智能农场综合管理系统方案

 

 

 

 

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1项目背景分析

1.1项目背景与环境分析

作为一项至关重要的基础民生议题，农牧业产业的发展历来受到党中央和国务院的深切关注与大力推动。近年来，针对这一领域，国家相继出台了一系列重大政策，并得到各级地方政府和相关部门的积极响应与扎实执行。持续强化的政策措施实施，显著提升了我国农牧业产业的发展水平，整体态势呈现出稳步提升且趋向稳定的良好局面。

响应国家、省及各地市对农牧业发展管理的明确规定，推进农牧产业信息化的全面、及时与精确发展，不仅是各级农牧行政管理部门实施科学公正管理的必要依据，更是支持重大决策制定的关键因素。为此，同步推进硬件设施、网络构建与基础软件的完善，强化农牧产业信息化建设和管理，构筑健全的质量管理体系，恰切契合国家产业政策导向，并亟需提升至重要议程，作为重点建设项目予以推进。

在十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出并制定了“互联网+”行动计划。2015年7月国务院出台《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》（以下简称意见），首次就“互联网+”行动计划的总体思路、发展目标和实施重点做了详细规划。其中“互联网+”现代农业这一概念也首次做了详细的解释。《意见》中指出：“利用互联网提升农业生产、经营、管理和服务水平，培育一批网络化、智能化、精细化的现代“种养加”生态农业新模式，形成示范带动效应，加快完善新型农业生产经营体系，培育多样化农业互联网管理服务模式，逐步建立农副产品、农资质量安全追溯体系，促进农业现代化水平明显提升。”，将互联网技术充分融合进农业生产、流通以及体系建设等方方面面中去，使农业现代化建设更好更快发展。

2017年3月15日，市政府印发了《“十三五”高原特色农牧业发展规划》，《规划》中指出：紧紧围绕精准扶贫精准脱贫这个大局，聚焦持续增加农牧民收入这个核心，突出富民产业培育这个重点，坚持农牧村改革这个根本动力，着力转变农牧业发展方式，着力做大做强特色优势产业，着力推动一二三产业融合发展，着力提高农牧业综合效益，夯实脱贫攻坚基础，努力为全面建成小康社会作出积极贡献，并着力就高原特色生态畜牧业发展提出以下几项重点任务：一是全力解决超载过牧，努力实现草畜平衡；二是加大良种繁育和种质保护力度，提升牲畜生产性能；三是突出专业化布局，推动产业化发展；四是加大草原生态环境保护力度；五是强化基础设施建设，提高畜牧业服务能力；六是加强饲草料基地建设，夯实畜牧业发展基础；七是加强草原动态监测，提高监测服务水平；八是培育新型农业经营主体，提升产业化水平；九是全面开展科技服务，提高农牧业科技含量。

2017年以来，致力于深化草畜平衡政策，成功削减了超载牲畜，从而显著强化了草原生态系统的保护。当前，畜牧业发展中生态与经济利益的协调成为关键挑战，亟待寻求兼顾养殖效益与生态效益的双重提升路径，推动畜牧业实施阶段性和结构性供给侧改革，目标在于构建现代草原畜牧业体系。这一转型的核心任务在于破解产业发展瓶颈，助力脱贫攻坚战略，并实现畜牧业在竞争中的战略飞跃，同时解决资源富余但未能带动民生改善、产量增长而效益不高、产品优质却价格不彰以及品牌知名度与实际价值不符等问题。  为此，我们采取了强化专业合作社和龙头企业的策略，着力提升产业的专业化、规模化和标准化水平，旨在构建一个集高效资源利用、高端产品质量、完整产业链条、显著附加值和可观农户收益于一体的智慧生态牧场新模式。这一举措全面推动高原特色生态畜牧业向高质量、高效益的转型升级进程。

1.2原则与设计理念

在智慧生态牧场实验园区建设项目初步设计中，其构建模式深受现有数据条件、既定应用基础以及现行管理框架的多元影响与限制。为了确保系统的可靠性、扩展性、稳定性、安全性、经济效益以及实际效能，并追求易用性与持久性目标，总体设计的核心原则如下所述。

1)进行高端化设计，采用技术先进性原则

本项目依托物联网技术、移动互联网策略、云计算与大数据手段，旨在确保系统在硬件、软件、技术实施及数据管理领域的前沿性，从而实现高效且优质的应用。同时，项目具备高度的可移植性和可复用性，有利于快速接纳并整合最新技术，持续保持系统的领先地位。

2)坚持平台化构建原则

本项目所依赖的系统平台建立在成熟的业务基础平台上，旨在通过此举简化建设流程，显著减少基础性搭建工作，从而有效地压缩项目执行周期，降低技术风险，确保项目的技术目标与功能需求得以顺利实现。

3)坚持高可靠设计原则

系统设计旨在自动化收集并整合各环节信息，确保信息的完整性和可靠性。面对突发情况，通过高效的应急响应机制，迅速进行故障修复，从而保护数据的完整性，防止重要数据丢失。系统运行以安全且高容错为核心，强调在构建过程中充分考虑系统的动态适应能力和错误恢复能力，以期在运行时表现出快速响应和恒定的可靠性。

4)坚持可扩展设计原则

在系统建设中，我们选用的硬件设备均具备高度的可扩展性。对于软件系统平台，我们严格遵循'高内聚、低耦合'的设计策略，通过接口模式来构建，旨在减少系统组件之间的关联度，从而增强系统的可扩展性。

在业务需求持续演变的背景下，本系统支持灵活的二次开发，能够基于现有应用系统扩展和增添功能，从而有效地削减二次开发所需的维护成本，确保系统的高效运行和适应性。

系统支持可扩展的消息传输，通过内置的消息扩展机制，确保了与内部系统的无缝对接以及与外部系统的高效通信。

5)坚持易用性设计原则

该系统以其一致且用户友好的定制化界面，展现出卓越的易用性和可操作性，使得用户能迅速上手并广泛推广。其设计充分考虑了用户体验，旨在最大限度地提升系统的易用性，使之简便易行。

6)坚持架构层次化设计原则

逻辑层次划分策略：子系统被细致地组织为多个独立单元，遵循明确的层级结构规则。其优势主要体现在：首先，分层设计能够有效地减少子系统之间的相互依赖，实现更为松散的耦合，有利于系统的构建、维护和持续改进；其次，它允许随着业务需求的动态变化，通过灵活的开发或配置调整来迅速适应新业务场景。

7)坚持资源可复用设计原则

在系统开发流程中，我们提倡代码复用，通过构建独立且可重用的组件库，优化代码架构，消除冗余。采取组件化设计策略，有效降低组件与系统整体结构之间的耦合度，从而增强组件在不同系统的复用价值。同时，通过系统分析，如深入需求分析和详细设计文档的评审，提炼出可供其他项目重复利用的内容，作为后续开发的重要输入资源。

8)坚持经济性原则

智慧牧场及其配套软硬件工程建设过程中，为最大程度降低政府的使用成本，提高资源使用效率，实现物理资源投资收益产出的效益最大化，在项目实施过程中应充分考虑网络、机房、服务器等基础设施的投资和使用效率，因此本项目在建设过程中应坚持经济性原则，由运营商提供云资源基础设施服务，农牧局通过租赁或购买服务的方式完成硬件环境的搭建。

9)坚持生态保护和产业扶贫原则

首先，我们强调生态环境保护与建设的同步推进。在提升生态环境建设强度的同时，务必贯彻保护优先、预防为主的方针，并辅以综合防治策略，彻底改变过去部分地区建设过程中屡遭破坏的被动状况。

二是在防治污染与生态环境保护中寻求均衡。需深入理解区域和流域环境问题间相互影响与关联，实施污染防治与生态环境保护的同步规划，力求将城乡污染防治与生态保护融为一体，致力于推动城乡环保的协同效应。

第三，强调综合平衡与科学决策，实现可持续开发。着重协调资源开采与环境保护的关系，坚守'在保护中开发利用，于开发中注重保护'的原则。经济活动务必遵循生态法则，确保短期目标与长远规划、局部利益与整体效益的和谐统一，坚决杜绝以牺牲生态环境为代价来追求暂时或局部的经济增长。

四、坚守‘开发者保护，破坏者修复，使用者付费’的原则。厘清生态环境保护的权利、责任与利益，充分利用法律等工具来确保生态环境的保护得以实施。

1.3参考标准与指导原则

我国农牧业的新纪元——物联网牧业革新工程 作为推动行业革新的关键举措，物联网牧业整合了科研、生产、加工及销售的全链条流程，依托现代工业化的生产模式，旨在提升畜牧业的效率，减少能源消耗，实现对畜牧业生产的精细化管理和操控。这种生产方式遵循严格的技术标准，巧妙结合暖棚与圈舍饲养与牧场放养策略，追求高效益的规模化集约化经营，支持周期性、全天候和跨季节的规模化生产。其设计策略深受以下要素的指导：

官方文献：《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》

《xx省“十三五”畜牧业发展规划》；

《xx省2017年畜禽健康养殖项目实施方案》；

《xx省“大美草原守护行动”实施方案》；

《xx省农牧厅关于开展“互联网+”特色产业扶贫专题调研的通知》：

xx政府《关于开展“上山下乡抓脱贫、敢死拼命奔小康”三年攻坚行动意见》；

信息安全技术等级保护基本要求》；

信息安全技术风险评估规范》；

信息安全技术系统等级保护定指南》；

-基于XML的数据交换格式设计指南》 的数据交换格式设计指南》；

国际标准化组织/国际电工委员会ISO/IEC 27001信息安全管理体系标准

国际标准化组织/国际电工委员会的信息安全管理体系标准：ISO/IEC 13335

信息技术系统间远程通信和信息交换高级数据链路控制(HDLC)规程》；

计算机软件需求规格说明规范》；

计算机软件测试文档编制规范》；

信息技术数据管理参考模型》；

信息处理数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定》；

计算机软件文档编制规范》；

信息安全技术数据库管理系统安全技术要求》：

《中国公众多媒体通信网网络管理规范》（YDN075-1998）

藏羊优质生产及疫病防治相关技术规程：

《DB62/T1601-200 牛羊养殖小区建设技术标准操作规程》

DB62/T490-2011 欧拉羊

DB62/T 1597-2007 甘加羊

DB62/T1351-2005：绿色食品标准下的藏羊饲养操作指南

《DB62/T2026-2011地区藏羊优良品种选育操作指南》

DB62/T2029-2011：《地区藏羊饲养优化与肥育操作指南》

DB62/T 2639-2016 藏羊寄生虫病防控技术操作指南

DB62/T2685-2016 羊链球菌病防控技术操作规程

DB62/T2686-2016 羊巴氏杆菌病防控技术操作指南

DB62/T 2687-2016 羊传染性脓疱防治技术操作规程

DB62/T2688-2016 羊附红细胞体病防控技术操作指南

DB62/T2691-2016绵羊衣原体病防控技术操作指南

DB62/T 2692-2016：《羊传染性胸膜肺炎防治技术操作指南》

1.4项目目标与具体内容

1.4.1项目实施目标

1.4.1.1业务目标

1)旨在优化政府部门的管理与服务水平，推进科学规划与决策。农牧部门将以该项目为契机，建设‘智慧生态牧场综合信息化服务平台’，并将园区智慧牧场作为示范基地，全面集成牧场的数据，包括土地资源、环境状况、设施配置、生产计划、养殖流程、检疫防疫以及销售订单等关键信息。通过实时监控和深度分析，该平台将提升政府主管部门对牧场运营的智能化管理水平。

2)致力于提升高原生态畜牧业的现代化生产管理效能，以期实现显著的产量与效益增长

通过实施设施环境监测与综合环境调控，我们致力于创造最适宜的牧场放牧和牲畜养殖生态环境，优化繁育周期，从而显著降低藏羊的疾病发病率。此举直接推动了牧场藏羊产量与经济效益的增长，进而对周边区域牧民的脱贫起到了积极的辐射带动作用。

3)致力于提升藏羊产品的质量安全标准，以确保消费者能够享有放心的食品与健康的生活方式。

借助智慧生态牧场物联网技术，我们实施对藏羊产品质量与安全的全程监控，构建了完善的畜产品质量追溯体系。通过透明展示畜牧业的繁育养殖环境和过程，强化了生产者与消费者的信任纽带。我们致力于为消费者提供高品质、安全的高端畜产品，从而让他们能够充分享受健康的生活方式。

4)致力于搭建智慧生态牧场与屠宰加工企业的高效销售渠道桥梁，有效破解牧场与企业面临的优质产品价格竞争难题，从而促进牧场、企业及广大牧民的收入增长。

农牧局牵头为接入“智慧生态牧场综合信息化服务平台”的智慧牧场和企业对接第三方的020农产品电子交易平台，采用直供直销的流通模式直供渠道商，实现畜产品的有效渠道销售，解决牧场及企业“质优价低”的问题，充分保障牧场与消费者的利益，同时也保障了畜产品从养殖到餐桌的安全。

1.4.1.2技术目标

系统需具备全面支持畜牧业生产的全流程功能，包括产前阶段，通过整合政府数据，为牧场和企业提供精准的生产计划制定与销售预测服务。

通过集成智慧生态牧场中的环境感知设备、无线宽带传输网络、智能决策服务技术和反馈控制技术装备，本项目致力于推进畜牧业物联网的应用，旨在达成监控预警、指挥决策及智能化养殖的效果。

产后020电商服务功能的关键要素包括：展示牧场安全畜产品的生产全程、支持在线预订、以及对产品订单组合的有效管理，旨在实现对高端畜产品质量安全的全程监控与可追溯性。

1.4.2项目实施细节

根据国家十三五规划与中央一号文件的明确倡导，政府着重支持农业科技信息化的提升，积极推动物联网在农村的应用，提出了“物联网赋能农业”的前瞻性构想。然而，传统的粗放型农业生产模式引发了资源的过度消耗和环境的负面影响。因此，如何借助现代农业技术，有序管理农产品生产并防止其对环境产生无序污染，已成为各级政府亟待应对的紧迫议题。

综上所述，智慧生态牧场物联网设备主要采用NBIoT与物联网5G通信方式进行数据远传与控制，其中NB设备均对接进入集团物联网连接管理云平台，并预留6G、量子通信等移动网络接入形式以满足未来的发展需求。而智慧生态牧场物联网云平台作为业务使能平台，主要实现现场传感器、小牧童（发情版与放牧版）、摄像头等终端设备的数据采集、远程控制及视频监控等功能。

通过在草场部署草场环境监测站，包含高精度NB传输环境站、摄像头、风光互补供电；每年卫星遥感拍摄，藏羊暖棚中部署NB氨气传感器、NB硫化氢传感器、NB三合一传感器（温湿度、二氧化碳与光照)、摄像头；给藏羊佩戴放牧定位版项圈；每个基地配署手持红外热成像仪；配置一套TMR饲喂记录采集器；即可集成“水土气、人草畜”等生态基础数据，建立“天、空、地”的一体化监测体系。结合牧草不同物候期所需的水肥条件，建立作物生长模型；围绕种、料、管、病四个方面，结合藏羊生长不同时期所需的饲养条件，建立藏羊生长模型：通过大数据分析，即可为牧场植物的适宜性、混播比例、种植技术及草种生产；为藏羊科学、健康、绿色、高效饲养提供指导数据。

依托现有传统养殖模式，我们致力于通过基础设施的革新提升与信息化系统的构建，旨在实现智慧生态牧场的智能化转型与优化。

1.5项目评估比较

1.5.1畜牧业的有利发展环境

1)政策导向与机遇分析 - 党的十九大和中央一号文件强调的"乡村振兴战略"与"供给侧结构性改革"，明确倡导"绿水青山就是金山银山"的绿色发展理念，将"产业兴旺"定位于乡村振兴的核心要务。2018年大数据产业峰会的举行，确立了我们迈向高端智慧生态牧场的发展路径。 - 我省物联网战略的实施，凭借科技创新，为提升畜牧业的监管、管理和服务质量，以及通过科技驱动高寒牧区的传统畜牧业向现代化转型，提供了关键的创新机遇。 - 基于"三变"改革的深化，我们得以构建生态大草原（生态大牧场）框架，着力塑造高原特色的高品质畜产品品牌，并借此拓展产业链，优化资源配置，直接惠及农牧民，积极推动一二三产业的深度整合与协同发展。

2)资源禀赋方面的有力条件。实验园区位于距玛县城20公里，有公路直通。草场属于草甸草原，平均海拔在3400米以上，是市里主要畜牧业基地之一。这里人口少面积大，草原却辽阔无际，是一处极为宝贵的自然旅游景区。为优良地方畜种欧拉羊等提供了优质的放牧环境。可以立足资源禀赋，拼质量、拼绿色、拼生态，充分挖掘和发挥特色优势、整合产业优势、做优做强全产业链条、推进产业融合，让农牧民充分享受产业兴旺的红利。

3)市场需求方面的有利条件。随着人民群众生活水平的提高和消费观念的转变及食品安全问题的凸显，追求无污染、安全、优质的绿色高端食品成为现实生活的需求，为开发绿色有机高端食品提供了广阔的消费市场。据WHO报告，在近30年感染人类的新发病中，75%是由动物源性病源体引起。在未来，绿色、高端、安全、有机食品无论在国内还是国外，市场潜力都十分巨大，是集经济、生态和社会效益于一体的特殊产业，有极大的发展空间和丰厚的市场效益。

4)科技创新方面的有利条件。物联网、大数据、云计算与传统畜牧业有机结合技术趋于成熟，基础服务、养殖信息、动物防疫、生产加工、物流、质检、防伪、溯源、营销等数据模块在农牧业发展中的应用更加完善。运用产品全程追溯、020、B2B和B2C营销模式技术成熟，通过各种网站、通讯运营商APP、自媒体等平台，将优特产品推向四面八方，吸引更多消费者选购高端有机安全的畜产品。

1.5.2畜牧业面临的限制条件

1)尽管多年治理已成功遏制了全县草原生态环境整体恶化的态势，但局部地区的草原退化问题依然严峻，亟待环境保护与修复。这一现状源自多方面因素，包括自然气候变化的挑战、牧业人口的增长以及牧民增收途径的相对单一。部分农牧户倾向于通过增加牲畜数量寻求经济收益，这种过度放牧导致了草地资源的滥用，使得局部草原的退化问题尤为显著。因此，草原生态保护与修复的任务依然面临着重大的挑战。

2)畜牧业生产方式粗放，牲畜品种退化严重。受传统文化影响，农牧民群众“靠天养畜”的生产观念根深蒂固，畜牧业生产难以从根本上摆脱“夏壮、秋肥、冬瘦、春死”的恶性循环。以家庭小畜群为主的饲养方式致使畜群近亲繁殖问题突出，牲畜品种退化严重，饲养周期长，季节性出栏不均衡。据监测，藏羊平均出栏为年以上，与上世纪70年代相比，欧拉羊个体活重平均降低16.7%，欧拉羊产肉量平均下降了18.3%。

3)科技人员创新力不强，科技成果转化率较低。畜牧业服务机构虽然健全，但高精尖的技术人才相对缺乏。基层畜牧兽医站工作人员不足，服务功能薄弱。现有专业技术人员掌握的技术知识比较陈旧，不能完全适应现代科学技术发展的需要。虽然通过多年的努力研究出了一批适用于生产实际的科研成果，但由于农牧村人口文化程度普遍较低，对新事物、新技术接受能力较弱，大部分成果仅停留于书面，得不到推广应用。“十二五”期间全国畜牧科技成果转化率已达40%，而仅为25%，比全国科技成果转化率低15个百分点。

4)畜牧业的数字信息化基础设施有待提升：龙头企业的辐射效应受限。尽管特色优势产品的潜力未被充分挖掘，数字信息网络的不足导致外界对‘高原、有机、绿色、健康’价值的认知存在局限，这在一定程度上制约了畜产品价格中高端形象的塑造。龙头企业在影响力和带动力方面存在短板，加工体系不完善，规模偏小，加工技术相对粗糙，活畜就地屠宰和深加工的比例仅占出栏总量的15%左右，大部分活畜依赖单一销售渠道，以低价初级产品形式外流。此外，品牌建设与营销策略的不足削弱了企业的市场竞争力，企业间过度的同质化竞争阻碍了形成独特品牌优势，从而制约了整个畜牧业产业的集约化和增值发展。

1.6项目实施的必要背景

1)作为关键战略，智慧生态牧场的构建对于决战脱贫攻坚具有显著效能。产业扶贫的长远价值不容忽视，其核心在于创新推动智慧型生态牧场的发展。此项目着重于传统畜牧业的现代化转型与质量提升，目标直指破解'农业不振、牧民贫困'的困境。智慧生态牧场建设被置于产业扶贫的前沿位置，依托政策支持、资源挖掘、产业培育、村企深度合作以及项目倾斜，有效地引导和集中人力、物力和财力资源，向贫困地区和贫困户集中，旨在深化企业与贫困牧民间的利益共享机制。同时，它鼓励农牧民更新生产和生活方式，积极投身于智慧生态牧场的建设，借助特色畜牧业的智能化和规模化发展，驱动贫困户实现大幅度收益增长。这一举措有力地支撑了精准减贫和全面小康社会的实现，全力以赴推进脱贫攻坚的纵深实施。

2)智慧生态牧场的建设作为县域经济发展的核心策略，践行智能生态牧业发展模式对于壮大县域经济具有决定性作用。草食畜牧业在县域经济中占据主导地位，2017年畜牧业的增值额达到21.7亿元（农牧业总产值为31亿元），占地区生产总值的15.89%。畜牧业的经营性收入依旧是推动全县农牧民收入增长的主要途径。依托丰富的自然资源，我们以'三变'改革为驱动，积极推动智慧生态牧场的全面发展，通过集成新一代物联网、互联网和信息化平台，实现生产、加工、销售、物流、电商、服务、旅游及金融等行业的深度融合。这将有助于充分挖掘畜牧资源潜力，培育优质产业基地，支持龙头企业的壮大，以及产业链的延伸。我们致力于打造'大草原、生态大牧场'等高端品牌形象，深化农牧业供给侧结构性改革，推动一二三产业的融合发展，逐步构建起资源高效利用、产品品质卓越、产业链健全、附加值显著、居民收益可观的良好局面。这样一种牧业突出、结构优化、因地制宜且协同推进的新型畜牧业县域经济发展模式，将成为引领和驱动县域经济振兴的重要力量。

3)智慧生态牧场的构建对于推动畜牧业向转型升级具有显著的紧迫性。当前，畜牧业发展中面临的最严峻挑战在于生态保护与农牧民收益之间的冲突。为实现草原美景的守护与畜牧业经济的同步增长，亟需探索优化的产业发展路径。通过设立示范点并积极引导乡村实践，智慧生态牧场旨在实质性地提升经济效益与生态效益，促使畜牧业资源得以高效、智慧、绿色且生态的可持续发展，从而引领畜牧业迈入创新、绿色、智慧和高效的新型发展阶段。

4)智能生态牧场的构建是确保畜产品质量安全的关键措施。它从基础源头着手，实现实时收集并上传科学养殖管理和全链条畜产品安全数据，实现了从牧场到餐桌的全程可视化追踪与可控追溯。为此，我们提供了消费者易于操作的正向追踪和逆向溯源服务。借助政府的信誉背书以及‘三品一标’认证，我们致力于维护消费者‘舌尖’上的食品安全。

1.7创新导向的战略规划

1.7.1创新与可持续发展的战略导向

智慧生态牧场作为智慧畜牧的重要分支，依托现代信息技术的深度应用，包括计算机与网络技术、物联网、3S技术、无线通信及无人机技术等，致力于推动传统畜牧业向信息化、可视化的智能转型。这是畜牧业发展的必然选择，也是农牧业跨越性发展的革新之举。以农牧村'三变'改革为契机，以生态化建设、社会化运作、科学化服务、信息化监管、精细化加工、品牌化营销、全程追溯和效益质量提升为核心策略，围绕特色畜种资源分布与畜牧业产业链布局，遵循'先试点后推广'的原则，构建'企业+合作社（基地）+农户'的社会化合作模式。我们注重龙头企业的引领、专业化生产的深化、利益联结机制的确立以及利益分配的公平，通过实施智慧生态牧场项目，整合草地监测与合理利用、智能放牧管理、标准化养殖、藏羊良种繁育、疾病防控、生长性能智能监控、智能饮水补饲及畜产品精深加工等关键技术，以此优化产业链全链条，创新营销模式，维护草畜平衡，促进一、二、三产业深度融合，致力于打造绿色高端畜产品，全力以赴推进智慧生态牧场的全面发展。

1.7.2新的策略方向

根据高原生态畜牧业生产和经济发展的实际需求，依托互联网+现代信息技术的创新应用，智慧生态牧场实验园区将以'生态化建设、社会化组织、科学化服务、信息化监管、精细化加工、品牌化营销、全程化追溯、质量化增效'为核心，致力于关键技术突破，包括天然草地的合理放牧管理、优质饲草基地建设、藏羊智能健康养殖、特色畜产品加工与全程追踪。此举旨在解决草原生态监管不足、过度放牧、品种退化、产品质量不高、生产方式落后、科技成果转化率低以及畜牧业产业化程度不高等问题，推动高寒牧区传统畜牧业的高效转型与减负。  同时，顺应扶贫攻坚、产业结构调整、乡村振兴、龙头企业发展及提升群众收入的战略导向，我们将加速'互联网+农业'模式的落地，以现代管理理念融入藏羊产业，构建集放牧养殖、休闲度假、文化创意与电商平台于一体的复合型畜牧业开发平台。这将带动传统畜牧业各环节向高端现代化升级，塑造以'藏羊文化'为核心的牧场品牌和旅游观光休闲地，构建智慧生态牧场、旅游观光与休闲度假的立体体系，最终实现区域内的畜产品增值、牧民增收和环境可持续发展。

1)通过生态化策略推动草原生态的持续优化。此建设策略强调遵循生态系统原则，融合现代科技成果，核心在于提倡自然放牧方式，同时在确保草原生态完整性的同时，引入气象、环境监测与视频监控设备，整合无人机、遥感技术（3S）、以及电子围栏系统，构建物联网架构，将无线传感器网络与藏羊佩戴的RFID电子标签紧密结合。主要实施包括动态草情监测、草畜平衡调控、天然草地割牧区域划分、草地改良项目以及鼠虫害防控预警体系的构建。通过对天然草地的合理利用和科学管理，实现全面的草场生态、环境监测（包括圈舍内外），并通过物联网实时上传至信息化服务平台。这使得消费者能够直观体验到绿色、生态、有机的畜牧业产品，从而达成畜牧业增长与草原生态保护的双重目标，实现双赢局面。

2)推动社会化组织的壮大，助力传统畜牧业向现代化转型。智慧生态牧场的构建在政府部门的指导下有序展开，依托技术支撑与政策倾斜，遵循'协商共建，责任共担，管理共享'的策略。我们采用'龙头企业引领，合作社（基地）与农户联动'的社会化运作模式，构建紧密的利益联结机制，特别注重将利益纽带直接惠及贫困人口。同步推进农牧村'三变'改革，致力于培育具备知识、技能和创新精神的新型经营主体，从而实现畜牧业全链条的协同发展。

3)依托科技力量强化科学服务体系，优化决策与服务效能。这一服务模式以信息化和高科技为核心，辅以科学决策导向，并融入智慧牧场农业保险，旨在保障智慧牧场的经济效益。其关键环节包括藏羊品种谱系的精确记录、高效繁殖育种策略（母畜核心群构建）、精细化分群管理、优质饲草资源的开发、动物疾病防控体系的建立以及环保无害化处理设施的建设。通过智能饮水系统、精确营养配方（PMR补饲）、自动化挤奶设备、精准体重监测等技术手段，实现藏羊养殖的智能化，避免近亲交配，提升生产效率，缩短养殖周期，加快出栏进程。  所有牧场数据将无缝连接至信息化服务平台，政府借此平台进行基于数据的科学决策，通过政策扶持、激励措施和技术支持，全方位地为农场、牧场和广大民众提供精准且科学的服务支持。

4)致力于提升信息化监管效能，构建智能化管理体系，运用前沿信息技术，整合计算机、物联网、3S技术及无线通信等手段，推动传统畜牧业向智慧转型。主要构建如下智慧生态牧场信息化服务平台：    1. 全域层面：涵盖养殖管理系统、政府监管体系、决策支持模块（领导驾驶舱）、展示窗口（宣传展厅）、质量追踪系统、综合服务平台、公众信息交流平台（微信公众平台）以及可视化管理平台。    2. 市（县）级层面：侧重于质量追踪系统、决策支持模块（领导驾驶舱）和监督管理中心，以及可视化管理平台的数据存储设施。    3. 牧场与企业层面：投资建设定制化的牧场养殖管理系统（牧场版）和企业质量追溯系统（企业版），以及数据采集系统。    4. 物联网技术在智慧生态牧场基地的应用：包括高清网络视频监控系统、环境智能传感器监测、自动化暖棚控制系统和定位追踪设备。    这一系列信息系统建设旨在实现畜产品全程透明追溯，为消费者提供线上线下购买的直观与安心体验。

5)提升精细化加工，挖掘畜牧产业资源潜力。精细化加工就是通过延伸畜产品开发及精细化加工产业链条来提高畜产品附加值和资源综合利用率。重点由龙头企业负责对藏羊肉产品进行精细化深加工，并开发利用藏羊骨、角、毛、皮等附属产品，进行工艺产品定制加工，提升附加值：对生产加工流程进行全程监控，将视频与信息化服务平台智能连接，使畜产品加工环节通过信息化平台实现可视化查看与监管；建设生鲜肉冷链仓储运输系统。通过以上技术工艺，挖掘畜牧产业资源潜力，拉伸拓展产业链条，实现畜产品向畜商品转化的目标。

6)提升品牌战略营销，拓展畜产品销售网络。此策略着重于构建品牌形象，包括产品命名、视觉标识、象征符号及包装设计，旨在赋予畜产品市场识别度和商业价值。我们致力于打造诸如‘大草原生态牧场’之类的有机品牌，专注于开发高品质畜产品。借助专业营销合作伙伴的力量，强化品牌包装和宣传攻势，弥补营销短板。通过多元化的营销路径，如文化旅游体验、线上线下合作购买、合同订购等方式，构建完善的营销体系。借助互联网、电视购物平台，以及社交媒体、国内外博览会如广交会、兰洽会和农展会等媒介，全方位推广特色畜产品，从而在全国范围内树立知名且享有盛誉的藏羊品牌形象。

7)构建消费者导向的全程品质保障体系，涵盖了养殖的精细化管理、饲料原料的严谨加工、严格的动物防疫与检疫程序，延伸至屠宰、加工、分销物流、品牌推广直至销售的各个环节。依托电子耳标、藏羊个体识别技术、可视化监控设备以及产品二维码，强化各阶段的质量控制，如智能化的动物养殖与产品追溯系统，通过智慧生态牧场的信息平台生成动物及其产品的唯一追溯编码。这一系统旨在实现便捷的溯查功能，确保生产过程中的详细记录、产品标识清晰、信息透明、流向可跟踪、紧急召回机制健全、责任分明、质量可控，从而全方位保障畜产品的安全与质量标准。

8)致力于质量优化与效益提升，确保畜牧业的可持续发展。通过综合建设，依托藏羊的天然特性、稀有价值与高营养价值，借助先进的信息化管理系统，着重围绕‘三品一标’策略，构建智能生态牧场的质量标准和技术规程，生产出具有高端品质和地方特色的藏羊肉产品。此举旨在提振全国消费者对藏羊肉的认可度和消费忠诚度，从而解决当前畜牧业中‘优质难定价’、‘产量增长收益不明显’的问题。在控制藏羊养殖规模的同时，切实追求质与量的双重提升，最终达成草原环境改善、企业盈利提升以及农牧民收入增加的多赢局面。

1.8项目设计涵盖内容与保障策略

1.8.1项目设计覆盖范围

本设计包含以下内容：

1)系统概况描述及本工程建设必要性分析

2)系统建设方案设计

3)设备选型及配置

4)工程实施步骤安排及方案设计

5)系统测试验收方案设计

6)工程概算编制

1.8.2健全的保障策略

1)确立主导，协同推进：各级地方政府需深刻领会'智慧生态牧场'在驱动乡村脱贫及畜牧业现代化进程中的关键作用。为此，应强化组织架构，组建'智慧生态牧场'建设项目指挥部，设立专门办公室，并吸纳农牧、发改、财政、国土、商务、金融、保险以及通信运营商等相关部门作为合作单位。各地需迅速制定实施方案，明确职责分工，各部门间紧密协作，上下一心，共同发挥智慧，运用创新思维、高效策略和实际行动，全力以赴推进智慧生态牧场的建设工作。

2)政府策略导向，市场化运营推进。各地市政府需协同规划智慧生态牧场的建设资金，全力保障相关工作的实施，构建以政府引领，龙头企业的协同，专业合作社、农户以及各类营销组织等多元参与的投入体系。优化不同利益方的合作关系，整合农业领域的各类资源，积极引导并支持智慧生态牧场的建设项目。政府部门需根据自身职责，制定相应的扶持政策，争取上级财政资金支持，从政策和资金层面为智慧牧场建设提供有力保障。同时，我们鼓励和倡导社会资本投入到智慧生态牧场的建设中，实现市场化的有效运作。  强化培训与创新，提升科技管理能力。应加大培训力度，提升牧场管理人员的整体科技管理水平，对关键生产环节的技术人员进行全面培训，特别是针对农牧民群体进行信息化服务平台的使用、APP操作及电商知识教育，使他们初步掌握智慧牧场的生产操作技能，转变传统观念，使其成为智慧生态牧场的实践者和经营者。结合新型职业农牧民培训和农村实用人才培训项目，特别聚焦基层农牧干部和新型经营主体，进行简单易懂的信息化技能培训，为智慧牧场的人才储备和智力支持奠定坚实基础。

2创新综合设计策略

2.1公司战略发展规划

1)构建畜牧业信息化管理体系：依托智慧生态牧场的建设，我们将打造一条集'科学的天然草地放牧管理-精准配置补饲饲草料（TMR）-智能化藏羊养殖-规范化动物疫病防控（涵盖疫病诊治与无害化处理）-精细化屠宰加工-产品质量追溯体系-线上线下融合营销（020模式）-市场化运营'于一体的完整产业链。这一过程中，将实现从牧场源头至餐桌的全程可视化监督。

2)致力于一二三产业的融合发展战略。推进产业基地建设，大力培育和支持龙头企业的成长，延伸产业价值链，提升产品附加值，发掘和凸显高原地区独特的优质资源。我们旨在打造'大草原，生态大牧场'的知名品牌。通过多元化的消费体验途径，如旅游观光、线上线下的认养以及合同协议购买，拓宽消费链，使消费者在认领、饲养、参与体验和直接购买等环节中获得多重收益。这将不断挖掘和释放农牧产业的潜在经济潜力。

3)助力产业精准扶贫纵深推进。通过实施智慧生态牧场建设，优化产业结构，推动传统畜牧业转型升级，激活各种经济组织活力，促进“三变”改革与智慧生态牧场深度融合，鼓励贫困户通过草场流转和藏羊入股等形式，力争每个贫困县每年新增1-2个带动脱贫能力强、辐射面广的龙头企业，到2020年基本实现龙头企业对特色产业合作社的全面辐射，让沉睡的资源活起来，闲散的资产聚起来，农牧民的腰包鼓起来。

4)致力于草原生态系统的高效保育策略：通过实施科学的天然草原管理，持续推动草畜平衡的实践，严谨设定牲畜适度放牧规模，构建特色鲜明的绿色低碳循环的畜牧业经济模式。这一系列举措旨在逐步恢复草原生态环境，确保畜牧业的可持续性发展。

2.2平台架构

图2.1展示了智慧生态牧场综合信息化服务平台的全局架构概览。本项目依托云计算技术构建核心框架，并融合移动互联网、物联网和大数据分析技术，以实现全方位的管理体系的构建与执行。

图2.1平台架构

系统由基础网络层、数据源层、数据模型层、平台层、展示层及用户层构成，致力于畜牧业的标准化、信息化与智能化进程；实现畜产品全链条质量追踪，即从牧场至餐桌。同时，通过与第三方020农产品电子商务平台的衔接，拓展了多元化的销售途径。项目的建设目标得以达成，这得益于对牧场智能化管理的提升、屠宰加工企业品牌形象的塑造，以及电子商务020销售模式的运用。

2.3深入探讨物联网的基本构建与设计

图2.2展示了智慧牧场物联网建设的全局架构图，通过集成NB-IoT、光纤以及5G等多元通信渠道，实现了各设备信号的无缝连接，确保监控数据的即时共享（已预先设计了与各加工厂平台的对接接口，特别关注于屠宰环节）

图2.2物联网架构

在养殖活动与草场管理中，依托温湿度传感器、气体监测探头、视频监控设备以及小型气象站等多元设备，构建了一套涵盖天地全方位的监控网络体系。这套系统实现了对草场生态环境、空间环境、暖棚圈舍内部环境及牧场广阔视野的实时监测与智能指挥。平台将收集到的数据整合后，无缝传输至云计算中心，为养殖过程、屠宰处理、加工流通、政府监管以及全程质量追踪各环节提供丰富数据支持，有力推动了生态牧场和高品质畜产品的产地打造。

2.4 高效网络设计

智慧生态畜牧采用三级架构设计，即市级平台、县级平台与牧场应用平台，均部署于云计算大数据中心的云平台。政府无需自行构建信息或数据机房，只需按月租赁云主机和云存储服务。实验园区的信息化硬件设备通过专用云专线与云平台实现数据交换，物联网设备则通过基站与云平台建立无缝连接通信。

我们通过互联网平台，为包括农牧局、县农牧林业局及牧场工作人员在内的广大用户提供便捷的信息收集服务，涵盖从个人电脑至移动终端的多元接入方式，并实现业务数据的深入分析与应用。

图2.3 网络架构图

 

针对藏羊牧场的升级与优化，目标在于实现生态平衡与草畜共生，提升藏羊品种质量。为此，我们建议构建一套集成化的设施，包括环境监测系统（涵盖草场生态）、暖棚监控系统、藏羊定位追踪系统、TMR饲料搅拌与自动化投喂设备，以及精确的称重系统。这些技术装备将实时为牧场和政府部门提供关键数据，如环境参数（气候、气象、水质）、温度、湿度控制，以及藏羊的移动轨迹、定位信息和体重管理。这套系统的应用将显著改善藏羊的生活环境，从而确保牧场能够源源不断地供应高品质藏羊，支撑本地藏羊肉市场以优良品质和高价位立足。

本项目智慧生态牧场实验园区的初步设计，定位于推进牧场信息化进程。通过物联网设备与视频监控等先进技术，集成并采集实验园区的环境数据，这些数据随后将被传输至智慧生态牧场的综合管理平台。此举旨在达成智能化管理与信息化建设的核心目标。

本次项目信息化建设内容包括：环境监测系统（草场气象站、暖棚环境监测)、GIS系统（草场虚拟电子围栏、项圈具备定位及健康

状况监测功能)、监控系统（球机、枪机、无人机）、养殖管理系统(身份监测系统、健康状况监测系统、静态信息采集闸道)、疫病检疫系统。

本项目旨在监控实验园区，计划配置总计十台摄像机，覆盖区域全面细致。

实验园区内设有一间展厅（监控室），内部配置了显示系统、网络交换机以及存储设备等一系列设施。特别地，我们选用的是两台56英寸拼接大屏作为本次的主要展示设备。

录像存储周期设定为三十日，采用网络硬盘录像设备进行储存，其硬盘总容量达到二十太字节(TB)。

图3.1实验园区卫星图

3.1.1 前端设计策略

图3.2标准化牧场示意图

本方案的牧场设计如下：

信息化提升的牧场设施：包括智能暖棚、饮水设备与精准气象监测站。智能化运营策略全面采用无人机巡检与动物定位项圈技术。

3.1.2高效环保监控体系

3.1.2.1 草场气象站及生态监测

3.1.2.1.1概述

图3.8实验园区气象站效果图

基础气候监控对于牧场至关重要，它为优化植被配置和科学水资源管理提供了决策支持。通过分析牧场的气候特性，能够确定适宜种植的植被类型；同时，密切关注土壤含水量变化的动态，有助于推动节水农业技术的研发与应用，从而提升水资源利用率，助力农业的可持续增长。

3.1.2.1.2气象站系统

农业环境监测小型自动气象站

依托于传感器物联网技术的小型自动气象站，用于农场环境的实时监测，我们开发了集成的牧场作物农情管理系统。该系统实现了对牧场生态环境的动态且高精度的监控。通过现代农业信息技术的应用，我们得以精确搜集草场信息，从而告别传统的经验种植模式，转而依赖详实的数据驱动决策。

牧场环境监测小型气象站采用小型一体化结构设计，外形美观、耐腐蚀、抗干扰，可长期工作于各种恶劣的室外环境。安装支架采用不锈钢轻金属材质，整体高度范围在之间；防护箱采用野外专业级金属防护箱，具有防水渗透功能。同时，气象站整体还采用了防雷、噪声抑止等多种抗干扰措施。

在硬件与软件构建上，该环境监测小型自动气象站匠心独运，融合了降额工程、电磁兼容策略以及野值滤除等多重可靠性保障技术。它专为野外严苛环境打造，表现出低能耗、卓越稳定性及高测量精度，实现无人值守的高效运行。实时监控功能覆盖牧场的温湿度、风速风向、降雨量、气压、光合辐射、蒸散发及土壤温湿度等诸多气象参数，满足精确气候环境监测的各类需求。

环境监测小型自动气象站

小型气象站具备的监测指标包括：气温、湿度、风速与风向、降雨量、气压、光强、土壤温度、土壤湿度，以及支持自定义的其他参数。

在牧场草场地界部署一套具备高精度NB-IoT传输功能的环境监测站，配合安装的红外高清智能球型摄像头（饮水点监控设备），旨在实现实时对气候与土壤状况的监控。这些数据将通过NB-IoT通信链路无缝传输至智慧生态牧场云端管理平台。

下图为小型气象站设备图：

图3.9小型气象站设备图

3.1.2.1.3 卫星遥感系统在草原生态监测中的应用

主要通过卫星遥感数据和地面接收站监测，并结合气象、土壤等数据，根据牧草不同物候期所需的水肥条件，建立作物生长模型，监测草情、分析诊断、为草场植被的类型、地上生物量、草场类型、草场退化状态及草场放牧制度提供指导数据。每年利用卫星遥感拍摄图片，结合影像分析模型，得出草原植被长势、草场载畜量状况以及草原退化、沙化情况。

利用卫星遥感数据与地面接收站的联合监测，为实验园区的草场植被分布、适宜性评估、退化趋势以及草场轮牧休耕策略制定提供科学依据。

卫星遥感系统：运用北斗卫星构建全面的矢量三维数字放牧地图，旨在实现实时的牧区环境监控与管理。依托北斗卫星影像技术为核心，我们专注于草原生态与畜牧分布的数字化动态监控体系的构建原理、运作流程以及大数据模型的探究。

图3.12草场退化示意图

3.1.2.2暖棚环境监测

3.1.2.2.1概述

智能传感器在养殖场暖棚（畜舍）内安装，用于实时监控二氧化碳、氨气、硫化氢浓度，以及空气温度、湿度、光照强度等环