自2019年以来,协会连续6年组织开展北京软件和信息服务业企业核心竞争力评价,并发布相应报告。旨在发现当前产业亮点,发展企业核心能力,发掘未来创新引擎。2024年,参与北京软件和信息服务业企业核心竞争力的企业数量已突破1000家。
为进一步宣传推广北京软件企业核心竞争力优秀成果,协会特设“北京企业核心竞争力成果巡展”专栏,充分展示企业的核心能力,推动新时代软件企业高质量发展。
北京小龙潜行科技有限公司成立于2018年3月8日,是一家专注于人工智能技术在畜牧业应用的科技型企业 。公司以非接触式机器视觉技术为核心,研发智能硬件设备及云端分析系统,为生猪养殖行业提供体重监测、生物安全管理和精准营养供应等解决方案。其轨道巡视机器人“守望者”等产品已在温氏、天兆猪业等龙头企业实现规模化应用。
成果类型:业务探索型——以创新驱动为特征,它们在产品与服务创新、业务模式创新、产品创新和管理模式创新方面具有突出能力。
成果背景:
生猪养殖行业是我国农业的重要支柱,对保障市场供应和促进经济发展具有重要意义。随着人工智能技术在工业、医疗、安防、金融、教育等垂直型行业逐渐深入,已经达到能够解决行业痛点的水平,具备了应用行业场景的技术基础。生猪养殖产业从业者纷纷开始了智能养殖的探索,生猪养殖智能化、数字化是未来产业发展方向,具有重要的战略意义。其中,妊娠母猪的养殖更是一大难题,目前仍然疾病防控压力大、环境控制复杂、成本投入高、技术成熟度有限、人才短缺等痛点。
本方案解决了生猪养殖行业母猪饲喂与管理过程关键指标的非接触、 零应激测量问题,与传统靠人抄笔录数据相比,机器采集数据方式极大地节省了人工,同时能够大批量、实时、精准获取数据,解决了数据采集的及时性、真实性问题。
方案采用先进的人工智能技术应用于母猪妊娠期场景,通过将自主研发的轨道巡视机器人安装在定位栏上方,根据管理需求设定巡视策略,在巡视过程中,在不影响猪只正常生长的情况下,采集猪只深度图像、可见光图像等,借助嵌入的自主算法模型对图像进行边缘计算及分析,从而获取猪只体况评分、呼吸频率、剩料情况、活跃度等数据,可依据母猪体况评分实施依膘调料,从而实现母猪精准饲喂,依据呼吸频率、剩料情况及活跃度等情况综合评价母猪健康状况,实现母猪健康监测及异常预警。
本项目为繁殖母猪限位栏饲养场景下的健康巡检系统,主要包括精准饲喂与健康度评价与监测两方面。如下图所示:
图1: 繁殖母猪健康巡检系统技术架构图
本项目是小龙潜行自主研发的妊娠母猪健康智能管理系统,采用先进的人工智能技术解决了养猪行业饲喂、管理过程关键指标的无接触、无应激测量问题。
该系统基础层由核心智能功能模块、智能终端(可视耳标系统、牧场守望者)设备及与智能终端适配的饲喂、饮水等生产终端设备组成。其上层由适合猪场实际应用场景的智能应用系统组成,比较完整的涵盖了母猪各生产阶段。信息流层将应用系统采集到的数据传输至云平台,打通了种猪各生产阶段及母猪之间的信息流,实现了信息溯源。其关键技术主要有:智能测重技术、智能测膘技术、智能盘点方法等。目前已在多家猪场进行示范建设,产品应用效果良好,极大地解决了猪场科学管理难题、提升了管理效率。
妊娠母猪健康智能管理系统解决方案的核心竞争优势及创新性包括以下几点:
1、自研发的母猪体况、健康度监测等算法模型:以深度学习中的卷积神经网络为基础,对采集到的图像、视频等数据进行处理,再进行持续研发与迭代,研发出体况、呼吸频率、余料、活跃度等关键指标估测的数学模型。实现对复杂多变的猪场现场获取的数据进行实时降噪处理,降低算法模型对现场环境的敏感性,提升算法模型的鲁棒性与准确率。通过对数据的持续采集,增加高质量数据样本量,再通过持续的模型改进与迭代,整体提升算法模型性能。
图2: 繁殖母猪体况评分智能监测场景
1)体况评分监测。如上图所示,图中上半部分是人工采集的妊娠期限位栏母猪图像数据,下半部分为巡检机器人自动采集的母猪图像数据,人工采集的数据用于专业人士对母猪进行体况评分,所得评分作为对应自动采集母猪图像的标签,标签与自动采集的图像一一对应形成用于深度学习训练的数据集,通过卷积神经网络等算法进行持续迭代、训练与调试形成母猪自动体况评分模型,该模型部署后,与软硬件系统结合形成母猪体况评分与智能饲喂系统。巡检机器人定期采集猪只图像,图像送入体况评分模型进行自动评分,然后结合体况评分、猪只妊娠期日龄与特定猪场饲喂策略,自动计算猪只饲喂量,猪场可根据饲喂量指标调整单头母猪饲喂器的饲喂量。
图3: 繁殖母猪呼吸频率智能监测场景
2)呼吸频率监测。如上图所示,对限位栏内猪只腹部附近的图像进行监测,通过视频分析实现定时监测猪只呼吸次数,再换算出猪只呼吸频率,当发现猪只呼吸频率明显大于正常呼吸频率时进行预警,督促管理人员及时进行查看,对健康异常猪只及时进行干预治疗,减少流产状况,保持母猪健康及生产效率。
图4: 繁殖母猪采食量及活跃度智能监测场景
3)余料监测。如上图所示,对限位栏内料槽为主图像进行采集,并对所有采集图像进行标定,再使用机器学习技术对图像进行训练,训练出是否有剩料及剩料量评估的算法模型。该模型部署后,巡检机器人巡视时采集的图像经分割后送入模型,模型进行是否剩料及剩料量估算,余料作为健康度评价的重要指标之一,综合预测猪只健康状况。
4)活跃度监测。巡检机器人多次巡视,对每个限位栏内猪只进行多次图像及视频数据采集,对多次采集到的视频及图像数据进行分析,估测猪只活跃度,对活跃度较低猪只,再结合其呼吸频率及生料情况进行综合判断,判断为异常的猪只,则进行预警并通知相关管理人员。
2、完全自主知识产权的智能硬件设备:自主研发设计出猪场轨道巡视机器人,集成深度摄像头、可视广角摄像头,带有自充电系统,可在猪场上方设置的轨道或绳索上进行滑动,设备符合猪场现场使用条件,防水防尘,并能防止苍蝇粪便、饲料粉尘等对数据采集设备的干扰,自主、稳定地采集数据,该产品已迭代超过5年。
3、模式创新:“5G+AI”数字化猪场是畜牧业与5G技术相结合的典型创新,小龙潜行自主研发的牧场大群体生产数据实时、精准采集,需要大量可靠的、迅速的数据传输技术支撑,5G网络高速率、大带宽、低时延的特性,可有效保障猪场数据传输的稳定性、可靠性和安全性。 下一步将加大科研投入与前瞻性基础技术攻关,将5G模块嵌入小龙潜行生猪智能养殖系统,增强AI边缘计算能力,降低系统成本,实现功能本地化、多样化,减少数据传输量,降低云网成本,提升推广潜力。推进5G在畜牧行业应用的标准化,积极探索推动“5G+AI” 在生猪养殖领域的深度应用和普及,为产业赋能。
4、数据创新:通过对大数据技术的应用,数据集成、数据清洗、数据存储、数据检索、数据挖掘等功能在云端服务器实时完成。并通过大数据分析技术对企业生产趋势、饲料价格走势、消费市场供需数据进行综合分析和评估,为企业生产决策提供精准建议,助力企业应对实时变化的市场行情和即将到来的生猪期货市场。
经济效益
本项目的体况评分及呼吸频率、剩料、或于都监测等核心功能,单头母猪降本更超过400元。未来每头母猪的智能服务费用100 元 (包括前期智能设备 投入+每年数据运营费 用),并产生200元的成本降低,将是一个超百亿的蓝海市场。随着产品从减少人工投入、精准营养和配种,向健康跟踪管理、生长环境管理优化等更高端领域迈进,市场规模可破千亿。
社会效益
1、产业带动作用
本项目的妊娠母猪健康智能管理系统的大数据获取及分析功能,首先为饲料、屠宰、物流、销售等上下游产业链提供实时、精准、系统的数据供应,有助于企业实现精准、高效的管理与决策,准确把握行业脉搏,促进产业链各环节的高效互动,有效加速行业发展。其次,妊娠母猪健康智能管理系统也能为保险和金融服务提供数据支撑,同时又反向推动保险和金融服务行业为养猪产业链条提供精准的服务。再次也为国家制定科学的生猪产业政策、猪肉食品安全溯源提供数据支撑。
通过对整个产业链及行业相关部门提供从猪场采集端到决策端的实时、精准的生产数据,带动养猪行业整个产业链技术升级和效益提升,最终促进整个产业链条健康、高效、均衡发展。
2、解决社会重大关切情况
①.提高母猪养殖效率,解决猪肉供给,稳定民心
养殖过程中体重、背膘等关键指标的准确测量可以有效提高养殖管理水平,提升经济效益。妊娠母猪健康智能管理系统使用视频、图像、声音采集设备,结合温湿度传感器、近红外等技术对生猪养殖过程中的猪体数据、环境数据等进行非接触、零应激的自动化测量,可以实时获取,不会对猪只产生副作用,影响猪的的健康生长。
②.解决猪场科学管理难题、提升管理效率、提高经济效益
妊娠母猪健康智能管理采用先进的人工智能技术解决了养猪行业饲喂、管理过程关键指标的无接触、无应激测量问题,基于图像视频技术的猪只盘点、背膘测量等产品已在多家猪场进行示范建设,产品应用效果良好,极大地解决了猪场科学管理难题、提升了管理效率、提高了经济效益,受到用户的一致好评。智能养殖产品系列形成大数据平台,相当于为畜牧企业安装上智能大脑,同时还为饲料、添加剂、屠宰、肉制品销售等上下游产业链企业提供高质量数据服务,为政府职能部门决策支持提供强有力的数据支撑。
③.降低生物资产安全风险
从2018年爆发全球性非洲猪瘟疫情以来,养殖场的生物安全管理面临严峻考验。生长智能养殖系统通过人工智能、物联网、互联网、大数据等新技术让养猪人在规模化养殖的各个环节中更多依据理性的大数据,少一些“经验”主义,多一些智能操作,少一些人为干扰,增强猪群疾病防御能力,降低疾病发生及传播的风险,从而提高养殖效率。
④.促进生猪供给侧改革
在不增加母猪数量的情况下,提高PSY和MSY指标,保障生猪供应,通过生猪供应的增加,增加猪肉供给量,弥补猪肉供需缺口,稳定民心,保障社会安定。
⑤.降低饲料成本,节约土地,保护环境
本项目通过人工智能技术对母猪生长数据进行智能化采集,实时精准采集日增重信息、母猪背膘实时监测,依据精准数据进行精准管理和精准营养,及时更换饲料,避免饲料浪费,降低饲料成本,从而节约土地使用,保护环境。
⑥.保障肉品安全
食品安全是国家的大事,本项目可以对生猪全生长过程数据进行自动采集和监控,完全不需要人工改动,区块链技术保障数据不可更改,智能采集和不可人为更改,数据更具有可靠性,可追溯,真正能保障肉品安全。
经济社会价值
以存栏能繁母猪规模为6000头的猪场为例,因疾病防控损失每年约900万,通过使用妊娠母猪健康智能管理系统,可以降低为1/3,即每年可为客户减少600万的损失,平均每个猪场每年可为客户减少600-720万的损失。