楼房式肉食综合体智能管理系统

张定安，李松范，赵兴华，张 宾，杜世泰，张学平，李 青，杨 静

(1.南阳市内乡县动物卫生监督所，河南 内乡 474350；2.南阳市内乡县动物疫病预防控制中心，河南 内乡 474350；3.南阳市内乡县瓦亭镇农业服务中心，河南 内乡 474350)

0 引言

非洲猪瘟疫情以来，随着国家一系列政策措施的出台，全国生猪繁育体系、生产屠宰加工体系等产业建设发生了重大变革，各类产业资源将快速整合，人工智能与行业大数据将进行深度挖掘与运用，我国生猪生产面临着千载难遇的机遇和挑战。“楼房式肉食产业综合体”这一全新概念迅速由理论名词变成现实。河南省南阳市内乡县楼房式肉食综合体的诞生，尤其是其饲料供应系统，预示着我国生猪产业大数据时代即将到来，基本确定现代畜牧业特别是生猪产业发展新走向[1-2]。

1 项目基本情况

1.1 项目概况

项目位于河南省南阳市内乡县湍东镇董堂村，占地180 hm2，总投资50亿元，计划建设养殖区、饲料厂、食品加工厂、屠宰厂、星级职工宿舍、无害化处理厂、有机肥厂和污水处理厂等多个区域。项目建成后，年产饲料72万t，年生猪出栏210万头，生猪屠宰、肉食品加工能力210万头。

1.2 养殖布局与建设

综合体养殖区域共7排，每排3栋，共21栋，采用钢筋混凝土框架结构建设，240砖外墙，屋面保温板+防水楼板，外墙和屋面考虑保温隔热。每区域管理30万头的生产规模，自上而下分别是母猪养殖区、配怀区、分娩区、保育舍和育肥舍，同时配备有隔离舍、后备舍等。每栋楼功能齐全，基础母猪群约为4 000头，即年产10万头的全线生猪生产场。采用周批次生产调度，同时根据需要种公猪站需配备有生产能力公猪160头/月，基本可保障综合体生产需要。受非洲猪瘟影响，各区域生物安全防疫，各区之间设置有必备的人物车辆消毒等防疫体系。楼房猪舍除了需注意平面的交叉防疫，还需重视垂直上下的防疫，增加电梯和楼梯，分别用于人员、进猪和出猪的上下。在饲料加工区和肉食加工区与之相配套的是物流园、公路港、铁路港和其他相关产业项目。该综合体楼房式养猪占地面积相当于平房猪场的1/4，投入成本稍高，为1.2万元/头，但由于使用年限不同，把土地成本、土建成本分摊，两者成本相当，但极大地节约了耕地，同时由于集中，更方便后期粪污治理和其他管理[1]。

2 项目设计

内乡县楼房肉食综合体项目以大数据应用集成为基础，开发出高度智能化的新型应用平台。从生猪饲料生产到猪肉产品生产，综合体各个环节和生猪各项生理指标都会得到有效监控。平台与设立和牧原集团总部大数据中心相连，能够与国内先进畜牧大数据平台合作，对生猪生产进行全方位指导，真正做到“云端”上的生猪养殖。

2.1 智能环控通风系统

通风系统采用垂直通风模式，并引入空气过滤、中央空调和集中除臭模式。整栋猪舍的废气通过烟囱收集到顶部，再通过中央除臭系统集中除臭，做到对排出的臭气适时监控。每两排之间，夏季采用隧道式通风，冬季采用管道通风模式。采用玻璃钢风机，配置围闭喷淋除臭系统，减少臭气扰民。智能环控通风系统可使废气集中处理排放，达到不扰民目的。

在猪舍内部采用牧原研制的空气全过滤的“三防智能猪舍”，全面推广高效空气过滤系统，在猪舍进风口设置三级空气过滤系统，在母猪猪舍全面推广布道空气过滤系统，前端过滤防疫病，后端过滤除臭、分解大分子物质，把空气中颗粒物浓度降下来，把臭气控制在几米范围内，从而实现防病、防臭和防非瘟的有机统一。

2.2 智能饲喂系统

综合体采用智能饲喂系统，由大数据控制中心控制气动送料系统，从饲料生产区输送到中转仓群，由气动送料系统送到猪舍料塔，料塔通过链盘输送到猪舍每个栏位。同时针对综合体生猪独特的生态环境(生猪就地生产、就地屠宰，避免了由于生猪长途跋涉所需的装猪、运猪、卸猪、恢复体能和宰前观察等系列过程，生猪饲养时只要达到生猪宰前状态即可)，可根据猪舍保洁、控温和控湿等方面生存环境，开发新的生猪营养配方，从小环境的改善和饲料配方的改进上减少水的使用量和生猪尿液的产生量，既减少生产成本，又控制了粪便产生，从而做到粪污减量化生产和源头控制[3]。

2.3 智能清粪系统

综合体清粪模式以机械刮粪和液泡粪为主，内部采用机器人清粪，一般配怀分娩舍、保育舍采用液泡粪，育肥舍采用V型刮粪。液泡粪粪沟深度1 m左右，为减少粪沟承重和防渗压力，排污高度达到300 mm会自动排走。粪污通过排粪罐进行3级分离，干粪制作有机肥，污水通过管道进入水处理区，再进入污水净化系统，进行重水回收利用[1，4]。

2.4 其他智能识别系统

综合体通过全区域5G覆盖智能化系统和应用平台对温控、供水、供暖、供电、养殖废弃物处理和猪人物周转等方面进行智能化管理，依靠AI音视频分析、无人驾驶、智能调度和设备互联等技术应用，通过大数据分析，进行AI图像估重、异常状态报警、猪群声音识别和机器人协同作业等智能化应用，如智能查情器、诱情机器人的运用，可实时监控母猪情况，提高配种效率和成功率，最终实现整个生产智能化。

2.5 智能中水回用系统

中水回用是将生活污水、生产废水集中处理后，达到一定标准回用于绿化浇灌、车辆冲洗和道路冲洗等，从而达到节约用水的目的，其出水水质达到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中城市杂用水类标准。处理后中水用于冲厕、道路清扫、消防、绿化和车辆冲洗等。

在生产中，中水回用技术比较成熟，经试验实测，养殖污水和屠宰加工废水经固液分离后通过管道输送至地埋式升流厌氧反应器进行高效厌氧发酵腐熟，产生的沼液经(AO)缺氧-好氧、沉淀、MBR超滤和消毒灭菌后可100%回用于猪舍喷淋降温、排风除臭、猪舍刷圈、场区绿化和场内消毒。

2.6 智能生猪屠宰加工系统

综合体根据自身需求，引进先进的生猪屠宰生产线，采用先进的智能屠宰管理系统。年屠宰生猪210万头肉食品的加工生产线，每天可将100车猪肉及猪肉产品销售到全国各地。

3 项目特点

3.1 设计布局板块化特征明显

板块化是综合体明显特征。公猪站、养殖区、饲料加工区、食品加工区、屠宰区、无害化处理厂、有机肥厂、污水处理厂、星级职工宿舍、生活区和行政办公区在设计布局上，都进行了严格科学的划分。人、猪、物、料等均有专用通道，每层楼之间生产管理严格区分，不存在交叉感染，类似独立猪场，各自管理、各自运行，又类似一个个生产车间，分工生产，密切协作。外围道路专用化并结构性区分洗消室及饲料道路、人员进场道路、出猪道路、物料通道和污水厂道路，为非洲猪瘟防控提供了坚实的物质基础和强大的保供给能力。

3.2 污染防治洁净化生产空前

综合体通过完备的智能环控通风系统、空气过滤系统、智能清粪系统、粪污处理系统、智能饲喂系统、智能除臭系统、智能中水回用系统、智能生猪屠宰加工系统、可使尿粪无水化有机肥处理、废气洁净化处理及有机物和垃圾物无害化处理，废气集中处理排放，可较好地避免养猪加工带来的环境污染问题，使整个综合体达到洁净化生产。通过尿粪无水化有机肥处理、废气(臭气)洁净化处理及有机物和垃圾物的无害化处理，最大程度避免了养猪生产、屠宰加工造成的水污染、大气污染和土地污染问题[5]。

3.3 疫病防控网格化管理空前

综合体最大的风险是疫病防控。板块化的布局、分层独立饲养、密集的洗消中心、众多的消毒通道、消毒室和各类机器人的操作都使疫病防控做到网格化管理，最大限度降低疫病感染风险。每层楼房形成一个独立的集约化养殖猪场，每层间具有独立性与封闭性，可避免人员、物资和猪只在高楼内各层间的交叉流动，每层猪舍形成独立封闭的生物防控系统，可有效阻断层与层之间疾病传播，避免老鼠、蚊蝇和鸟类等进入带来的疾病传播风险。机器人的使用不仅可以提高工作效率，而且可以确保养殖生物安全。此外，自繁培育式养殖也能够降低外引种带来的风险。综合体栋与栋、层与层、间与间之间完全独立设计，可更好阻断交叉感染，使疫病防控网格化管理做到了极致[5-6]。

3.4 食品安全全程化监管追溯

从运粮到调肉，全程可视化操作，可追溯管理，保障了“舌尖上的安全”，便于全程监管。每天发往全国各地的100车猪肉及猪肉产品全程曝光于监管人员眼下。食品安全问题一直备受关注，未来市场需求也会越来越趋向于“健康安全美味肉”，综合体的无臭无污染养殖环境和就地屠宰加工能够生产出更健康的“无抗肉”，同时智能系统的应用实现了肉食品从综合体到餐桌全过程数据的有效追溯，利于食品安全管控，让消费者吃肉更放心。人们吃进嘴里的每一块肉，综合体都做好了为它负责的准备，可随时监管、随时追溯[7]。

3.5 饲料管理精准化投入

通过牧原公司智能化平台饲料管理系统对饲料从原料采购、饲料加工、饲料运输和自动化饲喂全过程的控制和记录，有效保证了生猪饲料的质量和安全。在饲料配方上采用净能评估体系，与消化能评估体系、代谢能评估体系相比，能更准确地计算出动物的特定营养需求量。公司采用净能评估体系和真可消化氨基酸模式，精准衡量配方中有效蛋白质的含量，设计出最低蛋白日粮配方，提高了饲料的消化利用率，降低了饲料成本。同时采用阶段性营养配方技术，根据生猪类型及不同的生长阶段，制定了精准的营养标准，运用析因法对不同阶段猪群建立营养需要动态模型，研制了专门的饲料配方。通过对综合体生猪独特的生态环境，可根据猪舍保洁、控温和控湿等方面生存环境，开发新的生猪营养配方[8-9]。

4 项目建设必要性

4.1 内在要求

南阳市人大副主任、内乡县委书记李长江曾说“牧原楼房式生猪肉食综合体项目开工，标志着牧原集团全面融入内乡经济社会发展全局又开启了新起点，牧原集团已经成为驱动县域发展的主要力量之一，内乡进入了争当区域发展领跑者的新阶段。”这段话揭示了综合体项目对内乡县的重要意义。

2020年8月4日，牧原下游供应链企业管理研讨会在牧原集团南阳总部召开。内乡县县长杨曙光就如何助推牧原供应链、产业链和价值链进一步完善、提升；如何助推牧原数字化转型迈入更高水平，助力牧原向国际化迈进，进而带动县域经济高质量发展；如何打造畜牧物流供应链生态、大型物流如何借力供应链金融实现可持续发展等，和与会人员进行了广泛交流和沟通。杨曙光认为，供应链金融是县域治理的重大课题、民营企业面向未来的重大课题和产业转型升级的重大课题。牧原集团要通过加强下游农牧企业产业集聚，实现水平整合；要通过打造种养循环体系，建设生猪扩繁、育种、博物馆、职教园区和会展中心等，实现垂直整合；通过数字化、平台化和信息化，注重品牌传播，认真研究大数据营销，加强管理，提升服务，实现高速跨越发展。政府各职能部门要联合牧原加大下游企业招商力度，同时提供金融、财税、土地和水电等要素保障，聘请专家为肉食物流园功能分区提供智力支持。下一步工作中，以“数字化转型”为手段，以“内乡县打造全国生猪生产第一县战略目标”为契机，抓住发展机遇，加强供应链金融能力建设，强化数据驱动下的创新能力、服务能力和管理能力，帮助牧原迈进发展快车道，更好地服务县域经济发展。

2020年8月14日，内乡县签约设立县域经济高质量发展基金，拟定规模5.02亿元，拟重点围绕以牧原集团为代表的饲料加工、生猪养殖、屠宰加工、环保处理和“种养加”一系列生猪产业发展体系进行投资，并带动与之相配套的农牧装备、生态农业和公益事业等项目建设，实现强县与富民有机统一，经济发展与民生改善有机结合，助力实现内乡县域经济高质量发展。内乡县域经济高质量发展投资基金由省、市、县3级国有平台公司，携手牧原集团联动发起，将助推牧原集团由资本输入型企业向资本输出型平台企业发展，充分发挥金融赋能综合效益，对以牧原集团为核心的产业链企业，增加金融供给并发挥增值、扩散效应。一是将进一步创新县域发展模式，通过多方资本参与驱动，延伸上下游产业链，创新大农业市场研究+投行+投资的“3+模式”，整合集聚多方资源和智力，培育并发展壮大县域产业集群。二是将进一步丰富增添区域性金融高地新内涵、新动力。三是将进一步推动形成完善现代猪产业生态圈，通过基金等对牧原上下游产业链企业多元赋能培育，对产业链进行垂直整合和水平整合，加速其持续更新迭代新技术，提高其交易、生产和物流等效率，进一步充实完善县域现代猪产业生态圈。四是将进一步助力县域经济社会实现高质量发展，通过基金发展构建产业联盟带动机制，以种养循环、数字农业、撤村并点、高标准农田、田园综合体及运输合作社等项目为载体，进一步培育县域三产融合新生态，推动县域乡村全面振兴，推动县域经济社会实现高质量发展、县域治理“三起来”再上新台阶。

内乡县和牧原公司已形成水乳交融关系，政企深度融合，共谋发展大业。“牧原兴，则内乡兴”已成为当地领导共识，作为曾经的豫西南经济洼地，需要牧原这样的大企业投资，需要从传统的工业小县跨越到大数据时代，这得益于当地执政者敏锐的经济头脑和牧原公司的深水区探索。因此，综合体落地内乡,是内乡加快发展现代畜牧业、促进全县经济高质量发展的战略选择和必然要求[10]。

4.2 外在要求

改革开放以来，我国畜牧业快速发展，综合生产能力明显增强，但在当前全面建成小康社会的决胜阶段，畜牧业也进入了转型升级的关键期、爬坡期。当前，畜牧业发展呈现出3个显著变化。一是畜牧业发展总体质量还不高，在区域布局、生产结构和生态环保等方面不平衡、不充分问题仍然较多，产业发展亟待转型升级。二是有大批农民扩大养殖规模成为养殖大户，将畜牧生产由副业变为主业，而且有更多的社会业主投资兴办规模养殖场，将畜牧业变为资本聚集和充满竞争的全新领域。三是畜禽产品在国内市场均已经告别紧缺年代，和一般工业品一样由卖方市场转入买方市场。同时，随着人们生活水平的提高、恩格尔系数的不断降低，畜禽产品的价格弹性还将进一步弱化，这就要求有条件的地方必须发展现代畜牧业。从牧原的发展历程看，牧原大部分新技术都是在内乡先行试点而成的，时代要求现代畜牧业大踏步发展，外界环境及内在变化倒逼企业居安思危，因此在非洲猪瘟当下的国家政策机遇期，内乡和牧原抓住机会，发展现代生猪产业，做足上下游产业链，垂直整合资源，使综合体项目这一投资50亿元的项目仅用6 d时间落地内乡。国际市场畜产品的准入门槛越来越高，对生猪而言，传统的消费习惯和庞大的生产需求，要求快速发展现代化生猪产业，保证生猪产业安全。因此，内乡县楼房肉食产业综合体成为提高我国生猪生产现代化程度和生猪质量安全水平的标志事件，是生猪产业参与国际市场竞争、占据国内市场的紧迫要求，外在环境及日益激烈的畜产品国际竞争要求加快发展楼房式肉食产业综合体[10]。

5 项目建设创新性

5.1 我国生猪产业机械化成果的集中体现

党的十九大以来，党中央提出要以新的发展理念引领现代农业发展，大力推进农业结构性改革，加快转变农业发展方式，着力拉长农业这条“四化同步”的短腿，补齐农村这块全面小康的短板，不断开创农业农村发展新局面。加快发展现代畜牧业已经成为农业经济持续健康发展的战略选择和必然要求。内乡县楼房式肉食综合体的建设顺应了这一时代要求，牧原各项先进设施工艺在综合体集中运用，集中展现了我国生猪产业的生产标准化，成为“品种优良化、设施现代化、防疫规范化、粪污资源化、产品安全化”的转型升级示范，也成为我国生猪产业机械化水平的集中体现。项目可引导其他大型养殖场加快物联网、大数据等现代技术应用，不断提升智能化、信息化水平；引导中型养殖场逐步普及智能化环境控制、自动化喂料和机械化清粪等设施设备；引导小型养殖场和家庭牧场强化防疫和粪污处理等基础设施建设和制度建设。

5.2 我国生猪产业智能化运用的具体实践

随着我国生猪养殖标准化、机械化和信息化的快速发展，人工智能技术迅速向生猪养殖巨头企业渗透和应用。生猪生产智能化是指由人、养殖装备及生产管理构成的生猪产业体系的整体运转描述，既有社会智能化的共性，又有鲜明的行业特色。从养殖装备、管理平台和销售终端等多方位、全领域进行升级、换代和重塑，以形成人机一体、智能主导和云平台综合运用的生猪养殖新体系。随着以人工智能、生物基因、新材料和新能源等为代表的颠覆性前沿科学技术的快速发展，人类社会发展正在由信息化社会向智能化社会跃变，生猪生产智能化是生猪养殖信息化的继承和发展，是生猪产业机械化、信息化发展到一定水平的产物，必将引领生猪养殖革命潮流，成为当前生猪养殖的新方向，成为未来参与国内国际市场竞争的制高点。

内乡牧原肉食产业综合体项目不但实现了技术的创新和融合，更实现了生产模式的突破和升级，它改变了人们的思维视野，实现了养殖装备与人的物理脱离，实现高度融合。随着人工智能呈现出井喷式发展趋势，基于大数据、云计算等技术群，将促使人与养殖装备实现物理脱离，最终人机协同，实现养猪生产高度智能化、养殖管理决策精准化，在未来的竞争中立于不败之地。而上述成果的运用全部都是我国生猪产业智能化研究的最新成果，这得益于牧原和全国知名高校、科研机构如西湖大学的长期合作，使得牧原获得全国最先进的生猪产业智能化成果成为可能，因此综合体也自然而然成为我国生猪产业智能化运用的具体实践者和先行者，标志着我国生猪养殖智能化走向成熟，成为生猪产业智能化发展的新趋势和新方向。

5.3 我国生猪产业数字化经济的探索开始

相比于传统小数据，大数据特点就是Volume(大量)、Variety(多样)、Velocity(高速)和Value(价值)。它的最大价值在于通过从大量不相关的各种类型的数据中，挖掘出对未来趋势与模式预测分析有价值的数据，并通过机器学习方法、人工智能方法或数据挖掘方法深度分析，发现新规律和新知识，并运用于各个领域，从而最终达到改善社会治理、提高生产效率和推进科学研究的效果。在大数据时代，每个人都会享受到大数据所带来的便利。随着大数据和产业变革加速发展，信息技术和制造业融合成为实体经济转型的重要抓手。为此，国家提出了围绕加快推进产业数字化转型，培育新业态新模式的发展方向：培育面向工业、农业、交通和物流等领域的产业平台化发展生态，带动产业链上下游数字化转型；建立政府—金融机构—平台—中小微企业联动机制，帮助中小微企业“上云用数赋智”；打造跨越物理边界的“虚拟”产业园和产业集群，推动订单、产能和渠道等信息共享；发展基于新技术的“无人经济”，支持建设智能工厂，发展智慧农业，支持建设自动驾驶、自动装卸堆存和无人配送等技术应用基础设施。

鉴于此，内乡牧原肉食产业综合体项目建立了大数据分析中心，随后和内乡县政府合作建立了内乡县现代猪产业数字化供应链金融服务项目。项目通过数字化系统进行管理和服务，把政府各个部门的数据统一到一个平台，打造区域数据化，通过数据资源引领县域发展。通过生猪产业链数字化服务项目的建设，做实产业链基础，全面打通生猪产业链，形成稳健的产业生态链；经过创新引领、科技植入、数字驱动和金融赋能，提升生猪产业链价值，打造全国现代猪产业第1县。在此基础上，内乡县加快推进内乡数字化供应链金融建设，规划了“数字内乡”“云上内乡”基础建设项目，将会随着数字化金融的全面启动驱动整个县域发展数字化的进程。内乡县政府充分发挥金融撬动作用，不断丰富完善金融供应链，充分运用区块链技术，对生猪养殖龙头企业及上下游供应商提供金融链服务，先后开发出众多个性化的贷款产品，实行资金封闭运行，实现了核心企业、供应商和银行等多方共赢。依靠“龙头企业+园区平台+政务服务+金融服务”模式的独特优势，招商引资，吸引生猪养殖上游企业入驻。整合多方资源，建设农牧装备孵化园和产业园，形成了全国最完整的农牧装备产业集群，显著支撑了内乡县生猪产业持续做大做强。2020年4月以来，仅牧原集团供应链企业就有1 627家在内乡注册落户。目前，牧原集团生猪产业链数字化服务管理平台、内乡县农商银行生猪产业链金融服务平台、内乡县金融信用大数据平台3个大数据平台正在建设之中。在此基础上，牧原公司将从下游供应链品控管理、优化算法和大数据分析等方面，对生猪供应链内涵进行丰富和完善，并引领生猪产业链发展方向。牧原公司通过综合体实践，将成为我国生猪产业数字化经济的探索者，标志着生猪养殖大数据时代的来临，具有风向标意义。

6 结束语

通过对内乡县楼房式肉食综合体项目背景、建设情况、设计分析、智能化运用及其特点进行分析，初步揭示了内乡现代生猪产业新走向。内乡生猪产业已从要素驱动向创新驱动跨越，生猪生产已迈步向高质量方向发展，从而带动内乡经济快速提高，对全国来说，内乡县楼房式肉食综合体是我国生猪产业智能化运用的具体实践者和数字化经济的发端探索者。