畜牧業(yè)管理平臺搭建與數(shù)據(jù)挖掘

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摘要:基于紅河州高原特色畜牧業(yè)發(fā)展信息化管理平臺成功搭建和兩年有效運行，文章從數(shù)據(jù)收集的管理體制基礎、平臺開發(fā)基礎和日常管理制度等幾方面詳細介紹畜牧業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺的搭建，并從規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)采集、散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)采集、價格數(shù)據(jù)采集、臨時數(shù)據(jù)采集等幾方面介紹畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘利用，以及提取相關(guān)數(shù)據(jù)形成展示頁面的功能。

關(guān)鍵詞:畜牧業(yè)；大數(shù)據(jù)；采集；管理；挖掘

傳統(tǒng)畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的收集過程比較復雜，數(shù)據(jù)分散，無法長期保存和難以深入挖掘利用，信息孤島嚴重。以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)以及人工智能為代表的新一輪信息技術(shù)革命推動粗放式傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖向知識型、技術(shù)型、現(xiàn)代化的智慧畜牧養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，利用技術(shù)優(yōu)勢已成為驅(qū)動畜牧業(yè)快速發(fā)展的重要因素[1]。搭建一個有效的數(shù)據(jù)收集管理平臺，做到日常數(shù)據(jù)實時更新、填報數(shù)據(jù)實時審核、臨時數(shù)據(jù)快速增加模塊的數(shù)據(jù)采集管理平臺就很有必要。平臺搭建完成后的數(shù)據(jù)保存、管理和挖掘利用非常方便，能夠快速形成畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)中心。紅河哈尼族彝族自治州初步建設完成的“紅河州高原特色畜牧業(yè)發(fā)展信息化管理平臺”（以下簡稱平臺），在利用先進的信息化手段提高管理效率，縱向整合畜牧業(yè)州、縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村（企）四級數(shù)據(jù)，橫向整合豬、雞、牛、羊等各畜種養(yǎng)殖信息的基礎上，基本形成了全州畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)服務中心。

1畜牧業(yè)數(shù)據(jù)采集管理的基礎

1.1數(shù)據(jù)采集的體制基礎。紅河州按管理體制分為州、縣市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級業(yè)務管理部門，這三級管理部門組成了一套完整的、運轉(zhuǎn)正常的畜牧業(yè)管理體系，基于正常的體制配備，平臺按三級劃分初步建立了數(shù)據(jù)收集管理平臺的體制。州畜牧技術(shù)推廣部門負責州級管理并向下可查詢所有數(shù)據(jù)，13個縣市畜牧技術(shù)推廣部門各安排一個管理人員和若干個業(yè)務人員（賬號級別不同）管理本級和鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)設置一個管理人員和若干個業(yè)務人員管理鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)，從而形成三級聯(lián)動，每一級根據(jù)不同權(quán)限實時負責和掌握不同數(shù)據(jù)報表進度。1.2數(shù)據(jù)采集的平臺基礎。平臺設計全面采用了B/S結(jié)構(gòu)，主要邏輯功能在服務器端完成[2]。州、縣市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級畜牧管理部門用戶操作完全通過www瀏覽器實現(xiàn)，形成3-tier結(jié)構(gòu)[3]。全州一套平臺，程序維護開發(fā)全部由州級完成。在設計上，為了保證平臺運行的穩(wěn)定性和可擴充性，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設計，使用了友好的圖形圖像界面，最終實現(xiàn)所有管理操作網(wǎng)絡化，節(jié)約了大量后期開發(fā)和維護成本。同時采用了地理信息技術(shù)展示轄區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖場的分布，此設計基于主流WebGIS開源框架OpenLayers[4]開發(fā)，能夠展示所有養(yǎng)殖場地理位置分布、查看養(yǎng)殖場衛(wèi)星圖、瀏覽養(yǎng)殖場基本信息等。1.3數(shù)據(jù)采集的制度基礎。為了有效地收集和管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集實行“周五數(shù)據(jù)日”制度。每個周五為數(shù)據(jù)集中上報日，當天各級管理人員均在線上報、審核數(shù)據(jù)和管理維護日常養(yǎng)殖場的基本信息。同時，平臺實行進度跟蹤制度，每一級數(shù)據(jù)的填報進度自動計算更新率，各級按更新百分率進行跟蹤，有利于實時查看數(shù)據(jù)的更新進度。例如，州級規(guī)定所有養(yǎng)殖場基本數(shù)據(jù)最少一個季度更新一輪，那么在本季度的3個月中，每個月的更新率應該達到33.33%以上，否則會提醒相關(guān)管理員加強維護數(shù)據(jù)。

2畜牧業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘與利用

2.1規(guī)模養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的挖掘與利用。規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)主要包括了養(yǎng)殖場基本信息數(shù)據(jù)、存出欄數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)以及日常新增、注銷等。利用規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)，管理員可以隨時在平臺上分縣市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)查詢養(yǎng)殖場詳細信息[5]（包括數(shù)量、存出欄量、坐標位置、衛(wèi)星圖、畜禽標識代碼、養(yǎng)殖種類、建場信息、法人信息和糞污處理信息等）。同時，根據(jù)存出欄變化，利用模型可以很方便地分析管轄區(qū)域各月畜產(chǎn)品產(chǎn)量或糞污產(chǎn)生量等。例如根據(jù)模型，可以計算出某個地區(qū)蛋雞場產(chǎn)蛋量的數(shù)據(jù)或豬場的糞污產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，從而提前預估整體情況。如圖1所示，系統(tǒng)按照模型逐月自動計算出糞污產(chǎn)生量。2.2散養(yǎng)數(shù)據(jù)的挖掘與利用。平臺將散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)來源的基礎定為村委會一級，由各鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理人員統(tǒng)管錄入維護。采用先錄入底數(shù)，再根據(jù)日常春秋防疫、臨時普查等數(shù)據(jù)進行不斷校正，從而使散養(yǎng)數(shù)據(jù)不斷趨于準確。根據(jù)散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)，可以掌握各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同畜種飼養(yǎng)量的大小、進行全州排行和查看分布狀況。結(jié)合規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)，還可以計算出全域存出欄數(shù)量、規(guī)模養(yǎng)殖比重等。例如，根據(jù)紅河州散養(yǎng)戶數(shù)據(jù)和規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)，以單個畜禽品種規(guī)模養(yǎng)殖量/（規(guī)模養(yǎng)殖量+散養(yǎng)量）×100%，我們可以分畜種按存欄量和出欄量分別計算規(guī)模養(yǎng)殖比重。如圖2所示，系統(tǒng)按區(qū)域自動計算的規(guī)模養(yǎng)殖比重數(shù)據(jù)[6]。2.3價格數(shù)據(jù)的挖掘與利用。平臺報價信息嚴格采用“周五數(shù)據(jù)日”制度。每一個價格數(shù)據(jù)均由鄉(xiāng)鎮(zhèn)業(yè)務人員在周五前采集上報，可以逐年累積并隨時調(diào)用。能夠分周、月、季和年進行價格分析和曲線繪制，可自動進行同比和環(huán)比計算，可自動生成豬糧比曲線，甚至可以進行價格預警等。如圖3所示，系統(tǒng)根據(jù)報價信息自動生成每周的豬糧比曲線。2.4臨時增加數(shù)據(jù)的采集及挖掘。平臺模塊的增加非常方便，可以快速增加不同模塊應對不同需求。例如，當前是青貯飼料收貯的時期，可以增加青貯收貯模塊，分鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行青貯數(shù)據(jù)的收集匯總。在后一步的數(shù)據(jù)分析中，可以追蹤收貯進度，計算青貯量，分析青貯量與牛羊飼養(yǎng)量的關(guān)系等。如圖4所示，系統(tǒng)臨時增加青貯收集數(shù)據(jù)模塊。

3畜牧業(yè)展示平臺數(shù)據(jù)的提取

利用強大的后臺數(shù)據(jù)，可以整合形成多樣的運轉(zhuǎn)良好的畜牧業(yè)信息數(shù)據(jù)展示界面。例如本平臺附帶的展示大屏，采用了中間欄實時展示各規(guī)模養(yǎng)殖場的地理位置和衛(wèi)星圖像，方便分畜種或分行政區(qū)劃進行個別查看；左邊欄展示規(guī)模養(yǎng)殖場數(shù)量統(tǒng)計圖、區(qū)域分布圖和全州當月規(guī)模場存出欄實時數(shù)據(jù)；右邊欄展示畜禽行情、原料行情和產(chǎn)品行情。展示大屏的所有數(shù)據(jù)均來源于后臺端的數(shù)據(jù)采集和不斷更新，具有很強的時效性，如圖5所示。

4結(jié)束語

畜牧數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、跨平臺、跨系統(tǒng)的典型大數(shù)據(jù)特征，采用傳統(tǒng)技術(shù)手段處理這類數(shù)據(jù)非常困難，獨立分散的養(yǎng)殖戶更無法提供相應算力[7]。數(shù)據(jù)的獲取是對畜牧業(yè)中飼養(yǎng)管理、原料生產(chǎn)加工、疾病防疫、屠宰加工、運輸銷售等環(huán)節(jié)中各個過程特征數(shù)據(jù)的提取分析利用[8]。畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)的挖掘包括了軟件平臺的不斷開發(fā)完善、人員素質(zhì)的不斷提高、養(yǎng)殖前后端各環(huán)節(jié)硬件設施的不斷完善等，不可能一蹴而就，基礎的數(shù)據(jù)管理平臺必須先行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧行業(yè)的廣泛應用，已成為一個必然的選擇和畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律[9]。隨著養(yǎng)殖場各種傳感器布設、圖像采集、音視頻設備的安裝，規(guī)?；B(yǎng)殖場中以圖形、圖像、音頻、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的信息急劇增加，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)蘊藏的巨大價值將進一步被挖掘，從而步入精準飼喂、智能養(yǎng)殖、健康養(yǎng)殖階段，大大推動畜牧業(yè)發(fā)展。畜牧業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺搭建完善后，就可以結(jié)合目前比較成熟的豬場管理軟件對接養(yǎng)殖過程中的各種監(jiān)測設備（如溫濕度傳感器、光照傳感器、氨氣傳感器等），進一步為我州畜牧產(chǎn)業(yè)向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向發(fā)展奠定相關(guān)基礎。隨著平臺開發(fā)的不斷完善，數(shù)據(jù)的不斷下放，上報數(shù)據(jù)的工作不斷向鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級下沉，無形中會增加鄉(xiāng)鎮(zhèn)工作量。下一步可以將養(yǎng)殖場管理數(shù)據(jù)的采集上報推向企業(yè)，通過一定管理制度或激勵手段，推行養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)自主上報，各級管理人員的主要工作轉(zhuǎn)向監(jiān)督管理，從而減輕各鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)收集填報等工作負擔和帶動企業(yè)積極性。

目前，我州13個縣市138個鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜牧業(yè)數(shù)據(jù)做到了共用共享共展示，極大地提高了全州畜牧養(yǎng)殖業(yè)的管理水平、管理效率，降低了管理成本，為我州畜牧業(yè)管理信息化邁向更高臺階提供了堅強的支撐。但目前數(shù)據(jù)完全整合還存在一定困難[10]。隨著體制的不斷完善，將相關(guān)業(yè)務部門的數(shù)據(jù)進一步整合，例如將動物檢疫證區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)引入等[11]，從而形成良好、完整的畜牧業(yè)綜合管理平臺是有較大可能的。

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作者:張護 李志雄 龍彥蓉 陳永軍 趙天永 張俊 曹林 孔凡勇 王黎 單位:1.紅河州畜牧技術(shù)推廣站 2.蒙自市動物衛(wèi)生監(jiān)督所