作者簡介：祝勝林，男，副教授，博士，主要研究方向信息安全、養(yǎng)豬信息化。項目資助：種母豬群養(yǎng)信息化關鍵技術研究與應用（編號：2009B020315014），廣東省科技計劃項目；種豬遺傳評估信息化關鍵技術研究與應用（編號：2011B020313015），廣東省科技計劃項目。云計算環(huán)境下養(yǎng)豬管理信息化研究及應用祝勝林1，李巖2，吳同山2，張守全3（1.華南農業(yè)大學信息學院，廣東廣州510642；2.新豐板嶺原種豬場，廣東韶關521000；3.華南農業(yè)大學動物科學學院，廣東廣州510642）摘要：1983年Sun公司提出“網絡就是計算機”，2006年Google首次提出了“云計算”的概念，當今全球著名的IT企業(yè)已經將關注焦點放在“云計算”。我國政府也高度重視云計算及其發(fā)展趨勢，將云計算視為下一代信息技術的重要內容，促進云計算的研發(fā)和示范應用。本文研究云計算在智慧養(yǎng)豬方面的應用，首先分析了養(yǎng)豬管理流程和管理信息化，指出養(yǎng)豬管理信息化目前存在的不足，提出了云計算環(huán)境下養(yǎng)豬管理信息化問題，并對這一問題進行了總體研究。關鍵詞：云計算，養(yǎng)豬，管理信息化，智慧養(yǎng)豬IBM公司首席執(zhí)行官彭明盛2008年首次提出“智慧地球”1概念以來，智能技術正應用到生活的各個方面。如何利用信息技術，促進信息的有效流通和高效利用，使得農業(yè)生產系統(tǒng)、農業(yè)管理系統(tǒng)、農業(yè)市場系統(tǒng)、農村生活系統(tǒng)等農業(yè)系統(tǒng)的運轉更加有效、更加智慧，已經成為當前農業(yè)信息技術研究的興趣點和關注點2。本文研究云計算環(huán)境下養(yǎng)豬管理信息化問題，即智慧養(yǎng)豬，應用無線傳感器網絡、物聯網和云計算等下一代信息技術提高養(yǎng)豬業(yè)自動化、網絡化、智能化和便捷化。1養(yǎng)豬管理流程分析從可追溯角度看，養(yǎng)豬管理流程是指從養(yǎng)豬場到消費者的餐桌的全過程；而從養(yǎng)豬企業(yè)效益角度看，養(yǎng)豬管理流程不是起始于養(yǎng)豬場，而是開始于養(yǎng)豬規(guī)劃或計劃，需要根據飼料、人工、防疫和肉價等信息進行全面評估分析才能確定。不管從哪一個角度來看，養(yǎng)豬管理流程可分為場內管理流程和場外管理流程。1.1場內管理流程集約化的養(yǎng)豬企業(yè)一般分為行政、財務、技術、銷售和后勤等管理部門。行政部門包括總經理、經理和行政辦公室，負責企業(yè)的規(guī)劃和決策；財務部門負責企業(yè)與銀行、客戶往來和日常收支等會計事務，對企業(yè)運作財務形勢進行分析和規(guī)劃；技術部門負責飼喂計劃、免疫計劃、治療方案、技術支持和技術發(fā)展規(guī)劃等管理事項；銷售部門負責生豬銷售計劃、渠道、反饋和規(guī)劃等；后勤部門負責原材料、飼料的驗收、倉管和維護等工作。除了技術部門外，其他部門與一般企業(yè)的管理工作相類似，下面著重分析技術部門的管理流程，如圖1所示，圖中虛線方框內表示場內。1.1.1種豬（引種）管理首先根據遺傳改良的要求制定引種計劃；其次引進種豬進入“觀察舍”隔離飼養(yǎng)；最后進入“測定站”進行遺傳性能測定，測定優(yōu)良的種公豬進入“公豬站”，測定優(yōu)良的種母豬進入“配種舍”，至此引種管理初步完成。1.1.2種公豬管理包括飼喂管理和采精管理。飼喂管理采用定位欄進行單獨飼喂，需要根據體重進行個體化飼喂，飼喂品種和重量需要進行日常記錄；采精管理則包括采精計劃、檢測和使用需要進行日常登記。1.1.3種豬線管理，又稱種母豬管理。該管理是指種母豬在“配種舍”、“妊娠舍”和“分娩舍”中的管理?！芭浞N舍”管理包括飼喂、發(fā)情鑒定、人工授精和配種成功判斷?！叭焉锷帷惫芾戆▊€性化飼喂，懷孕狀態(tài)鑒別（復發(fā)情、空懷或流產）和預產判別等?！胺置渖帷惫芾戆ùa體檢、分娩和哺乳等。正常情況下種母豬在“配種舍”、“妊娠舍”和“分娩舍”中流轉，但異常情況發(fā)生時可能提前逆向流轉。1.1.4測定站管理。仔豬經過“保育舍”、“生產舍”的飼養(yǎng)達到一定的時間或體重就可以轉入“測定站”，為了對每頭仔豬進行性能測定，需要進行個體飼喂，測定包括進站測定、出站測定、育種值計算和銷售等。1.1.5商品線管理。仔豬經過“保育舍”進入“商品線”，包括混群管理、飼喂、保健、免疫等。1.1.6周轉倉管理。根據技術部門和銷售部門的規(guī)劃安排生豬進倉、出倉和倉庫管理等管理工作。圖1場內技術部門管理流程生豬停留或經過場內的“舍”或“站”將產生大量的數據，要實現各項工作的精確管理離不開各項數據一致、準確和完備的收集。1.2場外管理流程由于競爭加劇、成本提高，養(yǎng)豬業(yè)已經進入到“微利”時代；肉價和飼料價格的波動，養(yǎng)豬業(yè)已經進入“波動”時代；飼料非法添加和疫病時不時地爆發(fā)，養(yǎng)豬業(yè)也已經進入了較高“風險”時代，因此養(yǎng)豬業(yè)的盈利不僅取決于場內管理，而且還取決于場外管理。場外管理包括如下幾個方面：1.2.1風險管理引種公豬站人工授精種母豬選留種公豬選留周轉倉種豬外銷或淘汰商品豬出口或內銷生長舍配種舍妊娠舍分娩舍保育舍商品線測定站觀察舍進站母豬包括數據收集、風險評估和預測（或預警）。拓寬數據收集的來源和提高鑒別數據真實性的手段是數據收集需要研究的內容。風險是指損失發(fā)生的可能性或不確定性，可分為客觀風險和主觀風險。風險評估包括風險因素分析、風險大小的確定和評估模型的建立。預測是人們根據所獲得的信息，對事物未來發(fā)展變化所作的推斷，其目的是為決策服務。1.2.2可追溯管理。豬肉安全事件發(fā)生時，如果不能夠很好地追蹤和溯源，就難以準確地發(fā)現問題，養(yǎng)豬企業(yè)將影響波及一個地區(qū)或一個省，不可避免地讓無辜的養(yǎng)豬企業(yè)受到影響?？勺匪莨芾聿粌H可以減少自身企業(yè)被無辜牽連，而且可以增強消費者的信心和提高企業(yè)信譽等。1.2.3聯合育種管理。為了提高我國種豬的整體質量，逐步減少從國外引種數量，制定聯合育種方案，組織區(qū)域性乃至全國范圍內的種豬遺傳評估和聯合育種工作勢在必行。通過不斷加強場間遺傳聯系基礎，通過收集相同品種(品系)在不同場、不同時間的豬的性能測定資料基礎上，對不同場的公豬、母豬進行統(tǒng)一的遺傳評估，更加準確地比較不同場的個體種用價值，這已成為所有種豬業(yè)發(fā)達國家的基礎。2養(yǎng)豬管理信息化現狀分析2.1場內管理信息化從上個世紀80年代起，計算機已經逐漸被應用到豬場內部管理并且取得了較好的經濟效益。場內管理信息化包括如下幾個方面：2.1.1管理軟件開發(fā)。有些企業(yè)根據自身的要求開發(fā)了相應的管理信息系統(tǒng)；有些企業(yè)購買一些通用的育種軟件；甚至有些企業(yè)依托自身的實力開發(fā)“畜牧ERP”。2.1.2環(huán)境和行為的監(jiān)測。應用無線傳感器實現豬舍溫度、濕度和氣味等的自動監(jiān)測和實時控制；應用RFID、無線傳感器和視頻監(jiān)控實現豬只行為的監(jiān)測、追蹤和預警。2.1.3種母豬群養(yǎng)。隨著限位欄的全面禁止，種母豬群養(yǎng)模式是今后養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展方向。群養(yǎng)模式下個體標識與識別、個性化自動飼喂、發(fā)情鑒別和豬群分離等一體化解決方案，目前仍處于引進和消化吸收國外設備的階段。2.2場外管理信息化隨著計算機技術、通信技術和Internet技術的快速發(fā)展，原先從報紙、雜志、廣播或電視等媒體獲取信息的方式已經落后，新的信息技術應用于場外管理信息化表現在如下幾個方面：2.2.1基于Internet的數據訂閱服務政府主管部門、行業(yè)主管部門或交易市場的數據可以通過訂閱而及時獲得。2.2.2基于搜索技術的信息獲取行業(yè)新動向、學術進展、專家的新論斷、政策的新導向可以通過搜索而快速獲得。2.2.3基于網站的信息發(fā)布。建立自己的門戶網站并加入搜索引擎進行推廣，能夠快速地、低成本地完成企業(yè)的信息發(fā)布。2.3養(yǎng)豬管理信息化存在的不足隨著計算機硬件成本不斷下降，接入網絡越來越方便和上網資費下降到可以接受的水平，養(yǎng)豬企業(yè)應用計算機技術、網絡與通信技術對養(yǎng)豬管理進行了初步的信息化，能夠滿足現階段的要求，但從長遠發(fā)展來看還存在如下的不足：2.3.1硬件設施更新和維護存在的不足養(yǎng)豬企業(yè)的信息化設施一般逐年采購的，計算機及外設型號五花八門，增加了維護的難度；舊的設備淘汰后一般買不到原來型號的設備或配件，在原有系統(tǒng)上的應用在更新后的設備上存在不能適應而造成設備更新的麻煩。2.3.2軟件不通用、數據不標準存在的不足不少有條件的養(yǎng)豬企業(yè)按照自身要求開發(fā)的管理信息系統(tǒng)，雖然能夠較好地滿足企業(yè)的要求，但軟件功能不通用，數據結構沒有形成統(tǒng)一標準，因而容易形成信息“孤島”，不便于企業(yè)間的信息交流和合作。2.3.3數據采集和管理存在的不足數據采集一般采用人工讀數、手工填寫記錄表和錄入員輸入管理系統(tǒng)的操作方式。這種方式由于經手的人員多、上交時間不及時容易造成數據不準確、不一致和不及時，另外，員工跳槽還可能帶來數據不連續(xù)的問題。2.3.4數據分析存在的不足現有的管理信息系統(tǒng)提供查詢或報表操作存在功能單一、分析能力有限，不能滿足多維信息的分析、數據挖掘和專家系統(tǒng)等的要求。2.3.5信息獲取存在的不足。原有的屏幕瀏覽、報表打印的信息獲取方式不利于員工隨時隨地獲取信息、也不利于員工崗位流動。3云計算及其在農業(yè)方面的應用3.1云計算云計算3是一種新興計算模式：把IT資源、數據、應用作為服務通過互聯網提供給用戶，允許用戶隨時隨地使用任何聯網設備訪問他們的應用。以用戶為中心的界面使云基礎架構能夠實現應用對用戶的透明性；應用保存在可以大規(guī)模擴展的數據中心；計算資源可被動態(tài)調配和共享，以便實現卓越的規(guī)模經濟性；依靠強大的服務管理平臺能夠大大降低向云環(huán)境中添加更多IT資源的管理成本。云計算有三種部署模式：（1）公有云：企業(yè)用戶通過互聯網訪問服務，并不擁有云計算資源；（2）私有云：企業(yè)自己搭建云計算基礎架構，面向內部用戶或外部客戶提供云計算服務；（3）混合云。企業(yè)既有自己的云計算基礎架構，也使用外部公共云提供的服務。對養(yǎng)豬企業(yè)來說，使用公有云可能存在服務質量、隱私泄露和安全等方面的擔憂，而部署私有云又存在成本過高的問題，比較好的方式是政府，尤其是主管部門部署私有云向養(yǎng)豬企業(yè)提供服務，企業(yè)內部部署自己的云計算平臺，即采用混合云模式。3.2智慧農業(yè)傳統(tǒng)農業(yè)主要依靠自然資源和勞動力成本的低廉，效率低、工作量大和難度高,已不能滿足現代農業(yè)的高產、優(yōu)質、高效、安全和生態(tài)的要求。隨著無線傳感器網絡、物聯網技術在農業(yè)中深入應用，生產環(huán)境和過程數據的獲取將更加高效、便捷，實現以信息網絡為中心的精細農業(yè)模式，逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，使農業(yè)生產實現自動化、網絡化、智能化。智慧農業(yè)2是指充分利用現在的信息技術，包括更透徹的感知技術、更廣泛的互聯互通技術和更深入的智能化技術，使得農業(yè)系統(tǒng)的運轉更加有效、更加智慧、更加聰明，以使農業(yè)系統(tǒng)達到農產品競爭力強、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展、和諧農村、有效利用農村能源和環(huán)境保護的目標。云計算為智慧農業(yè)的實現提供了可擴展的、高效的存儲、計算和服務的平臺。3.3智慧養(yǎng)殖智慧養(yǎng)殖4是指通過對制約養(yǎng)殖效益的諸多因素進行迅速、靈活、正確的理解和分析，并融合中西方飼養(yǎng)管理、醫(yī)療和保健的最新技術與方法，對動物群體進行綜合觀察、監(jiān)測、診斷、防疫、保健、護理和治療，并提出創(chuàng)新性的臨床解決方案和理念，進而實現提高養(yǎng)殖生產效益的新方法。通過對養(yǎng)殖環(huán)境和動物行為參數的數據采集，結合專家系統(tǒng)的推理及時進行處理也需要云計算這種新興的計算模式。4云計算環(huán)境下養(yǎng)豬管理信息化研究及應用傳統(tǒng)的養(yǎng)豬模式，不論是散養(yǎng)，還是集約化、工廠方式的養(yǎng)殖，養(yǎng)殖環(huán)境的變化和生豬行為變化依賴于人員感知，生產管理依賴于經驗，因而制約了養(yǎng)豬業(yè)進一步發(fā)展。智慧養(yǎng)豬是建立在對環(huán)境參數、生豬行為參數的動態(tài)感知、數據的及時分析、挖掘和結合專家系統(tǒng)的推理，及時地診斷、防疫、保健、護理和治療，關注生豬福利的條件下精確地個性化飼喂和可追溯管理，實現高效和安全養(yǎng)豬的新方法。智慧養(yǎng)豬包括：數據采集和傳輸、數據存儲、智能化分析和信息利用等方面。4.1數據的自動化采集和傳輸養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、濕度和有害氣體的濃度等參數數據，生豬行為參數數據，飼喂、免疫、保健、治療及生產過程數據依賴于人的觀察、記錄難以保證數據的準確、一致和實時，因而必須應用無線傳感器網絡、物聯網和移動網絡，周期性地自動采集到和及時準確地傳輸到數據存儲設備。這方面已經有了一些成功的案例：自動飼喂、發(fā)情自動鑒別、智能分離和智能通風、降溫等系統(tǒng)。隨著傳感器種類增多、精度更高、成本更低，更加復雜的環(huán)境和更多的生豬行為將能更真實地被監(jiān)控。4.2數據存儲圖1所示生豬在場內需要經過多個階段、進出不同的欄舍或在不同欄舍中流轉，同樣的事件可能重復發(fā)生，譬如：采精、人工授精和分娩等，因而一頭生豬從引進或出生到銷售或到消費者的餐桌將產生大量的數據，另外，隨著環(huán)境和行為的變化還將有不少的參數數據被采集和傳輸過來。如何合理和高效地存儲數據就需要解決如下問題：4.2.1數據標準統(tǒng)一問題管理生豬檔案的數據標準；環(huán)境和行為參數標準；數據傳輸和融合標準。4.2.2存儲可擴展性問題隨著養(yǎng)殖時間變長、規(guī)模變大，需要存儲的數據也將急劇增加。傳統(tǒng)的服務器將難以適應這種擴展要求，而具有分布式、高吞吐率和高傳輸率特點的云計算的存儲技術能夠較好地適應這一需求。4.3數據的智能化分析在當今“數據爆炸”時代，擁有大量的數據已經不困難，而困難的是如何從海量的數據中發(fā)現有價值的信息。云計算平臺為養(yǎng)豬企業(yè)提供了可擴展的數據存儲，消除了企業(yè)的信息“孤島”，應用專家系統(tǒng)、數據挖掘和并行計算不僅能夠對企業(yè)內部管理進行智能化分析，而且可以實現企業(yè)間的數據共享和綜合分析，譬如：聯合育種評估、肉價預測。4.4信息的高效利用隨著后PC時代到來、三網融合趨勢的發(fā)展、“端”的多樣化與便利化，整個IT架構在發(fā)生大的變化，從最早期的完全集中式走向分布式，產業(yè)催生了“云計算”，軟件、數據、信息和安全都是作為一種服務。用戶利用手持終端，譬如：手機，能夠隨時、隨地獲取需要的信息。5結束語隨著傳感器、無線傳