新聞|案例

牛聯網:NB-IoT成就全能“小牧童”

2018-02-13 11:44:51 536

中國奶牛養殖產業正在向規模化、集約化、科技化方向發展。中國電信抓住機遇,以創新的牛聯網產品“小牧童”切入奶牛養殖市場,受到了廣泛關注,也帶來良好的經濟效益。


中國奶牛行業現狀

中國奶牛養殖產業具有發展潛力大、能力差距大兩個特點。

香蕉视频從奶牛存欄量看:中國的奶牛養殖規模經過十余年的持續增長,目前已經基本穩定,2015年中國奶牛存欄量為1469萬頭,位居印度、歐盟(27 國)和巴西之后,近五年復合增長率為0.5%。

香蕉视频從人均乳制品消耗量看:2016年,中國人均乳制品折合生鮮乳消費量為36.1千克,約為世界平均水平的三分之一,這與中國經濟發展水平嚴重不符,也顯示出中國乳制品消費需求的巨大潛力。

從奶牛單產和養殖水平看:中國奶牛年單產約6噸左右,在世界處于中等水平。相比之下,印度是典型的以散養模式養殖的國家,奶牛年單產量最低,僅1.22噸;以美日韓為代表的國家以圈養為主,奶牛年單產量均超過9噸。中國100頭以上奶牛牧場存欄比例為48%,而美國該比例超過80%。

奶牛體征監控是規模化養殖的關鍵

香蕉视频以中國廣泛養殖的荷斯坦奶牛為例,其出生14個月后進入體成熟和性成熟期,可以進行第一次配種;經過280天孕期產子后,進入300天的產奶期;頭胎牛在產后55天可以再次配種,二胎及二胎以上的牛產后50天可再次配種。奶牛每21天進入2天發情期,在此期間,可以對奶牛進行配種。

香蕉视频然而對于每頭奶牛而言,其個體生理周期具有差異性。奶牛場只有抓住奶牛的發情期成功配種,才能獲取最大收益。綜合考慮產奶量降低、產仔收益、牧場綜合成本等因素,漏配一個發情期則每頭奶牛損失效益約2000元。

當前,奶牛場大多通過獸醫人工檢查的方式,包括直腸檢查、行為觀察、尾根噴漆等,監控奶牛的發情狀況。但是,約65%的奶牛會在晚上9點至第二天凌晨4點發情,且不同奶牛發情表現規律不同,發情后最佳配種時間不固定,高產奶牛發情持續時間短,容易錯過。因此,人工檢查對奶牛發情檢出率低于75%,且需要獸醫值班巡查,勞動強度大,人力成本高。

對于錯過發情期的奶牛,部分奶牛場采取同期發情的手段,即給奶牛打激素針,三天后進行統一配種。這種方法的配種成功率比自然發情低9%,干擾奶牛生理周期,不僅因為激素殘留降低牛奶品質,而且損害奶牛健康,多次注射后會導致奶牛抵抗力降低,壽命縮短。

奶牛場要想提高規模化養殖的效益,就必須利用科技手段對奶牛進行體征監控。“智能牛項圈”應運而生,它能實時測量奶牛的運動狀態等體征數據,通過小基站(讀寫器)收集所有牛項圈監測數據,再通過3G或4G方式上傳至信息管理平臺。小基站與牛項圈通過ZigBee等短距離通信方式傳輸數據。奶牛信息管理平臺可對每頭奶牛體征數據進行大數據建模,從而全面掌握奶牛的健康狀況,比如判斷奶牛是否生病及具體生理周期等。飼養員通過分析數據,可對奶牛進行科學喂養,及時治療與配種。

相比人工檢查,智能項圈方案可以提高奶牛的發情檢出率和受胎率,節約配種成本,避免激素的負作用。但是,這一方案也存在不少問題。

香蕉视频安裝復雜:現場需要安裝小基站,并通過運營商網絡回傳,對人員技術水平要求高。

故障率高:牧場環境惡劣、供電條件差、SIM卡欠費等因素,導致系統可靠性低。

香蕉视频成本高企:中小牧場難以普及,大型牧場負擔重。

NB-IoT成就全能“小牧童”

為了開拓畜牧行業市場,2017年2月起,中國電信聯合華為和銀川奧特,通過解決方案與商業模式創新,推出基于NB-IoT的牛聯網產品“小牧童”,極大地改進了傳統奶牛監控系統。

技術方案

香蕉视频“小牧童”將智能項圈中的通信方式,由ZigBee替換為NB-IoT技術,項圈數據可直接通過NB-IoT網絡傳輸到中國電信物聯網開放平臺,然后進入部署在天翼云上的奶牛信息管理平臺。奶牛場管理層、飼養員、獸醫等通過網頁或手機客戶端,可以實時獲取奶牛體征信息。

香蕉视频作為中國電信集成的產品,“小牧童”由中國電信面向牧場進行銷售與服務。因此,端到端的可靠性保障是規模商用的重點。

功耗:因項圈需要終身佩戴,且奶牛場環境惡劣,終端要求IP65級防護,電池續航時間不能少于5年,項圈的MCU和傳感器都采用低功耗產品。在奶牛體征監控場景中,數據需要3小時上報一次,上報頻度遠高于智能抄表一天一次的頻率。增加電池,不僅增加成本,也增加了項圈重量,因此項圈對功耗的要求極為苛刻。

香蕉视频在解決方案設計中,除了開啟PSM等NB-IoT常規節電特性外,額外推動芯片、基站、核心網配合支持CDRX特性和RA特性。開啟CDRX特性后,使得項圈終端續航時間從5年延長到6年。開啟RA特性后,進一步延長到7年。

擁塞:大型奶牛場的奶牛數量動輒一兩萬頭,而項圈終端每天上報數據八次,因此多終端接入是非常常見的場景。在實驗室測試中發現,多個終端同時上報業務,會導致基站底噪抬升,無法接入。

在解決方案設計中,采用Backoff、Preamble參數優化等手段,提升了系統健壯性。終端側也通過錯峰機制,分散接入網絡上傳數據,更好地適配了NB-IoT網絡的特性。

“小牧童”當前已完成與中國電信物聯網開放平臺的對接,平臺支持芯片固件升級與設備MCU軟件升級、端到端快速故障定界、百萬級并發億級連接能力,這些都將保障產品的規模化發展。

商業設計方案

運營商要想在物聯網領域獲得更多收益,就不能只提供連接,還要提供連接管理平臺和應用使能平臺,同時引入合作伙伴的行業解決方案,即上層應用和終端,向行業客戶提供端到端的解決方案,從而獲取連接之上的溢價,并且提升客戶粘性。通過與運營商合作,合作伙伴可以基于應用使能平臺專注于行業應用開發,借助運營商覆蓋全國的渠道快速獲取用戶,并且分享獲得的收益。行業客戶無需具備IT能力,也可享受到物聯網業務帶來的效能提升。

“小牧童”產品的商業模式,就是按照上述模式來設計的,這使得中國電信的NB-IoT網絡、銷售渠道、客服能力等得到最大化應用,使其跨越賣管道、賣平臺的階段,直接賣服務,從行業旁觀者成為主導者,銷售收入比純粹管道銷售增加4-5倍,并且形成了中國電信自己的生態,為未來發展綠色食品溯源等各種新應用做好準備。

市場進展與展望

香蕉视频憑借良好的技術方案與商業模式設計,“小牧童”產品獲得了市場的熱烈追捧。2017年8月,中國電信寧夏分公司與寧夏上陵牧業股份有限公司簽約5萬套“小牧童”。9月,在中國電信集團副總經理陳忠岳的見證下,中國電信與內蒙古、山東、陜西、遼寧、寧夏等5省區牧業公司簽約126萬套“小牧童”。此外,該產品還得到了亞太、拉美等地運營商的廣泛關注,正在積極交流試點。

“小牧童”的應用不僅僅局限于奶牛養殖場。在家畜飼養行業,例如驢、馬、羊、豬等,都有利用技術手段監控動物健康、生理周期、位置等信息的需求,從而科學地縮短胎間距,提升繁殖效率。到2020年,全球需要連接的動物,樂觀估計將超過10億。

香蕉视频通過NB-IoT等ICT技術將動物連接起來,助力畜牧行業整體升級,實現科學飼養,不僅能提升行業效益,降低藥物使用率,同時也將提高畜牧產品的品質,必將迎來更為廣闊的發展前景。