资源限制，一般都由 RTOS 轻内核为基础。此外，各厂商根据技术能力和业务特点，制定差异化的功能框架。下图是一个基本物联网系统的框架，和物联网操作系统相关的，可以分为两层，操作系统软件接口和 HAL 抽象硬件层接口。边缘端图表 27 物联网操作系统框架对于农牧家禽智慧养殖场景，所有智能设备都是通过边缘计算网关接入到云端。 之所以采用边缘计算网关或者

44、计算节点，主要是因为智慧养殖场景对控制系统的稳定性要求极高，断网容忍度比较低，要求在断网的情况下也可用继续控制设备，保障养殖场的正常运行。另外，养殖场智能控制设备对运行时效性也有很高的要求，基本在几十毫秒。如果通过云端控制，时效性无法解决。最后，智慧养殖的设备产生的数据频率很高，如果所有数据都是直接上到云端，则对网络带宽的要求很高，而且很多数据完全可以先在本地加工处理后再上传到云端。边缘计算网关不是要将所有事情都要本地化处理，如很多配置都需要在云端上编辑、形成模型，下发到边缘计算网关。对于任务、规则、调度策略，也需要在云端编辑、调试、分发到边缘端进行处理。从边缘端收集的海量数据也只能在云上加工

45、、学习，形成模型后下发到边缘端。边缘计算网关是一个云端一体化的完整平台，有机结合完成设备的数据处理、设备控制等操作。管道接入技术标准根据应用场景不同可以分为广域网连接、局域网连接、近场连接、有线连接等不同方式。目前，智慧家禽养殖行业由于本身的业务特征，通常选用的通信方式包括短距技术 Zigbee，蓝牙和低功耗广域网 LoRa 等技术。基于 zigbee 无线通信ZigBee协议是由Zigbee联盟在IEEE 802.15.4标准的基础上定义的低速短距离传输的无线网络协议。其主要特点是短距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本、可靠、安全，可支持大量节点设备。ZigBee协议在物联网中

46、应用范围非常广泛，包括工业物联网、智慧家庭、智慧城市、农业物联网和医疗护理等应用领域。为了满足不同的应用背景，ZigBee 联盟针对不同的行业定义了各自的应用层协议，如智慧家庭的ZigBee Home Automation(ZigBee HA)。每个应用层协议包含多个设备定义。但是这些应用层协议不够全面，并不能满足物联网中的所有应用，比如智能门锁的定义未包含指纹，开关的定义未包含童锁，温度传感器的定义未包含高低温阈值等。除此之外，国内很多ZigBee终端厂家根据自家的需求定制化了ZigBee协议，而非标准ZigBee协议，导致不同厂家产品会出现兼容性问题。为了解决上述问题，在ICA联盟连接标准

47、组，正在制定一套基于ZigBee 协议标准的补充标准：为了设备间的互联互通规定 ZigBee 协议的配置参数规范和设备遵循的Profile 规范；修订门锁、开关、风扇、安防设备、温控器等应用层 Profile；新增设备认证、网络诊断、PM2.5、CO2、甲醛等应用层 Profile；智能网关智能网关将养殖棚舍的各类型的传感器数据上传到阿里云服务器。设备实物如下图：技术指标图表 28 智能网关产品名称智能网关运行系统Openwrt(linux)15.05.1处理器MT7628AN MIPS 24KEc系统主频580MHZ内存256MB存储 Flash32MB以太网口10/100M 自适应无线传输

48、协议Zigbee(IEEE 802.15.4)无线载波频率2.4G无线发射功率最大 20dBm通信距离1.0km工作电压直流 12V平均功耗1.6W工作温度-2060基于 LoRa 无线通信LoRa (Long Range)是由 Semtech 开发的是一种物理层调制解调技术，其通过 CSS(chirp spread spectrum)扩频技术和前向纠错 FEC 技术，极大地提高了接收灵敏度(-148dBm)，可解调低于 20 dB 的信号，最显著优势：广覆盖 (在空旷区域传输距离达到 15km),低功耗（在 class A 模式下传感器节点使用纽扣电池可以工作 10 年）, 大容量（一个网关

49、下可以携带 10 万个节点，可以在 24小时内处理大约 150 万个数据报文），主要用于智能抄表、城市井盖、给排水检测、智能楼宇、共享经济等领域。LoRa 联盟在 2015 年提出 LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)，它是一套标准的通讯协议和系统架构。主要目标是组建大容量，长距离和低功耗星型网络。它主要由传感器节点、网关基站、网络服务器和应用服务器(云端)4 个部分组成。LoRaWAN 协议尚未定义同频/异频网络部署的标准，同时存在频谱分配不合理等问题，因此 ICA 联盟低功耗广域网标准组，正在 LoRa WAN 协议标准基础上进行相关的标准制定：规范 LoRa 混

50、频组网技术标准；规范 LoRaWAN CN470 网络规划与标准；规范网关同步技术标准；规范网关设备的接入规范；规范终端节点接入规范；规范 LoRa 认证测试标准。目前 ICA 联盟的 LoRaWAN CN470 频谱技术标准正式被 LoRa 联盟接受，成为国际技术标准，CN470 频谱技术标准的成功推动从根本上解决国内LoRa 频谱碎片化问题，避免 LoRa 设备和终端的定制化，大幅降低生产研发成本，频谱方案的统一也有助于提高 LoRa 组网效率。基于新版蓝牙无线通信蓝牙（Bluetooth）是一种用来让固定设备与移动设备在短距离间交换数据 的无线技术标准。该协议工作在无需许可的ISM频段2

51、.4GHz。目前由蓝牙技术联盟（SIG）来负责维护其技术标准，最新的版本是2016年6月发布的蓝牙5.0。蓝牙技术主要用于在不同的设备之间通过无线连接替代传统的线缆，例如连接计算机和外围设备，如：打印机、键盘等。具备蓝牙技术的手机可以连接到其它蓝牙手机、计算机、蓝牙耳机和手环等。BLE（Bluetooth Low Energy），它是传统蓝牙的子集，在Bluetooth 4.0 中被引入。它的主要特点是功耗低、连接速度快和安全性高等。BLE适用于发送少量数据、通讯频次很低的电池供电的应用场景，尤其适合可穿戴设备和物联网设备等。因此BLE协议在物联网领域有着广泛的应用。目前BLE标准定义了很多应

52、用层协议，如血压、心率、体重秤等，但是在物联网领域还需要补充完善应用层协议，特别是在某些物联网垂直应用场景如室内定位等，其定义协议不全面， 缺乏一些关键细节的标准。因此ICA联盟连接标准组，计划在BLE协议标准基础上做一些具体的规范，比如：通用蓝牙网关连接广播标准；通用蓝牙网关数据通道服务标准；BLE 室内定位广播标准；BLE 辅助配网协议；蓝牙 OTA 规范。云端基础物联开放平台阿里云自主研发了飞天大规模分布式计算系统 Apsara，它是阿里云操作系统的核心组件，负责管理数据中心 Linux 集群的物理资源，控制分布式程序的运行，隐藏下层故障恢复和数据冗余等细节，有效地提供弹性计算和负载均衡

53、等服务。基于飞天大规模分布式计算系统构建的云计算基础平台，提供了弹性计算服务（ECS）、负载均衡服务（SLB）、弹性伸缩服务（ESS）、云数据库服务（RDS）、开放结构化数据服务（OTS）、开放缓存服务（OCS）、云存储服务（OSS）、云盾安全服务、DDoS 防护服务、开放式数据处理服务（ODPS）、实时分析数据库服务（ADS）等，整体架构如下图所示：图表 29 大数据应用系统弹性计算服务 ECS一种简单高效，处理能力可弹性伸缩的计算服务，也称作虚拟机。阿里云的ECS 支持 Windows（2008/2012）和 Linux (CentOS / OpenSuse / Ubuntu/ Debia

54、n)等操作系统。每台虚拟机可以提供一个外网 IP 地址（购买外网流量情况下）和一个内网 IP 地址。ECS 提供快照和镜像的功能，可以对云服务器的磁盘数据生成快照，用户可使用快照回滚、恢复以往磁盘数据，加强数据安全。用户还可以设置自动快照功能，保留前 3 天、前 2 天或者前 1 天的自动快照，或者选择保留上周日的自动快照或者选择 3+1 策略，即用户选择保留前 3天的自动快照+保留上周日的自动快照。负载均衡 SLB多台云服务器进行流量分发的负载均衡服务。SLB 可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力，通过消除单点故障提升应用系统的可用性。吞吐量最高可支持 GB 级别。SLB 支持 7 层

55、 Http 和 Https 协议，也支持 4 层的 TCP 协议。弹性伸缩服务 ESS根据用户的业务需求和策略，自动调整其弹性计算资源的管理服务。其能云数据库 RDS够在业务增长时自动增加 ECS 实例，并在业务下降时自动减少 ECS 实例。一种即开即用、稳定可靠、可弹性伸缩的在线数据库服务。故障秒级切换， 并提供专业的数据库备份、恢复及优化方案。最高可支持百 TB 级别数据。完全兼容 MySQL，SQL Sever 协议。开放结构化数据服务 OTSNoSQL 数据库服务，提供海量结构化数据的存储和实时访问。最高可支持单表百 TB 级别数据规模，读写仅毫秒延迟，最高每秒查询率（QPS）可达十万

56、级。开放缓存服务 OCS在线缓存服务，为热点数据的访问提供高速响应。采取分布式集群和负载均衡设计，95%请求 1 毫秒返回，硬件故障 10 秒自动恢复。云存储服务 OSS提供的海量、安全和高可靠的云存储服务。容量和处理能力的弹性扩展，按实际容量付费结算。每秒请求数最高可支持 50000 以上，数据存储规模最高可达 PB 级别。云盾阿里巴巴集团多年来安全技术研究积累的成果，结合阿里云计算平台强大的数据分析能力，为客户提供 DDoS 防护，主机入侵防护，网络防火墙、以及漏洞检测、木马检测等一整套安全服务。DDoS 防护服务针对阿里云服务器在遭受大流量的 DDoS 攻击后导致服务不可用的情况下， 推

57、出的付费增值服务，用户可以通过配置高防 IP，将攻击流量引流到高防 IP， 确保源站的稳定可靠。开放式数据处理服务 ODPS开放数据处理服务 (Open Data Processing Service, ODPS) 是基于完全自主知识产权的云计算平台构建的数据存储与分析平台。ODPS 作为一个海量结构化数据离线处理与分析的平台服务，融合了分布式存储与计算、分布式数据仓库以及互联网云计算服务等先进技术和运营理念，以云计算服务的形式实现海量数据的分享与处理。ODPS 着力于实时性要求不高的海量数据（TB/PB 级别）离线处理，因此在数据仓库构建、海量数据统计、数据挖掘、数据商业智能等应用领域有着巨

58、大的应用前景。为了支持系统未来海量数据的建设，ODPS 系统具有百 PB 的存储处理能力和每日 PB 级别的计算吞吐能力，支持多应用多实例并发同时计算并隔离应用数据和程序的能力，支持 MapReduce 和类 SQL 的查询方式。ODPS 可以应用于海量数据仓库构建、机器学习等各领域，提供丰富的数据管理手段并且可以一站式地将数据转化为价值。ODPS 是经过了实践验证服务， 蚂蚁金服、众安保险、DMP 等阿里巴巴关键数据业务的离线处理作业都运行在ODPS 上。实时分析数据库服务 ADS实时分析数据库服务（Analytic Database Service，简称 ADS），是阿里巴巴自主研发的海量

59、数据实时高并发在线分析（Realtime OLAP）云计算服务，用户可以在毫秒级针对千亿级数据进行即时的多维分析透视和业务探索。ADS 对海量数据的自由计算和极速响应能力，能让用户在瞬息之间进行灵活的数据探索，快速发现数据价值，并可直接嵌入业务系统为终端客户提供分析服务。ADS 目前在阿里内部的大数据业务中得到了广泛应用，给众多产品提供高并发的实时计算服务。流计算服务阿里云流计算是一套通用的流式计算(Stream Computing)平台，提供实时的流式数据计算服务。使用流计算，可有效降低数据的处理延迟，最大化实时的业务数据。云市场阿里云云市场做为云计算生态互联网窗口，提供了完整的平台能力桥接

60、了合作伙伴与客户。通过互联网化的产品呈现、购买、交付、运营、运维，将传统相关服务独立、繁琐的流程垫付，提供了一站式的云计算“淘宝”体验。智慧养殖物联开放平台基于阿里云 IaaS 搭建的一个中国农牧家禽行业智慧养殖的 PaaS 平台，这个平台的主要职责是围绕养殖棚舍智能设备或者物联网相关功能进行搭建的，包括设备的连接、设备的管理、以及养殖过程性的海量设备数据的加工处理，和人工智能算法来处理这些数据集。设备连接平台物联网平台要接入的设备在亿万级别，设备的碎片化特别严重，其中网络连接的接入方式和通讯协议都有很多种，为了更加便捷的让客户快速接入，设备连接平台就显得格外重要，这是设备上云的第一道入口。在