物联网案例 | 工业物联网方案SenseCAP助力智慧养殖与畜牧业可持续

摘要：在智慧家禽养殖项目中，工业级物联网方案SenseCAP LoRaWAN网关与传感器的部署，实现了通过物联网环境传感技术实时监测家禽养殖场的环境数据，对数据进行分析能够指导养殖场做出更加智能高效的养殖决策，进而促进传统畜牧业的可持续发展。该项目旨在推进联合国可持续发展目标中的第 2、3、4、8、6、7、9、12、13、17条。

项目名称：智慧家禽养殖

部署地点：中国河北

行业类型：畜牧业

项目合作伙伴：

项目背景

过去50年间，尽管农业发生了翻天覆地的变化，但目前仍处在“数据和连接”转型的早期阶段。正如麦肯锡提到的，物联网、人工智能、大数据分析和其他新兴技术的应用，能提高资源效率，增加经济产量，让畜牧业的可持续发展成为可能 。

到2050年，世界人口预计将达到 97亿 。在这即将到来的时刻，人类可能会面临很多棘手的自然环境灾害，例如气候变化带来的恶劣天气、全球水资源和土地短缺以及各种前所未见的流行病。这些都会让我们开始反思消费对环境和地球的影响，因此越来越多人开始支持合乎道德且可持续生产的食品（包括家禽肉类）。

畜牧业行业也开始寻求将新兴的物联网、人工智能等技术应用在养殖场中，以应对人力投入大这一问题（图 1）。

图1.畜牧业物联网解决方案范例

项目应对的挑战

在可能面对诸多不可控因素的畜牧养殖业中，如何在控制成本的同时，推动产业技术发展和可持续性转型？

项目简介

2019年10-12月，柴火母公司矽递科技Seeed与北京挺好农牧科技达成合作，将一套工业级物联网方案SenseCAP LoRaWAN系列网关和传感器部署在河北一个家禽养殖场。挺好农牧科技的3名工作人员在一天之内完成了10个SenseCAP传感器和网关的部署，实现了对养殖场内的各项环境数据的实时监测，从而保障雏鸡的最佳养殖环境。（见图 2）。

图2.北京挺好农牧科技家禽农场

北京挺好农牧科技有限公司于2015年组建农牧互联网智能化解决方案提供商团队，致力于推动人工智能在农业领域的商业应用，整合国内外先进的设备产品、知名兽医及营养师专家团队，为农业养殖行业用户提供全面、专业的智能养殖方案。挺好农牧独立研发了中英文人工智能诊断APP“挺好e线”，将AI算法应用于动物疾病自动诊断，是全球第一家运用AI+AR技术创建动物疾病数据库的企业；并在2019年研发了养殖场可视化管理分析平台“FRAMZAI”，将养殖场的采食量、饮水量、环境等数据进行综合分析，帮助养殖场实时了解农场状况。

图 3.FRAMZAI软件平台

在家禽养殖中，动物饲料的供给、水和适宜的养殖环境是保证雏鸡生长和健康的3个决定性因素。由于家禽养殖对成本极为敏感，因此仅靠体力劳动很难维持投资回报率 (ROI)增长。这个问题一直困扰着养殖行业从业者，这也是挺好农牧决定将SenseCAP 无线 LoRaWAN 系列产品部署在家禽养殖场以及其他牲畜养殖场采集环境数据的原因（图 4）。

图 4. SenseCAP 网关和 CO2 传感器部署在家禽养殖场中

SenseCAP 成为挺好农牧在家禽养殖场搭建物联网解决方案的首选有一下三个原因：

• 防水、防尘且坚固

• 低功耗、电池续航时间长、远距离无线传感器和网关的性价比高

• 简单的部署安装

首先，适宜的二氧化碳浓度、光照强度和环境温湿度水平是鸡的生长良好的重要因素。然而，对家禽养殖户来说，检测和识别动物养殖场内的环境是十分困难的，而且也存在着太多不可控的变量。得到准确的空气温度和湿度，需要传感器安装在动物粪便和灰尘的地面附近，同时还要保证足够坚固，不受动物运动影响造成损坏。Seeed的SenseCAP LoRaWAN系列的传感器系统就很好地解决了这些问题。

SenseCAP LoRaWAN产品是功能强大的工业级产品，不易被动物的敲击或刮擦行为破坏。此外，由于产品安全地固定在IP66外壳中，因此它们还具有防水和防尘功能。这意味着，传感器的数据传输不会中断。此外，最佳透气孔径使 SenseCAP CO2 传感器具有高性能和高精度的功能。在此背景下，SenseCAP 传感器部署在养鸡场和其他家禽养殖场景中是十分合适的（图 5）。

图 5.SenseCAP 光强度传感器部署在室内家禽养殖场

其次，SenseCAP支持LoRaWAN技术，这意味着部署在农场中的无线传感器能够工作3-8年（电池寿命）。此外，我们只需要控制室中的一个SenseCAP LoRaWAN网关，就能与部署在养殖场中的数百个传感器连接。可喜的是，即使遇到障碍物最大传输距离也能达到2公里。SenseCAP LoRaWAN传感器可以每5分钟就能获取1次实时数据，这些数据将被传输到云服务器，养殖户可通过平台查看最新收集的数据（图6）。

从养殖户的角度来看，他们不需要不断地手动检查养鸡场和更换电池。可以说，SenseCAP产品大大降低家禽养殖场的管理成本。

图 6.智慧家禽养殖项目系统部署示意图

再者，每一个细微的差异都可能会有不可预见的影响。特别是动物对环境变量很是敏感，例如有害气体浓度、无效通风、粪便积聚、氨和CO2水平等。幸运的是，SenseCAP LoRaWan传感器是无线且易于拆卸安装的产品，这意味着在清理和消毒家禽养殖场时暂时移除它们是可行的，同时这也大大减轻了在巨型动物养殖场周围设置10-20米长电线的手动工作量。

本项目家禽养殖场中部署的 SenseCAP LoRaWAN 传感器和网关包括：

• SenseCAP户外网关 – LoRaWAN

• SenseCAP 无线 CO2 传感器 – LoRaWAN

• SenseCAP 无线空气温度和湿度传感器 – LoRaWAN

• SenseCAP 无线光强度传感器 – LoRaWAN

自2020年1月该项目试点成功以来，它已在中国各地的各个农场得到大规模部署，SenseCAP和FRAMZAI也将在不久的将来应用在肯尼亚、乌干达、坦桑尼亚和南非等许多非洲国家。

简而言之，SenseCAP系列具有准确和实时的环境传感物联网技术，与挺好农牧科技的合作验证了SenseCAP系列推动家禽养殖和其他畜牧业类别的创新。根据挺好农牧科技CEO Niraj Prajapati的说法，SenseCAP具有无线功能，紧凑的尺寸和先进的电池备份架构，易于安装，因此完全不会中断农场的运营。

"SenseCAP产品是我们智能农业解决方案的重要组成部分，我们正在向国内和国际客户提供这些解决方案。SenseCAP LoRaWan传感器是无线的，其未来派人体工学设计将实施时间从3-4周缩短到几天。SenseCAP的整个产品线是我们当前和未来路线图中不可或缺的一部分。”

"智慧家禽养殖项目不仅限于家禽业，SenseCAP也能部署在其他农业场景中，扩大规模一点也不困难。首先，在部署SenseCAP解决方案时，它与市场上的其他传感器不同，他们往往部署有线传感器，且仅限于测量温度和湿度。第二，SenseCAP使我们能实现监控农场房屋内的不同空间，比传统的传感器更准确地监控所有数据并更轻松地移动设备。第三，SenseCAP传感器的部署可以快速完成，这意味着扩大生产要容易得多。”

涉及的可持续发展目标

通过将我们的SenseCAP LoRaWAN系列应用于智能家禽养殖项目，我们正在努力实现以下联合国的可持续发展目标（图7）：

图 7.可持续发展目标贡献 

基于上述可持续发展目标，我们仔细研究了它们的具体目标，这些目标可以引起SenseCAP在畜牧业领域可能产生的创新：

• 消除饥饿，确保人人都能获得安全和营养的食物（具体目标2.1）

• 采用可持续粮食生产系统和有复原力的农业实践，以适应气候变化（具体目标2.4）

• 减少有害化学品和空气/水/土壤污染造成的死亡和疾病数量（具体目标3.9）

• 增加具有技术和职业知识的人数（具体目标4.4&12.A）

• 通过技术升级劳动密集型部门以及资源效率来提高经济生产力（目标8.2和8.4）

• 大大提高各行各业的用水效率（具体目标6.4）

• 提高全球能源效率（具体目标7.3）

• 升级技术和可持续工业化（目标9.2&9.5）

• 实现可持续消费和生产计划，包括将生产和化学品安全管理中的全球食物浪费减半（目标 12.1、12.3 & 12.4）

• 包括通过能力建设应对气候变化的机制（目标13.2&13.B）

• 通过公共、私营和民间社会部门的多方利益相关者伙伴关系部署无害环境的技术（具体目标17.7、17.16&17.17）

可持续发展目标本质上是相互关联的，联合国强调可持续发展目标的价值需全面实现，而不是在孤岛中为特定的可持续发展目标而努力。Seeed希望携手各行各业的伙伴一起为可持续发展做出贡献。

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