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。

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%。

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

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。

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。

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。

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

“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。

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。

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

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。

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。