养鸡也能如此炫酷?阿里云MVP刘洪峰讲述IoT平台养鸡实践-阿里云开发者社区

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养鸡也能如此炫酷?阿里云MVP刘洪峰讲述IoT平台养鸡实践

简介: 本文整理自物联网IoT专场中叶帆科技CEO、阿里云MVP刘洪峰的精彩演讲,将和大家分享的是基于阿里云IoT平台科学养鸡的成功案例。

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2019阿里云峰会·上海开发者大会于7月24日盛大开幕,本次峰会与未来世界的开发者们分享开源大数据、IT基础设施云化、数据库、云原生、物联网等领域的技术干货,共同探讨前沿科技趋势。本文整理自物联网IoT专场中叶帆科技CEO、阿里云MVP刘洪峰的精彩演讲,将和大家分享的是基于阿里云IoT平台科学养鸡的成功案例。
物联网专场PPT下载
以下内容根据演讲视频以及PPT整理而成。

专家简介:刘洪峰,作为叶帆科技的CEO,至今仍然在坚持代码编写,并且从传感器、到硬件、到手机APP、再到云端,每个环节都非常深入。2001年开始做工控开发,也就是工业里面的开发,如雨具表等。之后从2009年开始做物联网开发,如医疗、养殖场管理,目前涉及的领域包括养鸡、消防、水处理和垃圾处理等。

叶帆科技最早做工控开发时,还没有阿里云的平台工具支持,因此做起来非常复杂,所有需要的东西都是一点一点搭建,整个过程非常耗时。另外,物联网本身的链条很长,传感器把数据采集完以后需要传到网关,从网关再到云端,到了云端需要做一些Web上用应用或者APP,这一整个长链条的应用如果自己来做非常复杂,自从有了阿里云物联网平台的一体化支持,数据收集完后传到阿里云平台即可,整个物联网链条工作的复杂性大大降低。

新的养殖形势

目前,养殖行业面临新的形势以及新“三座大山”,即非瘟、无抗和环保。
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相关部门也给出了新的产业标准(如下图所示)
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下图展示了截止到目前全国鸡场的分布情况,可以看出,山东有将近两万个鸡场,是鸡场数量最多的省份,其中菏泽是山东省鸡场数量最多的市。
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新的养殖理念

新的养殖形势和新的产业标准,催生了新的养殖理念和养殖模式。随着养殖场规模越来越大,标准棚越建投资越高,而原有的管理仍沿用传统的管理模式--按日历生产管理。这是极不适应现代生产方式的管理模式,只有利用物联网技术,基于海量数据的及时采集和计算,才能达到及时、精确的管理与服务,从而更加精准地满足用户的需求。
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新形势下的养殖场采用的是无抗工业化养殖场的理念,需要完成三个关键任务:
• 无抗饲料:标准是无抗生素原料、无超标重金属以及控制霉菌毒素;
• 无抗养殖:注重精准营养、精准的工业化关联、精准的实时数据分析以及无抗生素残留控制,保证全程物联网养殖云记录可追溯
• 粪污有机处理:标准是无药残、无臭化生物处理、无污水排放以及重金属达标。
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工厂化无抗养殖场系统的核心理念如下面两张图所示,在此不再赘述。
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新的养殖模式

叶帆科技以前涉及冶金、农业或者消防等其他领域,现在之所以关注养鸡场项目,是因为目前物联网的特色在传感器上可以体现地比较明显。传统的设备一般来自于国外,偏民用领域往往比较落后,国外几千万的养殖场很早就已经实现全部自动化,但是中国养殖场的自动化程度还不够高。有了阿里云IoT平台的支持和开发技术,成本得到大大降低,使得物联网养殖成为可能,养殖户只需要一部手机就可以很方便地了解养殖情况,同时还可以进行远程控制。
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通过下图可以简单看一下云帆科技的传感设备,它可以收集温度、湿度、负压、氧气、氨气、电表数据、水表数据等多种数据,采用的是物联网云、官、端相结合的模式。
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下图是云帆科技在养鸡场现场做的灯控,可以实时监控并可视化多种现场指标,如环境温度、湿度、光照轻度、二氧化碳、室内负压、PM2.5量以及日饮水量等。
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由于养殖场的鸡多数是基因鸡,和人类似,温度忽高忽低容易生病,所以温度指标控制好尤为重要。下图展示了叶帆科技实现的温度监控和管理,现场环境温度是好是坏一目了然。
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下面三张图分别是叶帆科技所实现的光照、水质和空气的监控和管理。
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叶帆科技大概做了三年多养殖领域的物联网开发,从过去不懂这个行业到目前成熟化和商业化。下面两张图分别展示了养殖场鸡舍的传感数据采集及评测和数据分析。其中,数据为决策提供依据,如采食量、饮水量及水料比及料肉比,通过实际料重比与标准对比,建立评测体系。整个过程中,阿里云IoT平台起到了很大的作用
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下图展示了物联网重构新养殖生态场景,以一个鸡舍为例,首先需要通过各种的传感器和探测设备对各种指标数据进行采集(如物联无线温度/湿度传感器、物联无线空气质量探测器、物联无线光照传感器),采集到的指标数据可以形成生产数据报表供管理者查看,同时数据可以实时传到云端,供服务专家和操作人员查看。服务专家可以根据APP统计数据,分析问题,并依据客户数量制定拜访策略;而操作人员可以根据上传的数据及时掌控场内情况并适时处理。
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之前的养殖是粗放型的,尤其是90年代的时候。但是现在提倡的是精细化养殖。科学的管理,可以带来成本的降低和效益的提升。如下图所示,对于肉鸡而言,降低1%的死淘率和0.1的料肉比的影响还是很大的;同样地,对于蛋鸡而言,降低料蛋比、提升产蛋率也可能有非常大的影响。此时,就需要物联网系统对各项指标进行监控。叶帆科技经过三年探索,进行物联网路线的选择,降本增效来打造高性价比系统。
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下图是叶帆科技基于阿里云IoT平台和软硬中间件打造的养殖物联网系统。刚开始的采集器是三合一的,到后来演变成七合一,再到后来的九合一,采集的指标包括温度、湿度、光照、二氧化碳等,所采集的指标数据通过阿里云IoT平台可以简单直接上云。叶帆科技和阿里合作时间比较长,合作期间内阿里云的效率一向很高。叶帆科技的需求很简单,易安装、易维护、易拓展,现场好安装和长期可靠性是叶帆科技使用阿里云IoT过程中比较满意的两点。
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叶帆科技在养殖物联网系统构建历程中面临两个主要的痛点问题:

1. 价格越来越低,需要连接的设备越来越多。从最初的单棚10~12万,到后续的6~7万,再到现在的1~3万(最基础的仅几千元),成本越来越低。从最初温度、湿度、光照、二氧化碳、PM2.5、氧气 、氨气的监控、到现在负压、水量、电量、禽重、蛋 重、料重、风机状态的采集和监控,需要采集的数据越来越多,要连接的设备也越来越多。报警模块(本地、远程)、水质处理、中控室、专家系统、溯源模块变得越来越不可缺少,哪个设备离线、怎么通过信息及时报警,也是面临的挑战问题之一。如果用传统的方法开发,一个项目少则开发半年,多则一年,时间越长,成本越高。
2. 数据采集量越来越大,多方对接的需求越来越多。由于设备安装量越来越大,对数据采集的实时性、并发性有了更高的要求;原有设备的对接需求越来越多;第三方合作公司,对生产、业务数据对接的需求越来越多。这都是叶帆科技遇到并尝试解决的痛点问题。

硬件组态:破解价格低,功能多难题

为解决前面提到的痛点问题,叶帆科技采用了“组态式架构”解决方案,简单来讲就像乐高搭积木一样组合各种不同类型的传感器和智能模块。主要包括网关+终端+采集器硬件组态和YFIOs+YFHMI+YFCloud软件组态。使用组态式架构的优点是可以降低开发、维护和实施的成本。
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组态式架构适用于解决硬件众多的问题,可应对多种数据采集和对接需求。不同于对效率敏感的行业,养鸡场对于效率要求不高,早一秒迟一秒影响不大,然而它对成本的要求非常高。近年来,传感器价格在逐渐下降,从原来国内市场的好几千降到几百。使用组态式架构简单配置组态即可,这是其可以降低开发、维护以及实施成本的原因。
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云端平台:突破并发大,对接难困局

为了应对并发量大、对接难的挑战问题,叶帆科技采用阿里云IoT云端平台,平台可以对接各种各样的传感器,开发者可以定义自己的产品,这一点非常符合物联网理念。具体实施过程中,叶帆科技在养殖场项目上直接采用阿里云云端一体化平台,所采集的数据定好ICA物模型后可以直接上云,事件、服务都通过阿里云IoT平台很方便实现,如什么时候应该加药、应该加什么药等。
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叶帆科技在养鸡场项目开发上使用了阿里云提供的IoT Studio一站式开发平台(如下图所示),大大降低了整体的开发成本。
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叶帆科技之所以如此坚持使用阿里云,是因为它提供了一整套丰富且不断完善的物联网体系(如下图所示),包括物联网开发平台、一站式开发平台、嵌入式OS AliOS Things和智慧大脑,这一系列产品可以帮助开发者打破企业边界,提高合作效率。
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