原标题:淄博市大数据局新型智慧城市建设优秀案例推介:高青黑牛管家数字化平台

  随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,牛肉质量安全越来越受到人们的关注,为确保牛肉安全,建立从养牛场到消费者餐桌的全程可追溯系统是必须的,也是食品安全法的基本要求。随着消费升级,成本增加,竞争加剧等各种因素,高青县政府深刻意识到畜牧业原产地价值的基因,努力将独特的产地优势转变为品牌价值。“高青黑牛”作为国家地理标志商标、中国高端牛肉品牌、G20峰会国宴食材更应该有远见、有胆识、争上游,向上走,以北纬37度(高青)区域产地优势为依托,力争打造中国高端牛肉第一品牌。肉牛养殖关系着“高青黑牛”的未来,现代化的科学养殖管理手段在满足黑牛养殖融入消费的同时,需要更加关注黑牛本身的规范养殖措施建设。

  随着科学技术的不断发展和成熟,《高青黑牛智慧管家产业振兴平台》是以规范养殖系统及养殖溯源为基础,辅以二维码、摄像头、手机APP、监管显示屏等外设的综合性的智能管理系统。是体现高青黑牛智能化最具表现能力的建设项目之一,是数字化牧场建设基础工程和重要组成部分。它为保障高青黑牛牛肉的安全生产、品牌维护建立起一道安全保障。同时此系统还可以和智慧牧场系统、溯源追踪系统及在线销售系统联合使用,形成全范围的数字空间和共享环境,它的成败间接体现了畜牧养殖智能化的管理和信息化水平。

  《高青黑牛智慧管家产业振兴平台》基于SaaS云部署,具有部署灵活、简单易行、投资低廉等特点,同时系统提供了具有开放性、灵活性和扩充性的应用服务管理平台,可以将多个产品接入统一的一个平台,留足数据接口,极大地提高了使用方的管理水平、提升了其专业形象,是畜牧养殖管理与管理科学化、信息化、智能化的必要前提和基本途径。

  黑牛管家政府端:采用信息化的手段用于政府对牧场的生产、防疫、环保等起到监管的作用。此外,还包括银行、保险公司等对牛只信息的监控,通过政府统一的监管平台,解决银行贷款无法监管标的的难题,解决保险公司无法准确确定投保的哪一只牛的难题。黑牛管家防疫员端:防疫员下沉到各牧场,对牧场的防疫做监管和指导。解决纸质记录的各种弊端。

  黑牛管家牧场端:用于牧场的生产管理,记录牧场牛只信息和日常喂养信息,记录育肥信息和自动生成饲料转化率。解决手动记录导致的各种弊端。

  智慧防疫云平台:依托村级防疫员及畜牧兽医社会化服务组织,抓取防疫员信息、养殖场户信息、牲畜存栏动态、防疫信息,减轻村级防疫员工作量、提高数据统计工作效率。系统实现了电脑端与智能手机终端的无缝对接,降低了广大基层动物检疫人员工作量,提升了高青县动物卫生检疫监督工作效率。

  牧场环保云平台:主要解决牧场的粪污排放和废气利用无法使用信息化手段监管的问题。

  大数据平台:通过数据分析,实现科学喂养,增加产量。数字牧场平台:实现牧场的物联网化、自动化管理。可追溯云平台:防范假冒高青黑牛进入市场的监管措施,确保肉牛来源安全可靠、杜绝病害肉牛进入市场或以假冒高青黑牛等现象的发生。交易电商平台:解决牛只供需本地交易,解决生产资料本地交易。解决牛只供需交易和生产资料本地交易信息无法透明的难题。

  可行性和适应性原则,前瞻性和实用性原则,先进性和成熟性原则,完整性和集成性原则,开放性和标准性原则,可靠性和稳定性原则,安全性和保密性原则,可扩展性和易维护性原则。

  建立一个支撑平台对各企业业务系统提供支撑,冗余资源池能够对任意一个有需求的业务系统提供支援,提升资源复用能力。实现各系统间的安全隔离。为各单位应用人员提供统一登陆入口、实时数据抓取、集中展示及集中后台管理等服务系统。

  (1)使用二维码、RFID标签、NB-IoT等软件技术和物联网设备,建设“高青黑牛数字牧场”,使牧场的运营工作即时、精准、高效。提高养殖场的管理水平,增加养殖效益。同时,围绕高青黑牛的全产业链,利用AI人工智能、产业物联网、产业大数据技术,构建了高青黑牛全产业链的物联网系统。

  (2)基于SaaS云部署,具有部署灵活、简单易行、投资低廉等特点,同时系统提供了具有开放性、灵活性和扩充性的应用服务管理平台,可以将多个产品接入统一的一个平台,留足数据接口,极大地提高了使用方的管理水平、提升了其专业形象,是畜牧养殖管理与管理科学化、信息化、智能化的必要前提和基本途径。

  (3)基于SOA架构上的增量迭代系统,采用标准规范、跨数据库平台、面向服务、面向对象、组件化和多层架构等领先技术,保证软件的安全性、稳定性、扩展性、可维护性、设计传承性和高复用性,以便适应项目不断变化的需求而做出快速响应,保证系统的开发效率和质量。整个平台分成用户应用层、服务接口层、业务逻辑层、数据访问层和数据存储服务层多个层次。支持三层及集群式网络部署,实现了业务逻辑、数据存储和客户端界面的分离,兼顾C/S和B/S模式,保证了系统的高效、灵活与安全性。

  根据项目系统的作用来分,数据来源可分为管理信息、资源信息和实绩信息几种。

  (2)资源信息简单地说就是包括:人员、机器、材料、方法、环境等一切可利用实物的数字化编码、工艺规范、质量标准、检验标准等,为保证作业活动正确展开的所有数字化信息。

  (3)实绩信息主要包括:过程管理信息、维护管理信息、产品追踪溯源信息、执行分析信息。通过建立数字畜牧数据中心实现数据资源的有效融合、实现数据由分散管理到集中管理,这样可以解决数据分散存储的问题使数据源点唯一,避免数据多头维护;可以解决数据资源共享的问题,规范数据、大大减少数据接口;可以解决数据资源管理的问题,能够在确保数据安全的前提下对数据进行有效使用。

  平台共包括两大核心系统,涵盖了黑牛企业和养殖户的生产、流通、经营等多个环节,数据接入主体包括养殖场、屠宰加工企业等,通过互联网、物联网、大数据等信息化手段,实现科学养殖、规范养殖等。

  环境管理系统:环境控制、检测和报警。饮水监测系统:牛饮用水的水质监测、饮水量监测。投料管理系统:定时投料和投料计量。环保监测系统:关键环保指标监测。视频监控系统:视频监控和远程访问。智慧耳标系统:RFID高频电子耳标,统一的“高青黑牛eID”,牛群盘点,追踪溯源。

  (2)综合生产管理系统生产管理系统:生产数据录入(配种管理、妊娠管理、繁殖记录、转栏等关键环节数据录入)和生产任务管理(包括基于批次管理的转栏、免疫、用药、出栏等生产任务)

  物料管理系统:物料的采购、入库、领用、发放等关节管理。包括生产厂商设置、单位设置、库存管理、物品盘点、物品库存/过期提示。

  远程诊断系统:通过视频直播方式反映牧场疫病情况,专家远程给出诊断意见。药品免疫管理系统:综合生产管理系统和物料管理系统,管理牧场免疫程序设置、进行免疫提醒和用药休药情况及预警。食品安全追溯:综合生产管理系统和物料管理系统,追溯饲料、疫苗、药物、养殖过程和犊牛去向。生产数据分析系统:综合生产管理系统、投料管理系统和环境管理系统,计算存栏明细,给出存栏报表;只能分析出得配、妊娠检查、预产、淘汰等生产提示;进行生产效率分析,给出生产效率指标周报/月报;进行牛群、种牛饲养成本、销售毛利走势、胎龄结构、非生产天数、产犊情况、死亡率和配种分娩率等。牧场环保系统:粪污处理和利用、环境监控。智慧防疫系统:牧场日常的疫苗免疫,转栏和销售的检疫检验。

  平台是基于WEB服务的应用系统,随着应用的逐步推广,系统并发业务访问数量必将持续增长,这也将对服务器工作能力形成严峻考验。

  采用多服务器集群技术的核心问题是负载均衡,负载均衡能够将大量的并发访问请求合理地均分到集群内的各服务器上进行处理有效地避免了单一服务器数据流过大的问题,同时能够使各个服务器的资源得到均衡的使用。本项目将选择Nginx负载均衡技术。

  平台是基于互联网的多系统大集群应用,具备多终端、高并发(最高同时在线人)、海量数据等特点。在这种应用前提下,数据的存储和访问成为了系统设计的瓶颈问题,即使服务器在没有任何压力的情况下,某些复杂的查询操作都会非常缓慢,影响最终用户的体验;当数据量很大的时候,对数据库的装载与导出,备份与恢复,结构的调整,索引的调整等都会让数据库停止服务或者高负荷运转很长时间,影响数据库的可用性和易管理性。

  为满足平台系统的应用需求,平台采用分布式数据库设计。通过该设计,将存放在同一个数据库中的数据分散存放到多个数据库上,实现分布存储,通过路由规则访问特定的数据库,这样一来每次访问面对的就不是单台服务器了,而是一个服务器集群,这样就可以大幅降低单台服务器的负载压力,提高平台系统运行效率,保证系统运行稳定性。

  每次查询可以由多个机器上的CPU,I/O来共同负载,通过各节点并行处理数据来提高性能。

  任何一个数据库服务器出现故障后都不会影响系统的正常运行,数据库集群能提供不中断的服务。

  中间件宿主在数据库中的创新使集群变得更透明,数据库的管理成本,以及面向数据库的开发成本都最小化。

  建立基于B/S网络架构的牧场信息采集系统,能够实现智能生产管理、实时查看圈舍环境信息、报警显示、实时和历史趋势、统计分析等功能,满足生产过程监控需要。系统功能同时满足电脑端和手机端的操作需要,实现种牛场的生产管理的移动化办公,重点圈舍、个体的实时监控。

  利用门户技术、数据集成技术、应用集成技术等技术手段在养殖企业现有智能软硬件基础上建设生产管理平台。主要实现目标有:

  牧场生产管理主要采集、通讯、归档与生产流程监控、趋势分析与报警;实现生产管理数据的管理;实现数据统计分析计算;为未来其它功能组件、ERP等提供开放的数据通信接口。本系统由微信小程序和PC端后台管理系统构成。

  黑牛饲喂情况的统计离不开智能化饲喂设备的应用。集成现有设备终端,将该系统终端与生产管理平台进行无缝对接,实现每天的饲喂数据定时自动上传到生产管理系统。

  牧场提供监控视频集成接口,通过集成养殖场监控摄像头、录像机,实现实时手机终端查看养殖场生产情况等功能。

  牧场提供环境采集设备集成接口,通过集成温湿度、PM2.5、PM10等环境设备,实现牧场空间环境采集、报警显示、实时和历史趋势统计分析等功能。

  为牧场提供发情监测设备集成接口,集成母牛发情监测设备,通过项目建设实现“生产管理平台”与监测设备的无缝对接,实现发情数据的及时、自动上传。

  采用统一的支撑平台对业务系统提供支撑,冗余资源池能够对任意一个有需求的业务系统提供支援,提升资源复用能力。实现各系统间的安全隔离。本平台在数据和平台层进行数字畜牧基础数据和行业系统数据的汇聚与整合,将数字畜牧数据资源的存储、处理与服务进行优化。同时,集成涵盖通信、网络、计算机和行业ICT的多种能力资源,为应用层的数字畜牧融合应用提供全方位的能力支撑。公共支撑平台从业务系统获取其可以开放的行业数据库信息,并结合数字畜牧基础数据库,针对性地为数字畜牧行业监管提供对应的数据资源服务。同时,支撑平台也可以从各种具备ICT能力的系统如网络运营商、信息服务提供商、二次开发平台等获取其实现了开放的能力资源,以应用的实际需求为驱动,针对性地为各业务系统提供对应的能力开放服务。

  根据权限级别对辖区内防疫工作开展情况进行实时监视,管理人员可查看实时的防疫记录,实时防疫地图根据卫星地图查看防疫员实时位置,监测防疫工作动态。为提高一并监测的准确性和科学性,依据牧场疫病防控知识、专家经验,采用人工智能、GIS技术等相关技术,构建高青县牧场疫病监测预警系统,实现牛、猪等常见疫病的实时监测和预警。系统由服务器端和客户端组成。服务器端负责数据的汇总分析,有标准防疫程序、防疫作业记录、智能防疫提醒、疫病抗体抗原监测、无害化处理上报、防疫报告生成、用药治疗管理、药品库存管理、药品保质期预警、多发病预警、气象灾害预警等功能模块。手持机终端负责数据的实时采集和上传,保证了数据采集的准确性和及时性。系统满足防疫部门日常工作,也为监管部门疫情监测预警和应急指挥提供决策支持。

  防范假冒高青黑牛进入市场的监管措施,根据统一的数据管理中心,从冻精到犊牛、到牛只、再到肉制品,在数据层面建立统一完成闭环的数据体系。

  建立基于B/S网络架构的生产资料交易平台和肉制品交易平台,能够实现生产资料交易、牛只买卖、牛只供需发布、牛肉制品购买等功能。

  实时监控、管理养殖、总量增长等,随时可视化云监视,大数据采集分析出未来黑牛走势,在线高青黑牛养殖管理、溯源追踪

  建设从受精胚胎、牛犊出生到进入商超、在线销售流通的各个环节的一整套养殖管理、溯源追溯、产业运营等体系。

  当年投入,当年即可节省出投入的成本。每年投入成本都将减少,盈利逐年提升。

  对政府机构:通过黑牛管家系统,对全县畜牧产业的养殖规模有清晰的数据可查,为防疫监管和实施补贴提供了明确的数据支撑。实现了以政府为主导的产业兴县新业态。

  对牧场农户的保障:通过对牛只具体信息的统计和监管,实现对具体牛只的监控。为保险公司能够为牛只投保提供数据支持和明确的标的,保险公司有明确的标的符合风控要求,牧场也愿意投保并且养殖更多的畜禽,从而降低风险。同样,担保机构和银行也因为有明确的标的和数据支持,从而符合牧场的贷款风控条件,解决了牧场增加规模的资金难题。我县通过解决资金和保险保障等牧场重要的生产基础问题,牧场农户也解放思想、大胆招商引资,整个黑牛养殖产业已经同比增长30%。

  对消费者的保障:数字畜牧平台信息化管理不仅仅是生产管理的信息化、自动化系统。更是消费者终端食品安全保障的信息化系统。从牛只的出生到喂养、屠宰、包装,每一个环节都经过系统备案。由于市面上冠以“高青黑牛”的品牌较多,为了让消费者吃到真正放心的高青黑牛,消费者买到的牛肉产品可以追踪溯源,了解牛的喂养情况,从而买的放心,吃的放心。

  丰富数字经济业态,丰富产销衔接新业态,全县高青黑牛信息采集率达到100%,行业主管部门、银行、保险、龙头企业实现数据公建共享,服务效能显著提升。数字赋能高青黑牛产业进入快速发展阶段,2020年高青黑牛产值超10亿元。高青黑牛产业作为沿黄肉牛产业集群的重要组成部分,被农业农村部列入2021年国家级优势特色产业集群创建名单。一是打造直采生产基地,打通“供应链”。抢抓全国首个“盒马市”落户我市的机遇,建设优质畜产品直采生产基地,增强企业与平台的产销合作。新天地集团与阿里巴巴·盒马鲜生建立全面战略合作伙伴关系,纽澜地黑牛已成为盒马鲜生肉类第一品牌,借助阿里“新零售”模式,产品48小时内直达24个国内一线家盒马门店,实现了数字畜牧的裂变式、爆发式增长,2020年销售额同比增长300%。仅新天地黑牛一家企业带动全县1000余人从事高青黑牛屠宰、加工、销售、餐饮等行业,年人均工资收入5万余元。二是对接电商平台,畅通“销售链”。借助互联网平台,积极打造线上线下相融合的“新零售”体系,在线下销售基础上,与淘宝、京东、拼多多等平台合作,实现优质畜牧产品“上云触网”。目前,高青县蒙贝利富硒牛奶、齐鲁远航黑牛、得益牛奶昊然佳露鲜奶、一萌鲜奶等10余家畜牧养殖企业拓展“新零售”业务,线上销售带动销售额大幅跃升。三是强化品质管控,疏通“追溯链”。利用智能芯片链接自建追溯体系和数字监控平台,提升从生产到餐桌的全流程数字化溯源服务水平,真正解决消费者最关心的食品安全问题,保障畜产品优质优价。

  1.提高高青黑牛的知名度。本项目的顺利实施,有利于构建完整的高青黑牛产业链,有效解决并补充产业链中缺失的节点,提高产业整体活力。推动县域经济发展,起到产业兴县的样板作用。

  2.促进我县畜牧产业信息化转型。由传统的养殖户和规模养殖场到数字牧场的过渡,不仅规模养殖场能够实现科学养殖、科学育肥,养殖户也可以做到科学养殖、科学育肥。提高整体生产效率,形成新型数字畜牧产业群,为调整和振兴我国畜牧业作贡献。

  3.有利于新型畜牧行业人才的就业。传统畜牧养殖产业已经发展多年,大都是务农人员,很多年轻人不愿意从事畜牧行业,从近些年大学专业的开设即可得知。传统畜牧行业的转型和数字畜牧的发展离不开牧场建设的信息化、畜牧养殖的专业化,未来懂得专业畜牧兽医知识的人才必定会受到欢迎。

  1.坚持问题导向,注重实效。发展数字黑牛产业的目的是破解传统方式难以解决的问题,以数字技术赋能突破瓶颈、补齐短板,实现黑牛产业更高质量的发展。高青县聚焦政策精准落实难、农户申请补贴慢、畜产品质量溯源不准确等系统性问题通过平台数据筛选、网上补贴申领、一牛一码追溯等信息化、数字化手段有效破解,不断优化产业发展生态;聚焦饲养管理不精细、劳动力成本高等产业发展问题,加快推进数字牧场建设,推动数字技术与黑牛产业深度融合,提高管理效率和要素生产率,促进黑牛产业提质降本增效。

  2.坚持资源整合,数据共享。一是打造全要素“数据库”。应用物联网信息采集、大数据分析等信息技术,开发了“黑牛管家”APP、微信小程序等终端应用程序,为每头高青黑牛佩戴RFID耳标、北斗定位项圈等物联网设备,综合形成覆盖高青黑牛养殖、屠宰、加工、销售、社会服务的信息化服务平台,动态采集高青黑牛全生命周期、全环节信息,为养殖场户提供繁育改良信息存档、养殖场信息化运营、补贴网上申领、养殖利润核算、出栏信息发布等数字化服务。二是畅通信息“共享流”。完善信息共建共享体系,将银行、保险公司、社会化服务机构、屠宰加工企业等产业链关联主体430余家接入“黑牛管家”系统,相关主体既要录入各自业务信息,也可根据权限共享系统数据,协同配合,打破信息孤岛,实现相关板块间业务信息资源的共享和整合,进一步提升政务服务与社会化服务的效率与质量。比如,传统的畜禽养殖保险采集模式,保险公司需要现场逐头采集牛只信息,效率较低,使用“黑牛管家”服务系统后,保险公司可直接使用平台内牛只信息与耳标,只需现场抽查核验即可完成信息录入,保险服务时限压缩了90%以上。三是构筑精准服务“新场景”。拓展“黑牛管家”应用场景,把系统数据作为优惠政策落实的依据支撑,变“人找政策”为“政策找人”,实现优惠政策“一键直达”,精准解决优惠政策信息不对称、落实繁琐的问题。比如,我们对高青黑牛养殖规模50头以上的养殖场户开展贷款贴息补助,系统可直接筛选符合条件的养殖场户,并通过比对银行、保险数据核实补贴额度,实现对养殖场户的无形认证、免打扰服务。

  3.坚持龙头引领、品牌做强。龙头企业是农业品牌建设的关键,农业产业发展要有大品牌才能有大市场,有了大市场,产业才能有大效益,农民才能有大收益。高青县紧紧围绕农民增收这个核心,全力推进龙头企业发展,紧紧围绕新天地黑牛等龙头企业,聚焦企业发展所需,强化要素资源供给,“一企一策”精准帮扶企业,积极培育引领数字黑牛产业发展的领航企业,为高青农业做大做强增添新动能。

  ①使用RFID+二维码电子耳标可加强对牧场和牛只的监管。通过手持RFID扫描枪扫描,即可实时了解牧场牛只详细信息。通过扫描牛只二维码,便可对牛只进行喂养、育肥和防疫做记录,方便对饲料转化率、防疫效率等等做分析。

  ②使用RFID+二维码电子耳标还可提高牛肉等消费品的防伪。对于市场上售卖的高青黑牛肉制品,加入防伪二维码。消费者扫码便可了解牛肉的来龙去脉,让消费者买的放心、吃的放心。

  ③引进信息化系统为构建完整的高青黑牛产业链做基础支撑,同时能够提升高青黑牛的知名度。本项目的实施能够为高青黑牛建立完整的产业链做基础支持,补齐了产业短板,提高产业整体活力。推动县域经济发展,起到产业兴县的样板作用。

  ④引进信息化系统为畜牧产业信息化转型做基础支撑。由传统的养殖户和规模养殖场到数字牧场的过渡,通过信息化方式管理牧场,通过科学喂养和科学育肥。提高整体生产效率,形成新型数字畜牧产业群,为调整和振兴我国畜牧业作贡献。

  ⑤引进信息化系统为畜牧产业新型人才提供就业岗位。为很多年轻人学习专业畜牧兽医只是提供了未来保障。为更多的大学开设畜牧兽医专业提供数据依据。

  2.竞争优势:“数字畜牧平台-黑牛管家”对牧场管理做了更多的专业分析,让牧场管理在牧场生产养殖上更具竞争力。

  风险主要在项目实施过程中,由于经验不足、施工条件差或者其它不可抗拒因素等导致项目施工进度、项目质量受到影响,或者在项目运营过程中由于人才缺乏、运营和管理经验不足或管理不当等原因导致项目没有达到预期效果。

  在项目实施的过程中,应充分调研业务需求,进行全面的业务分析,满足具体需要,项目建设采用可扩展性原则,项目对未来业务需求的变更做了充分的考虑,在系统设计策略和系统架构设计中采用松耦合的设计原则,把系统的可扩展性放在重要地位。

  监管和防疫:由县畜牧渔业服务中心牵头制定防疫、补贴标准。并下发至各镇街的防疫员执行。各牧场按照标准配合防疫员执行。

  牧场生产:牧场从牛只对配种到出生、喂养、疫苗、消毒、屠宰全流程在APP中记录。同时可由APP自动生成生产计划,辅助饲养员喂养。

  牧场投保:牧场发起投保需求,保险公司接单后,到现场勘查牛只情况,使用RFID移动设备记录投保牛只后办理后续保单等工作。保险公司也可定期使用移动设备扫描牛只是否正常在栏。

  牧场贷款:牧场发起贷款需求,担保公司或者银行接单后,到现场勘查牛只情况,使用RFID移动设备记录贷款牛只后办理后续贷款和放款等工作。担保公司或银行也可定期使用移动设备扫描牛只是否正常在栏。

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