智慧畜牧业技术

编写突出学科交叉性和技术前沿性，彰显学科优势。

内容以畜牧生产实际为纲，助力复合应用型人才培养。

配套资源丰富，包括PPT 课件、微课视频等，供读者参考。

前 言

随着“互联网+”行动计划的不断深入，以物联网、大数据、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术，深度融合传统畜牧生产，推动了畜牧行业的生产方式变革。以数字化为基础的智慧畜牧生产模式应运而生，相对于传统畜牧业而言，智慧畜牧业生产更加智慧、服务更加精准、管理更加人性。“安吉共识”“北大仓行动”和“北京指南”先后奏响了新农科建设的“三部曲”，新农科人才培养进入了崭新的历史阶段。

“安吉共识”从宏观层面提出了要面向新农业、新乡村、新农民、新生态发展的理念，“北大仓行动”从中观层面推出了深化高等农林教育改革的“八大行动”，“北京指南”从微观层面实施新农科研究与改革实践的“百校千项”。新农科建设归根结底是进行复合应用型专业人才培养，人才培养的关键在于专业核心课程，而课程教材建设是基本保障。

随着畜牧生产规模化、自动化和智能化程度的不断提高，智慧畜牧业是行业发展的必经之路。目前，关于智慧畜牧业的高等教育教材十分匮乏，现代农业类的教材对智慧畜牧业只是浅尝辄止。本书积极响应国家“互联网+”畜牧业和新农科建设号召，将先进的信息技术深度融合到传统畜牧生产，依托农林类高校相关专业优势，打造具有学科交叉性、技术前沿性和引领示范性的新形态教材，助力现代化智慧畜牧生产和复合应用型人才的培养。

教材内容涵盖了草地资源监测、畜舍环境自动调节、现代畜牧生产、屠宰与分割信息化管理、物流运输监控、畜产品线上销售和食品安全追溯等畜牧生产的全过程，结合智慧畜牧生产的信息技术深度融合应用，主动求变、大胆创新，既开阔了学生的专业视野，又激发了学生知农、爱农的意识和建设新农村的热情，有助于复合应用型人才的培养。教材编写突出强调学科交叉性和技术前沿性，彰显学科专业优势，内容全部以畜牧生产实际为纲，通过文字、图片、视频等立体化表现形式，以技术探索兴趣驱动学生知识、能力和素质全面提升。

教材结合现代畜牧业生产中的数据自动化采集、数据网络传输、数据存储、数据分析和信息化管理，以及在大数据、云计算和人工智能等技术支持下实现的智慧化决策，内容包括智慧畜牧业概述、农业物联网、3S技术、网络技术、数据库技术、管理信息系统、人工智能与专家系统、畜产品电子商务、畜产品信息溯源。

第1章 智慧畜牧业概述。在简要介绍“互联网+”行动计划的基础上，详细讲解了智慧畜牧业由来及其核心技术应用，并围绕畜牧业发展动态剖析行业当下存在的问题，展望未来智慧畜牧业发展趋势。

第2章 农业物联网。首先介绍了农业物联网概念、框架和关键技术等相关知识，然后详细讲述了无线传感器、标签编码和RFID技术等信息采集和获取技术，并借助畜舍环境智能化调控应用、牧场智能环境监测、宠物犬只识别管理等案例，对应介绍了物联网框架设计和部署、无线传感网络构建和应用，以及RFID在现实生活中的应用。

第3章 3S技术。首先介绍了3S技术的概念、组成，然后分析了3S技术的工作原理，详细讲述了3S技术在智慧畜牧业中的应用，从RS获取多源信息，由GPS定位和导航，利用GIS进行数据综合处理分析，提供动态的畜牧业信息和丰富的图文图表，最终提出决策实施方案。

第4章 网络技术。主要介绍了互联网技术、无线传感器网络、移动通信网络、ZigBee无线网络等网络技术相关知识，并通过智慧畜牧生产中数据传输解决方案，讲述了网络技术在畜牧业生产中的具体应用。

第5章 数据库技术。首先介绍了数据库技术的相关概念，随后介绍了数据模型，并详细介绍了关系数据库，接着以羊群营养配方管理系统为例，结合关系数据库的应用介绍了数据库设计步骤，以及各阶段需要完成的基本任务，最后对畜牧业大数据的应用情况进行概括介绍。

第6章 管理信息系统。首先介绍了管理信息系统的特点、分类和组成结构，随后结合某企业羊群动态营养平衡系统的开发，重点介绍了管理信息系统的建设内容，包括管理信息系统的开发方法和系统规划、系统分析、系统设计、系统实施与维护等各个阶段的具体工作任务。

第7章 人工智能与专家系统。首先介绍了人工智能的基本概念，以及人工智能与大数据、机器学习与深度学习、语音识别与合成系统，然后结合人工智能在畜牧生产中的应用，详细介绍了农业机器人和专家系统等相关内容。

第8章 畜产品电子商务。在介绍电子商务基本知识的基础上，分析了畜产品电子商务的需求，并详细讲解了畜产品电子商务网站建设、维护和推广等内容。

第9章 畜产品信息溯源。在简要介绍信息溯源的基础上，深入分析畜产品信息溯源涉及到的关键技术，并以猪肉信息溯源为案例，详细讲述了生猪饲养、屠宰分割、冷链运输和商超销售的全程信息溯源。

本书采用纸质教材出版，每章内容都配套有课后练习、PPT课件、微课视频等多类型、立体化的教学资源，供读者参考。

本书由连卫民、张志明、王辉任主编，逯晖、张一帆、陈炎龙任副主编。连卫民、张志明负责统筹全书的逻辑框架，并对全书进行统稿和修订。张志明、王辉、陈炎龙、逯晖、张一帆负责教材全部章节的内容撰写、文字校正、参考文献整理和教材配套资源建设工作。

本书的出版得到了河南省“十四五”普通高等教育规划教材立项建设资助，在此表示衷心的感谢。同时，感谢河南牧业经济学院教务处、信息工程学院、能源与智能工程学院、动物科技学院、动物医药学院、食品与生物工程学院等部门对教材编写工作的大力支持。

虽然编者在编写过程中倾注了大量心血，但由于智慧畜牧业是一个日新月异、不断发展的新兴领域，许多理论与应用尚在探索和研究中，书中难免存在疏漏和不足，如有不当之处，恳请各位专家和读者批评指正。

编 者

2021年11月

前言

第1章　智慧畜牧业概述 1
1.1 “互联网+”行动计划 1
1.1.1 “互联网+”概述 1
1.1.2 “互联网+”与农业 2
1.1.3 “互联网+”与畜牧业 4
1.2 智慧畜牧业介绍 5
1.2.1 智慧畜牧业的由来 6
1.2.2 核心技术应用 7
1.3 智慧畜牧业的发展与展望 8
1.3.1 畜牧业的发展动态 8
1.3.2 当前存在的问题 9
1.3.3 智慧畜牧业展望 10
课后练习 11
第2章 农业物联网 13
2.1 农业物联网概述 13
2.1.1 农业物联网的基本概念 13
2.1.2 农业物联网框架 14
2.1.3 农业物联网的关键技术 15
2.1.4 畜舍环境智能化调控 17
2.2 无线传感器技术 18
2.2.1 无线传感器概述 19
2.2.2 常见无线传感器介绍 19
2.2.3 牧场智能环境监测系统 21
2.3 标签编码 22
2.3.1 条形码 22
2.3.2 二维码 24
2.3.3 RFID标签 25
2.3.4 畜产品标签编码应用 25
2.4 射频识别技术 27
2.4.1 RFID概述 27
2.4.2 RFID构成 28
2.4.3 RFID工作原理 29
2.4.4 宠物犬只识别管理 29
课后练习 31
第3章 3S技术 33
3.1 3S技术与畜牧业生产 33
3.2 地理信息系统 35
3.2.1 GIS概述 35
3.2.2 GIS的组成 36
3.2.3 草地资源监测系统 38
3.3 全球定位系统 40
3.3.1 GPS概述 40
3.3.2 GPS的组成 41
3.3.3 北斗卫星导航系统 42
3.3.4 畜产品冷链物流监控系统 46
3.4 遥感技术 47
3.4.1 RS概述 47
3.4.2 遥感技术系统 48
3.4.3 草原鼠虫害监测预警系统 50
课后练习 51
第4章 网络技术 53
4.1 互联网技术 53
4.1.1 互联网概述 53
4.1.2 网络传输介质 55
4.1.3 网络体系结构 57
4.1.4 IP地址与域名 58
4.1.5 局域网组建 60
4.2 无线传感器网络 61
4.2.1 WSN概述 61
4.2.2 WSN拓扑控制与覆盖技术 62
4.2.3 WSN通信与组网技术 63
4.2.4 WSN关键技术 65
4.3 移动通信网络 65
4.4 ZigBee无线网络 67
4.5 智慧畜牧生产数据传输 67
课后练习 69
第5章 数据库技术 70
5.1 数据库技术的基本概念 70
5.2 数据模型及分类 71
5.2.1 概念数据模型 72
5.2.2 逻辑数据模型 73
5.3 关系数据库 75
5.3.1 关系数据结构 75
5.3.2 关系完整性约束 76
5.3.3 关系代数 77
5.4 数据库设计 81
5.4.1 需求分析 81
5.4.2 概念结构设计 82
5.4.3 逻辑结构设计 84
5.4.4 物理结构设计 86
5.4.5 数据库的实施 90
5.4.6 数据库的运行与维护 90
5.5 畜牧业大数据的应用 91
5.5.1 畜牧业信息化中的大数据 91
5.5.2 畜牧业大数据技术的应用 92
课后练习 93
第6章 管理信息系统 95
6.1 管理信息系统概述 95
6.1.1 管理信息系统的特点 95
6.1.2 管理信息系统的分类 96
6.1.3 管理信息系统的结构 97
6.2 管理信息系统的建设 100
6.2.1 系统开发方法 101
6.2.2 系统规划 103
6.2.3 系统分析 107
6.2.4 系统设计 117
6.2.5 系统实施与运行管理 122
课后练习 126
第7章 人工智能与专家系统 128
7.1 人工智能 128
7.1.1 AI基本概念 128
7.1.2 AI与大数据 133
7.1.3 机器学习与深度学习 135
7.1.4 语音识别与合成系统 137
7.2 农业机器人 137
7.2.1 农业机器人概述 138
7.2.2 农业机器人的结构 138
7.2.3 农业机器人系统设计 139
7.2.4 现代化奶牛养殖设备应用 141
7.3 专家系统 142
7.3.1 专家系统概述 142
7.3.2 专家系统的基本结构 143
7.3.3 畜牧业专家系统应用 143
课后练习 144
第8章 畜产品电子商务 146
8.1 电子商务 146
8.1.1 电子商务概述 146
8.1.2 电子商务构成要素 147
8.1.3 电子商务分类 148
8.2 畜产品电子商务 149
8.2.1 畜产品电子商务概述 149
8.2.2 畜产品物流运输 151
8.3 畜牧企业网站建设 152
8.3.1 网站建设概述 152
8.3.2 网站建设流程 154
8.3.3 网站维护与推广 155
课后练习 156
第9章 畜产品信息溯源 158
9.1 信息溯源概述 158
9.1.1 信息溯源定义 158
9.1.2 信息溯源模型 159
9.1.3 信息溯源应用 159
9.2 信息溯源的关键技术 161
9.2.1 RFID技术 161
9.2.2 传感器 162
9.2.3 全球定位系统 163
9.2.4 视频采集 164
9.2.5 地理信息系统 164
9.3 猪肉信息溯源案例 165
9.3.1 养殖场数据管理 166
9.3.2 屠宰分割过程监控 169
9.3.3 运输过程监控 171
9.3.4 商超销售信息溯源 172
课后练习 173
参考文献 175

1. MySQL数据库应用项目化教程 [主编 代恒 王明超]
2. 基于双元制的建筑工程技术专业标准开发 [主编 李红立 徐小珊]
3. 风光水多能互补优化调度及风险分析研究 [刘为锋 郭旭宁 邢西刚 马彪 ]
4. 海洋水面船舶先进控制理论与方法 [祝贵兵 著]
5. 海绵城市雨水花园可持续发展设计研究 [何茜 著]
6. C语言程序设计实验教程 [张小刚 司春景]
7. 信息技术（微课版）（第二版） [徐江鸿　王　云　李清霞　罗学锋]
8. 大学生创新创业实践——外语类 [主编　王纯磊　袁　媛]
9. 自然拼读黄金法则（第二版） [李汉回　编著]
10. 应急管理体系建设的理论与实践探析 [张岩]
11. 大学生创新创业实践——信息类 [主编　陆超　袁静　秦玉龙]
12. Photoshop图像处理案例教程 [李清玲]
13. 智慧能源典型技术及应用 [主编　张斌　王锋]
14. 设计构成基础教程（第二版） [刘艳芳　王阳]
15. 系统架构设计师备考一本通（第二版） [倪奕文 王建平 编著]
16. 用英语讲中国热词（微课版） [白阳明　编著]
17. 信息系统监理师考试32小时通关 （第二版） [薛大龙]
18. 学前儿童教育戏剧活动指导 [主编　王一鸥　黄科]
19. 信息安全工程师考试32小时通关 [薛大龙]
20. 典型替代燃料的低温氧化反应动力学理论研究 [邢利利 著]
21. 电力施工企业内控合规实务操作手册 [白雪鹏　张　义　张海峰　编著]
22. 电气控制与PLC程序设计（第二版） [胡冠山]
23. 基于双元制的机电一体化技术专业、工业机器人技术专业标准开发 [主编 黄崇富 朱永丽 胡银全]
24. 职前教师职业伦理教育研究—以云南为例 [侯阿冰 著]
25. Java Web项目化设计实践教程 [邱云 曾陈萍]
26. 系统集成项目管理工程师5天修炼（第四版） [黄少年 刘毅 编著]
27. 中国通信工业协会教育专委会2023年会议论文集 [中国通信工业协会教育专委会]
28. 氧化石墨烯在页岩陶粒高强轻质混凝土中的应用研究 [洪晓江 著]
29. 应用型高校通识教育课程思政教学设计研究 [唐敬伟 江娜 著]
30. 系统集成项目管理工程师考试32小时通关（第二版） [薛大龙]