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自20世纪80年代以来,随着社会的发展,尤其是城镇化,我国人均粮食消耗量与畜产品消耗量发生了历史性的转折,食物结构发生了时代转型,粮食这个“主食”在食物中的比重不断下降,奶类等动物性食品的人均消费量持续增长,为适应我国人民饮食结构的变化,农业结构需随之相应调整和转型。近年来党中央、国务院已出台一系列政策支持我国农业结构转型优化和发展智慧农业。“草地农业是兼顾生态和生产、粮食和饲料,适应时代发展,迎接城乡统筹,面向全球经济一体化的新型农业系统;也是我国破解发展难题、优化农业结构的一个伟大转变。”奶业作为草地农业四个生产层之动物生产层和后生物生产层的重要组成部分,同时衔接植物生产层和前植物生产层,是一二三产业协调发展的战略性产业,奶业在整个草地农业发展中作为“火车头”起到了关键的带动作用。近年来,随着信息技术发展的加速,大数据已经成为一种新兴的战略资源,同物质、能量一样成为现代农业转型升级的重要动力。本研究在草地农业思想指导下,以奶业为切入点,进行草地农业大数据平台构建前期探索性研究,利用大数据采集ETL(Extract-Transform-Load)架构、大数据处理引擎Apache Flink、大数据存储和分析等技术构建了奶业大数据平台系统,将其部署应用在我国21个省的197个奶牛场,基于奶业大数据平台系统对我国奶牛关键生产性能现状进行了研究,研究取得的主要成果如下:1)针对奶业大数据平台系统构建需求和基于奶业大数据特性设计构建出了奶业大数据实时数据平台(DRTDP,Dairy Real-time Data Platform),实现了对奶业大数据平台系统中各种规模牧场的生产及奶业相关数据的实时高效采集、更新和管理。2)基于奶牛的生物学特性和生产管理实践构建了奶牛繁殖效率、牛群健康和产奶等关键生产性能评估模型,根据应用研究所得奶牛关键生产性能现状参数构建关键指标预警模型和奶牛生产管理分析决策模型,采用完全集成的方式将构建的模型在奶业大数据平台系统进行集成,构建出了“奶牛生产性能评估—预警—决策”一体化模型。3)采用Java SE Development Kit 1.8开发环境和Apache Flink分布式大数据处理引擎开发出了奶业大数据平台系统,包含奶牛生产管理系统,基于物质流的奶牛精准饲喂管理系统,牛只智能识别管理系统,牧场数据智能分析与决策系统,奶业大数据可视化系统。能够部署在各种集群环境,可以实现对不同规模牧场的数据进行实时、快速计算,形成了奶业大数据平台系统构建的综合技术。4)将奶业大数据平台系统部署应用在全国21个省197个牧场,总计697403头奶牛,基于此平台系统帮助牧场建立了规范的牛群动态档案和生产管理流程,辅助牧场管理者进行科学决策,将一线生产人员工作效率提升2~3倍,牧场盈利能力提升20%以上,取得了较好的应用效果。5)基于草原综合顺序分类系统(CSCS),从奶业大数据平台系统应用的197个牧场中筛选累积数据超过一年的115个牧场,总计363062头奶牛,其中203341头成母牛(包含173229头泌乳牛),157351头后备牛的关键生产性能数据,通过描述性统计分析方法首次对我国奶牛关键生产性能现状进行研究,得出了我国奶牛关键生产性能现状参数,其中:成母牛21天怀孕率(21-Day Pregnant Risk)四分位数范围为16%~21%,平均值为18.8%,中位数为18%;成母牛年死淘率(Cow Cull Rate)四分位数范围为19.4%~39.7%,平均值为30.5%,中位数为30.8%;产后60天死淘率(Cull Rate by DIM≤60)四分位数范围为5.3%~10.8%,平均值及中位数均为7.9%;后备牛21天怀孕率(21-Day Pregnant Risk)四分位数范围为15.5%~27%,平均值为21.7%,中位数为20%;犊牛60日龄死淘率(Cull Rate by Age≤60 days)四分位数范围为4.6%~19.7%,平均值为15.2%,中位数为8.2%;成母牛平均单产(Avg.Milk/Day of Mature Cow)的四分位数范围为23~28.4kg,平均值为25.4kg,中位数为25.1kg;泌乳牛平均单产(Avg.Milk/Day of Milking Cow)的四分位数范围为27.2~32.4kg,平均值为30kg,中位数为30kg。本研究在草地农业框架下利用大数据技术构建了奶业大数据平台,通过应用研究初步建立起了我国奶牛关键生产性能的评估体系和标准,为我国奶牛场生产管理以及奶业政策制定和实施,生态奶业研究以及植物生产层和动物生产层界面耦合提供重要数据参考和科学依据。