智慧畜牧養(yǎng)殖云平臺產(chǎn)品解決方案

智慧畜牧養(yǎng)殖云平臺產(chǎn)品解決方案

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、 背景及需求分析 背景及需求分析畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀近些年來，隨著強農(nóng)惠農(nóng)政策的實施，畜牧業(yè)呈現(xiàn)出加快發(fā)展勢頭，畜牧業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化和區(qū)域化步伐加快。目前，畜牧業(yè)產(chǎn)值已占中國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的34%，畜牧業(yè)發(fā)展快的地區(qū)，畜牧業(yè)收入已占到農(nóng)民收入的40%以上。中國畜牧業(yè)在保障城鄉(xiāng)食品價格穩(wěn)定、促進農(nóng)民增收方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，許多地方畜牧業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，成為增加農(nóng)民收入的主要來源，一大批畜牧業(yè)優(yōu)秀品牌不斷涌現(xiàn)，為促進現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展作出了積極貢獻。痛點需求分析牧場管理混亂管理者無法實時掌握牲畜的生長環(huán)境及生長情況；科技支撐不足，無法實現(xiàn)牧場的自動化管理，大量人工成本投入，導(dǎo)致生產(chǎn)效率底下；牲畜放牧?xí)r無法了解每個牲畜的實時位置信息，導(dǎo)致可能丟失，造成經(jīng)濟損失。食品安全和銷售問題食品安全問題是重中之重，沒有對肉品、乳品生產(chǎn)、加工、運輸、銷售各環(huán)節(jié)有效的監(jiān)管手段，食品質(zhì)量無法保障；濫用藥物、抗生素、興奮劑等，導(dǎo)致藥物殘留在動物體內(nèi)，影響乳品、肉制品等食品質(zhì)量；銷售手段單一，銷售中間環(huán)節(jié)繁多，大部分利益被中間環(huán)節(jié)占據(jù)。無法及時預(yù)防疾病無法及時發(fā)現(xiàn)疫情，進行有效預(yù)防及治理，避免疫情大規(guī)模蔓延。無法保證及時繁殖牧場繁殖是牧場效益的重要保障，降低牲畜空懷天數(shù)、提高妊娠率可有效提高牧場效益、迅速擴大牧群規(guī)模、節(jié)約凍精消耗。建設(shè)意義因畜牧行業(yè)具有基數(shù)大、管理難等特點，建設(shè)智慧畜牧養(yǎng)殖云平臺，提供畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)底層的終端模組、網(wǎng)絡(luò)接入，中間層的設(shè)備管理、運營管理、通用使能、應(yīng)用使能及上層的應(yīng)用平臺（包括奶牛的發(fā)情監(jiān)測、產(chǎn)奶管理、養(yǎng)殖管理、定位管理、保險理賠等），運用物聯(lián)網(wǎng)手段實現(xiàn)牲畜的自動化管理，提供智慧畜牧業(yè)端到端的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可挺高主營業(yè)務(wù)的連接數(shù)量、提高畜牧業(yè)的精細(xì)化管理，能夠有效的為用戶節(jié)省人力、提高產(chǎn)奶量、提高效率，進而提高收入。平臺對牲畜活動和行為數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，通過平臺數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化畜牧行業(yè)流程管理；通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，輔助畜牧養(yǎng)殖，提升畜牧行業(yè)產(chǎn)值。具體實現(xiàn)如下：1.提供統(tǒng)一的終端接入方案平臺對接不同廠商的硬件設(shè)備、通信協(xié)議，為不同畜牧養(yǎng)殖業(yè)務(wù)類型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用終端提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入方案，極大降低了終端接入的難度和成本。2.提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)運行環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)平臺與傳統(tǒng)的應(yīng)用平臺相比，具有底層終端類型繁多、數(shù)量龐大、行業(yè)應(yīng)用復(fù)雜的特點，終端數(shù)量規(guī)模為百萬級甚至更高。物聯(lián)網(wǎng)平臺采集、處理、分析大量數(shù)據(jù)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供統(tǒng)一的運行環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高時效調(diào)度與處理，并保證數(shù)據(jù)的安全性、一致性。3.提供統(tǒng)一的安全管理和門戶支撐集成各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的認(rèn)證信息，提供統(tǒng)一的安全認(rèn)證；面向不同使用對象，通過門戶技術(shù)實現(xiàn)個性化服務(wù)，實現(xiàn)信息整合應(yīng)用。4.提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)交換對不同種類的終端及海量數(shù)據(jù)集中管理，并提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)輸入輸出，通過平臺連接各種業(yè)務(wù)相關(guān)的異構(gòu)系統(tǒng)、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)源，滿足系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享。解決了應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的信息孤島問題，數(shù)據(jù)平臺的統(tǒng)一性讓大數(shù)據(jù)分析成為可能。5.提供多場景應(yīng)用平臺環(huán)境支撐提供畜牧養(yǎng)殖多場景的應(yīng)用平臺環(huán)境支撐，包括環(huán)境監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)、移動定位系統(tǒng)、發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)、食品溯源系統(tǒng)等。解決方案系統(tǒng)架構(gòu)平臺總體架構(gòu)采用多層架構(gòu)，包括物聯(lián)網(wǎng)終端模組、網(wǎng)絡(luò)接入、連接管理平臺、通用使能平臺、應(yīng)用使能平臺及應(yīng)用平臺等，平臺采用時下主流的微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計，可在任何一個架構(gòu)層面根據(jù)實際需要進行快速開發(fā)及修改功能，對日后系統(tǒng)的升級改造提供良好的可擴展性。系統(tǒng)在各層之間的數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)多樣性，便于數(shù)據(jù)的共享和與其他系統(tǒng)的對接，為日后系統(tǒng)整合提供有利條件。智慧畜牧養(yǎng)殖云平臺產(chǎn)品功能智慧畜牧養(yǎng)殖云平臺主要由通用使能子系統(tǒng)、應(yīng)用使能子系統(tǒng)和運營管理子系統(tǒng)組成。通用使能子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要提供畜牧物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集功能，可對接不同廠商不同采集及傳輸協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，其中包括TCP、UDP、MQTT、COAP及HTTP等協(xié)議的設(shè)備接入功能，并將接入的設(shè)備進行分類，按分類后的結(jié)果對設(shè)備上傳數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)包解析，將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫，本功能點無前臺界面。數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備會話及報表以及設(shè)備數(shù)據(jù)狀態(tài)的管理。數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)使用人員是各企業(yè)自己的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理員，用戶只有在添加設(shè)備之后才能夠看到相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)的管理操作。設(shè)備管理設(shè)備管理實現(xiàn)對設(shè)備的添加、修改刪除、批量導(dǎo)入、批量導(dǎo)出等功能，后臺實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的更新（包含但不限于在線、離線、故障等狀態(tài)）。設(shè)備管理的目標(biāo)使用人員是各企業(yè)自己的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理員，用戶能用該模塊的前提是用戶已經(jīng)創(chuàng)建應(yīng)用，用戶只有在選定應(yīng)用之后才能為相應(yīng)的應(yīng)用添加設(shè)備。安全管理安全管理主要是為保證平臺的底層到應(yīng)用的全方位數(shù)據(jù)安全。在設(shè)備方面，平臺提供安全鏈接鑒權(quán)碼，設(shè)備在入網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)的時候，只有通過鑒權(quán)驗證之后才能夠正常進行鏈接通信；在用戶方面，平臺提供接入安全驗證，只有在經(jīng)過驗證之后的用戶才能夠正常訪問并使用平臺。規(guī)則引擎規(guī)則引擎實現(xiàn)功能點有：預(yù)警閾值設(shè)定，告警規(guī)則設(shè)定，報警觸發(fā)的項目管理以及報警聯(lián)動即報警后的下一步動作設(shè)定。規(guī)則引擎模塊主要完成設(shè)備報警規(guī)則的設(shè)定，主要分為兩種報警：一種是主動報警，即設(shè)備報文中包含報警信息字段；另一種是規(guī)則報警，即根據(jù)設(shè)備上報的數(shù)值觸發(fā)報警信息。應(yīng)用管理應(yīng)用管理模塊主要完成應(yīng)用的創(chuàng)建、修改、刪除；應(yīng)用租期的管理及應(yīng)用配額的校驗。應(yīng)用管理的目標(biāo)使用人員是各企業(yè)自己的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理員，用戶能用該模塊的前提是運營管理人員在運營管理子平臺中已經(jīng)為該用戶綁定項目并創(chuàng)建配額并且要求用戶在有效的使用期內(nèi)。能力開放能力開放模塊主要提供應(yīng)用使能層面的應(yīng)用使能能力，以API的形式提供用戶或者二次開發(fā)商的開發(fā)接口。應(yīng)用使能子系統(tǒng)應(yīng)用使能子系統(tǒng)主要實現(xiàn)奶牛的發(fā)情監(jiān)測、畜牧養(yǎng)殖管理、環(huán)境監(jiān)測、自動定位及視頻監(jiān)控等功能發(fā)情監(jiān)測通過分析設(shè)備數(shù)據(jù)判定牛只是否發(fā)情，發(fā)情后主動推送發(fā)情設(shè)備綁定的牛只信息到應(yīng)用系統(tǒng)。養(yǎng)殖管理牧場的牛只管理、人員管理、養(yǎng)殖管理等基礎(chǔ)信息的管理。環(huán)境監(jiān)測對牧場及牧舍的環(huán)境進行監(jiān)測，包括空氣溫濕度，光照強度、CO2濃度、氨氣濃度、硫化物濃度等，并可對風(fēng)機、遮陽幕、自動添水填料系統(tǒng)進行自動化控制。定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)，采集牛只的定位數(shù)據(jù)，省去上層應(yīng)用的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作；視頻整合統(tǒng)一主流視頻廠商?？?、大華、宇視主流國標(biāo)的前端攝像機的碼流，將各種碼流進行統(tǒng)一轉(zhuǎn)碼，將轉(zhuǎn)碼數(shù)據(jù)提供給上層應(yīng)用，做到應(yīng)用系統(tǒng)對視頻設(shè)備的無感知。應(yīng)用使能為上層用戶提供統(tǒng)一api接口，驗證用戶請求信息。包括發(fā)情監(jiān)測能力、環(huán)境監(jiān)測能力、養(yǎng)殖管理能力、位置服務(wù)能力及視頻整合能力等。運營管理子系統(tǒng)運營管理運營管理模塊主要實現(xiàn)運營管理過程中的合同管理、設(shè)備廠商的管理、設(shè)備到物聯(lián)網(wǎng)卡的綁定、各項目中的設(shè)備配額管理、設(shè)備出廠后的導(dǎo)入功能。只有在運營管理中導(dǎo)入的設(shè)備才認(rèn)為是有效設(shè)備，用戶在添加設(shè)備的時候需要驗證，驗證是在運營管理平臺添加的設(shè)備之后才能夠被綁定到牛只。同時運營管理平臺計算各項目或設(shè)備的運營計時，按時開通、按時關(guān)閉。平臺管理平臺管理實現(xiàn)對畜牧物聯(lián)網(wǎng)通用使能子平臺、畜牧物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使能子平臺、畜牧物聯(lián)網(wǎng)運營管理子平臺的基礎(chǔ)管理功能，包括統(tǒng)一的日志管理等非功能性平臺級管理。同時，還有設(shè)備的接入方式管理、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方式管理、設(shè)備操作系統(tǒng)管理等管理功能。用戶管理用戶管理主要完成對畜牧物聯(lián)網(wǎng)通用使能子平臺、畜牧物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使能子平臺、畜牧物聯(lián)網(wǎng)運營管理子平臺的用戶管理，包括角色管理、權(quán)限管理等。產(chǎn)品優(yōu)勢系統(tǒng)前端采用Vue.js可實現(xiàn)前后端分離，Vue.js是一套輕巧、高性能、可組件化的MVVM庫，是一套構(gòu)建用戶界面的漸進式框架。前端可快速迭代，快速響應(yīng)接入平臺租戶的前端頁面的各種定制需求。SpringCloud/SpringBoot：系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)采用單體式編碼方式很難實現(xiàn)的功能提供了模塊化的解決方案，單個服務(wù)很容易開發(fā)、理解和維護。1、服務(wù)靈活、易擴展，可根據(jù)接入設(shè)備數(shù)量平滑擴展服務(wù)數(shù)量。2、微服務(wù)架構(gòu)模式每個微服務(wù)獨立、業(yè)務(wù)簡單，易于代碼重構(gòu)和功能的持續(xù)升級。系統(tǒng)采用分庫分表技術(shù)--內(nèi)存數(shù)據(jù)庫radis、MongoDB及MySQL，提高數(shù)據(jù)吞吐能力及數(shù)據(jù)處理速度。系統(tǒng)采用Kafka消息中間件，kafka可有效提升物聯(lián)數(shù)據(jù)采集的吞吐量，通過集群以及緩存技術(shù)，可有效保證采集數(shù)據(jù)的低延遲和高吞吐量。應(yīng)用場景環(huán)境監(jiān)測：牧場及牧舍的氣象環(huán)境監(jiān)測，養(yǎng)殖人員可實時了解牲畜的生長環(huán)境信息；發(fā)情監(jiān)測：對奶牛的發(fā)情進行監(jiān)測，建立奶牛運動檔案，實時監(jiān)測奶牛的運動量，當(dāng)奶牛連續(xù)出現(xiàn)較大運動量，說明奶牛躁動，在妊娠期，立即發(fā)送短信至相關(guān)負(fù)責(zé)人。降低奶?？諔烟鞌?shù)、提高奶牛妊娠率、可有效提高牧場效益、迅速擴大牛群規(guī)模、節(jié)約凍精消耗，保證牧場效益。視頻監(jiān)控：養(yǎng)殖人員可遠(yuǎn)程實時查看牲畜的生長情況信息；養(yǎng)殖管理系統(tǒng)：為牧場的牛羊、人員等建立檔案，實現(xiàn)精細(xì)化的養(yǎng)殖管理；自動定位系統(tǒng)：對應(yīng)用于自動放牧的場景是，為牲畜實現(xiàn)自動定位，防止牲畜走失造成經(jīng)濟損失。商務(wù)模式與資費參考在商務(wù)模式方面，支持傳統(tǒng)ICT項目以及云服務(wù)租用兩種模式。ICT項目模式ICT項目操作的標(biāo)準(zhǔn)流程為：（1）我方與各級城市管理部門進行業(yè)務(wù)和技術(shù)交流，充分了解客戶業(yè)務(wù)需求，及時獲取項目信息；（2）根據(jù)客戶業(yè)務(wù)需求，提供定制化的智慧城市管理物聯(lián)網(wǎng)解決方案；（3）客戶組織資金，進行相關(guān)項目申報審批，并經(jīng)公開招標(biāo)后，我方中標(biāo)承接項目，負(fù)責(zé)項目建設(shè)實施。公有云服務(wù)租賃模式云服務(wù)租用模式根據(jù)用戶接入的設(shè)備數(shù)量、種類，是否需要對接、聯(lián)調(diào)測試等按實際情況收費，為用戶提供“共有云”服務(wù)。典型案例內(nèi)蒙古自治區(qū)x養(yǎng)殖合作社項目項目概述由于x合作社為用戶代養(yǎng)羊的需求，客戶需要遠(yuǎn)程查看羊的生長情況（通過視頻監(jiān)控的方式），羊的生長環(huán)境（牧舍、養(yǎng)殖場的空氣溫濕度、光照強度、有害氣體濃度等），羊的身體狀況（運動量、飲食信息、飲水信息、疾病信息等），所以需要借助物聯(lián)網(wǎng)的手段為養(yǎng)殖場建立科學(xué)的養(yǎng)殖管理方法及自動監(jiān)控設(shè)備及平臺。建設(shè)內(nèi)容包括：為1000只羊佩戴耳標(biāo)及項圈設(shè)備，實時監(jiān)控羊的身體狀態(tài)、運動量、疾病信息（通過對羊的飲食狀況進行分析）等，上傳至畜牧物聯(lián)網(wǎng)使能平臺；氣象環(huán)境監(jiān)測站：為3個羊舍每個