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【国家奖】以数字化整合饲料资源 以智能化促进产业升级 为现代养殖业插上腾飞的翅膀

记国家科学技术进步奖二等奖“家畜养殖数字化关键技术与智能饲喂装备创制及应用”

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  我国是世界第一饲料生产与消费大国,2018年饲料总产量达2.28亿吨,稳居世界第一位,我国也成为世界上第一大畜产品生产大国,2018年肉蛋奶的产量达到1.47亿吨,养殖业成为带动农业增效、农民增收及农村繁荣的重要产业。

  回望上世纪90年代初,我国饲料工业刚起步,饲料营养基础数据缺乏,饲料配方技术落后,有限的饲料资源得不到合理使用;畜禽养殖业规模小、分布散、养殖方式落后、饲料转化效率低,例如生猪的全程料肉比高达3.5~4.0:1, 环境控制混乱无序,家畜的全程死淘率高达20%以上。畜产品的低产出率,反过来加重了饲料安全问题,引发了业界对饲料安全和畜产品有效供给的担忧!

  “建设好中国饲料数据库,扩大饲料营养价值的数字化应用,创制智能化饲喂装备与技术,走设施化养殖之路,逐步改变传统的粗放的饲养方式,才能从根本上提高饲料资源利用率和转化效率,降低畜禽的死淘率,大家的养殖业才能变好。”新萄京娱乐手机版北京畜牧兽医研究所熊本海研究员说。

  经过分析,熊本海研究团队认为,造成上述问题的主要原因一是缺乏家畜饲料与营养数字化的理论与动态模型,二是缺乏畜禽精准饲喂的物联网技术与装备,三是缺乏养殖过程的数字化管理规范及数字化分析与控制平台。熊本海研究团队通过近30年的理论、技术和产品创新,致力于解决上述几个问题,取得了可喜的成果。

 

全面创新发展了中国饲料数据库

  随着我国畜禽养殖体量的不断增加,我国饲料数量安全及质量问题的矛盾不断凸显,粮食(其中主要用于饲料用粮)进口屡创新高,如何科学合理利用一切可以利用的非粮饲料资源是缓解饲料资源紧张的主要技术途径。29年来,研究团队持续不断地收集、整理、补测、标引及入库新的饲料原料的养分数据,分类构建了涉及731项属性数据的79个核心数据集,建成了标准化的“中国饲料样本数据库”及“中国饲料实体数据库”,网络化存储管理5971种饲料实体及62万套以上不同年代及种次的、具有饲料描述及属性数据的饲料原料样本;结合饲料原料营养成分大样本分析数据,构建了340套单一及分类饲料原料的有效养分预测模型,包括105种单一饲料总能(GE)、35套消化能(DE)、33套代谢能(ME)、45套净能(NE)及其他132套养分预测模型。通过对预测模型的长期验证与广泛应用,预测精度高达93%以上,年节省养分检测费用达1200万元以上,全面实现了饲料样本数据的升值应用;代表行业连续29年,在《中国饲料》杂志、《中国饲料数据库》及《国家动物科学数据共享分中心》2个门户网站,唯一发布《中国饲料成分及营养价值表》,为我国3700余家大中型饲料加工企业及养殖企业设计饲料配方解决了基础性数据支撑问题。建成了世界上饲料种类最丰富、数据产生最规范、数据类型最完整、数据贮存量最大、数据更新与发布时间最长的国家级行业基础性数据库,《中国饲料数据库》的建设与运行,全面支撑了我国饲料工业及养殖业的健康发展。

 

实现了家畜电子标识国产化

  突破卡脖子技术,实现了电子芯片国产化及标签产业化的重大突破,圆了畜牧智能制造走出去的梦想! 研究团队瞄准国际同类技术的发展态势,弯道超车,率先采用世界最先进的0.18μm芯片工艺技术,实现了在8inch的硅晶片面积上生产出4万枚RFID芯片,芯片成本降低60%,芯片应答工作电流(700nA)比进口低30%,应答灵敏度提高10%;基于自主芯片研制的家畜标签(工作频率134.2kHz)通过ISO11785:1996(E)验证和国家电子检测中心(NCTC)8项指标检验,各种标签的成本仅仅是进口同类产品的1/5~1/8;研发的阅读器符合ISO 11784(编码规则)及ISO 11785(数据传输接口)标准,并全部通过国际动物编码协会(ICAR)的ISO 24631-1及ISO 24631-3的性能检测及认证;创制的22种外挂式、注射式无源电子标签及阅读器,均获得江苏省高新技术产品认证。为家畜养殖的数字化监控提供必要的技术支撑。

 

自主创制的6大家畜智能饲喂设备

 

开启了我国家畜智能饲喂设备的国产化制造

  针对我国智能养殖设备空白及养殖劳动率低下的困境,二十年来研究团队从剖解国际上的VLOES、TEAM等智能饲喂设备入手,不断探索,反复调试与更新思路,结合机电控制及传感器技术、采食量动态模型及采食行为特性,创制了主要家畜精准饲喂控制技术、智能饲喂设备及配套关键装备共47种代次,基本填补了我国家畜智能饲喂领域的技术与设备空白。创制的7大核心智能饲喂设备,包括第2代种猪性能测定站,第4代及第5代母猪电子饲喂站,第2代产床母猪个体饲喂站,第3代保育猪粥料饲喂器,第2代育肥猪饲喂站及第2代奶牛个体精准饲喂站均通过国家认证检验检测委员会的检测,并实现了国产化和普及推广。

 

成果应用效果显著全面推动行业的科技进步

  该项目研究始于1990年,并从1995年开始逐步推广应用。饲料数据库及配方技术、智能装备、标识产品等,覆盖除澳门外的全国33个省市地区,包括饲料行业TOP10在内的3700余家企业;核心的标识产品出口到5大洲94个国家,成为我国少有的进入国际市场的家畜标识产品。成果应用可综合提高饲料转化率8%~15%,降低死淘率10%以上,减少劳动力成本30%以上,提高畜产品增值15%~50%,成功培育出2家高新技术企业,进一步增强了项目实施单位-温氏食品集团股份有限企业及北京大北农集团有限企业在行业内的领军地位。经新萄京娱乐手机版农业经济研究所评估:项目成果从1995年到2018年已经累计新增产值1275.09亿元,累计新增利税94.55亿元。

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