物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代畜牧業(yè)的應(yīng)用

重慶市萬(wàn)州區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所 吳宗權(quán)

隨著飼料配方篩選、動(dòng)物育種分析及牧場(chǎng)管理計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用，荷蘭于20世紀(jì)80年代建立了數(shù)字化奶牛場(chǎng)；以色列阿菲金公司1984年研究出阿菲牧管理系統(tǒng)；西班牙Agritee軟件公司1989年開(kāi)發(fā)了奶牛肉牛管理軟件，實(shí)際開(kāi)始畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、二維碼識(shí)讀、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從虛擬走向現(xiàn)實(shí)，融入人類生活，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)行業(yè)，畜牧業(yè)也進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

一、動(dòng)物溯源及管理

1.追蹤溯源

繼美國(guó)瘋牛病后，歐盟、美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)首先將RFID用于肉牛生產(chǎn)、銷售的溯源跟蹤，以保證肉品安全。2003-2004年我國(guó)上?？菩尽熍_(tái)威爾、杭州力匯等開(kāi)始動(dòng)物識(shí)別器等射頻技術(shù)的研發(fā)。較早形成產(chǎn)品的常州高特使用RFID耳標(biāo)，能快速有效查詢牛品種、來(lái)源、免疫、治療、用藥、健康狀況以及飼養(yǎng)、生長(zhǎng)情況等，可以開(kāi)展畜產(chǎn)品的來(lái)源追蹤。2004年農(nóng)業(yè)部在北京市、上海市、四川省、重慶市開(kāi)展動(dòng)物標(biāo)識(shí)溯源試點(diǎn)，2006年4月提出建立我國(guó)畜產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，2006年6月農(nóng)業(yè)部發(fā)布第67號(hào)令《畜禽標(biāo)識(shí)及免疫檔案管理辦法》開(kāi)始在全國(guó)應(yīng)用。數(shù)據(jù)傳入農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)中心，對(duì)動(dòng)物運(yùn)輸、屠宰檢疫的追蹤追溯，發(fā)揮了重要作用。但是，由于養(yǎng)殖戶及企業(yè)檔案記錄不全，耳標(biāo)錄入不完善，讀寫設(shè)備缺乏等問(wèn)題，全國(guó)性動(dòng)物溯源徘徊不前。

2.動(dòng)物管理

通過(guò)植入RFID對(duì)馬和試驗(yàn)動(dòng)物跟蹤在國(guó)外早有報(bào)道。我國(guó)通過(guò)溫度傳感器、生物觀察儀、病菌監(jiān)測(cè)器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，成功進(jìn)行野生動(dòng)物管理和監(jiān)測(cè)，如大熊貓定位跟蹤系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前，物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于寵物管理，如北京市、上海市、大連市等對(duì)地犬（鴿、貓）等寵物佩戴二維碼標(biāo)牌+后臺(tái)管理+GPS，不僅可定位追蹤，還可連接智能手機(jī)，方便主人查找，同時(shí)便于寵物管理，如北京的犬冠以010開(kāi)頭，八位數(shù)編號(hào)，信息涵蓋寵物主的聯(lián)系方式、防疫等信息。目前二維碼、RFID耳標(biāo)、瘤胃芯片、肢環(huán)、頸環(huán)等電子標(biāo)識(shí)及讀寫設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)眾多、甚至產(chǎn)品出口國(guó)外，動(dòng)物管理信息化正縱深發(fā)展。

3.牧場(chǎng)管理

RFID技術(shù)對(duì)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和記錄，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)動(dòng)物數(shù)量，不僅可以進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)、外追蹤管理，還可進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育的自動(dòng)測(cè)定、記錄、分析，數(shù)據(jù)傳入管理中心，結(jié)合育種軟件進(jìn)行選種、選配，突破動(dòng)物傳統(tǒng)選育技術(shù)。在牧場(chǎng)管理中，有關(guān)發(fā)情、配種、分娩、防疫、驅(qū)蟲、消毒、出售等個(gè)體檔案管理及匯總，可借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大幅度減小工作量，數(shù)字化牧場(chǎng)管理將成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

二、動(dòng)物食品安全

1.屠宰銷售管理

早在2003年我國(guó)上海環(huán)極信息公司等開(kāi)發(fā)的RFID生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)運(yùn)用到屠宰加工企業(yè)，能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集與衛(wèi)生檢驗(yàn)、檢疫等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有關(guān)數(shù)據(jù)，較好的滿足質(zhì)量監(jiān)管要求。近年來(lái)，使用超高頻RFID技術(shù)，加強(qiáng)貼標(biāo)、掛鉤、監(jiān)控、分級(jí)、入庫(kù)、出庫(kù)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集傳輸，有效地解決進(jìn)場(chǎng)檢疫、待宰觀察、屠宰檢疫、肉制品分割及副產(chǎn)品整個(gè)追溯鏈管理。如上海“五豐”公司在2006年使用電子條碼技術(shù)，可對(duì)分割肉及副產(chǎn)品追蹤溯源，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物的全程的跟蹤監(jiān)控，保障肉品質(zhì)量衛(wèi)生。四川凱路威電子公司為成都巨豐食品有限公司、江西正邦集團(tuán)開(kāi)發(fā)的生豬屠宰信息化管理監(jiān)控與溯源管理系統(tǒng)、上海時(shí)甲智能公司為雙匯集團(tuán)開(kāi)發(fā)的生豬屠宰R(shí)FID系統(tǒng)管理系統(tǒng)，不僅可以屠宰溯源管理，還可進(jìn)行企業(yè)財(cái)務(wù)管理。

2.放心奶工程管理

在大型奶牛場(chǎng)，如果一頭牛出現(xiàn)身體異常，不僅可能造成傳染，同時(shí)異常奶混入儲(chǔ)奶罐，影響整體質(zhì)量。通過(guò)捆綁在奶牛腿部或埋植在體內(nèi)的電子標(biāo)簽和傳感器，可有效監(jiān)控每一頭奶牛的體溫、體質(zhì)等健康信息，并傳入數(shù)據(jù)中心資料或掌上電腦等終端，便于工作人員查看，并對(duì)有異常奶牛提前采取措施，提高牛奶質(zhì)量。MRS保證乳品質(zhì)量，如蒙牛擠奶大廳，RFID自動(dòng)掃描記錄，擠奶器對(duì)乳房自動(dòng)沖洗、消毒、擠奶，還可通過(guò)安裝在擠奶臺(tái)的阿菲牧魔盒及管理軟件記錄該牛的牛奶流量、重量、電導(dǎo)性、細(xì)胞含量、乳脂肪、乳蛋白、尿素、乳品含血量等質(zhì)量因素，加上飼養(yǎng)管理數(shù)據(jù)庫(kù)資料聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)為條型碼張貼在奶罐銷售到市場(chǎng)。

三、飼養(yǎng)管理

1.環(huán)境控制

在畜舍安裝智能傳感器，在線采集二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速及視頻等，通過(guò)有線或無(wú)線傳送到飼養(yǎng)員手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端，實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境信息，并可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備自動(dòng)開(kāi)窗換氣、噴淋降溫、調(diào)整光照等，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化、健康養(yǎng)殖、節(jié)能降耗的目標(biāo)。如江蘇宜興、湖南嘉禾等地智能化豬場(chǎng)、湖北黃陂100萬(wàn)只智能化蛋雞場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)、傳輸、接收、自動(dòng)調(diào)控。目前，我國(guó)已有許多研發(fā)企業(yè)和使用單位，滿足動(dòng)物福利和生產(chǎn)需要、提高生產(chǎn)水平。因此，陳煥春院士最近提出：“未來(lái)大型養(yǎng)豬場(chǎng)將智能化”。

2.精細(xì)飼養(yǎng)

規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)圈舍建設(shè)和飼養(yǎng)機(jī)械設(shè)備等可為精細(xì)飼養(yǎng)提供條件。起源于以色列、美國(guó)、加拿大等國(guó)的TMR喂食系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)是依托物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化定量喂養(yǎng)，現(xiàn)在已經(jīng)在我國(guó)應(yīng)用。當(dāng)牛通過(guò)擠奶道時(shí)自動(dòng)記錄耳號(hào)、體重、生理狀況數(shù)據(jù)，傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，分析計(jì)算該牛最佳采食量，指揮喂食機(jī)自動(dòng)配給飼料和統(tǒng)計(jì)。如寧夏銀川奧特信息公司飼喂監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)不同牛群設(shè)定配方，查詢每次飼喂的時(shí)間、裝料點(diǎn)裝載量、卸載牛圈以及卸載量等詳細(xì)信息，已在陜甘寧等70余個(gè)牛場(chǎng)使用。以色列、美國(guó)還實(shí)現(xiàn)了農(nóng)場(chǎng)草料采集、自動(dòng)粉碎加工、自動(dòng)分析營(yíng)養(yǎng)含量、自動(dòng)配料滿足需要、TMR自動(dòng)喂食機(jī)分發(fā)到各養(yǎng)殖場(chǎng)。

3.智能管理

除對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控自動(dòng)調(diào)整溫度、光照、通風(fēng)等外，智能養(yǎng)殖場(chǎng)還能實(shí)現(xiàn)智能喂養(yǎng)：供水配食可按時(shí)間，編成流程，智能主機(jī)按時(shí)間節(jié)點(diǎn)或探測(cè)器反饋信息，定時(shí)定量的配給食物。智能糞便收集：當(dāng)糞便跌落到架空的平臺(tái)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，智能主機(jī)能通知清掃設(shè)備，把糞便收集起來(lái)。智能清洗：清洗裝置能夠定時(shí)啟動(dòng)清洗，避免細(xì)菌感染。因此，使用新型的智能養(yǎng)殖，不僅可以坐在辦公室實(shí)現(xiàn)飼養(yǎng)管理，還可節(jié)省勞力，節(jié)能減排，如北京市大興區(qū)奧天農(nóng)場(chǎng)年出欄2萬(wàn)多頭，每年可節(jié)水5萬(wàn)噸。

4.視頻監(jiān)控

通過(guò)安裝視頻監(jiān)控，可以現(xiàn)場(chǎng)了解當(dāng)前和一個(gè)時(shí)期（儲(chǔ)存15～30 d）的聲像數(shù)據(jù)，了解場(chǎng)內(nèi)的家畜活動(dòng)、飼養(yǎng)員的工作情況。場(chǎng)內(nèi)設(shè)置門磁、人體感應(yīng)器、紅外雙鑒探測(cè)器、紅外對(duì)射、聲光報(bào)警器、前端探測(cè)器等，能對(duì)非法人員入場(chǎng)提醒后通過(guò)報(bào)警主機(jī)給場(chǎng)主電話或發(fā)信息，對(duì)場(chǎng)外人員入境監(jiān)控，提高牧場(chǎng)安全等級(jí)。

四、繁殖管理

1.奶牛發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

UCOWS是由固定在牛腿上的計(jì)步器和擠奶臺(tái)的感應(yīng)器組成，每次擠奶時(shí)計(jì)步器與感應(yīng)器的數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別交換，并將計(jì)步器?；顒?dòng)量自動(dòng)傳輸?shù)诫娔X數(shù)據(jù)庫(kù)，分析是否發(fā)情。如寧夏銀川奧特UCOWS奶牛發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已在寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙自治區(qū)等12個(gè)省、市、自治區(qū)使用，發(fā)情監(jiān)測(cè)Kappa值為0.706（育成牛）～0.850（經(jīng)產(chǎn)牛），產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。上海光明奶業(yè)使用以色列阿菲金發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅檢測(cè)發(fā)情，還可繁殖管理，判斷發(fā)情時(shí)段及監(jiān)測(cè)卵泡囊腫、卵巢靜止、懷孕牛發(fā)情、蹄肢病。上海交通大學(xué)與無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)研究院合作發(fā)明發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)通過(guò)傳感器和電子器件檢測(cè)奶牛體溫和身體活動(dòng)等生理參數(shù)，除用于奶牛外，還可經(jīng)改進(jìn)用于其他動(dòng)物發(fā)情、健康等監(jiān)測(cè)，有很好的應(yīng)用前景。

2.母豬發(fā)情監(jiān)測(cè)器

利用“公豬效應(yīng)”原理結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行發(fā)情監(jiān)測(cè)已生產(chǎn)應(yīng)用。當(dāng)群養(yǎng)母豬發(fā)情時(shí)，將與電子發(fā)情探測(cè)站內(nèi)的公豬接觸，系統(tǒng)記錄耳牌及與公豬的接觸次數(shù)和持續(xù)時(shí)間等，達(dá)到發(fā)情曲線標(biāo)準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)噴墨標(biāo)記，提醒飼養(yǎng)員進(jìn)行發(fā)情鑒定。如成都泰豐畜牧公司引進(jìn)的荷蘭智能化群養(yǎng)管理系統(tǒng)“velos”，實(shí)行自動(dòng)飼喂、自動(dòng)分離、發(fā)情鑒定。已在四川省、重慶市、湖南省、湖北省等二十余家規(guī)模豬場(chǎng)，其中兩家豬場(chǎng)年出欄斷奶仔豬數(shù)分別為24.5頭和25頭。

3.分娩及仔豬管理

安裝無(wú)線高清攝像頭除了解養(yǎng)殖場(chǎng)家畜活動(dòng)情況，也可開(kāi)展母豬分娩和仔豬管理，如神鷹管理系統(tǒng)會(huì)在產(chǎn)前發(fā)布視頻信息，傳遞監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。一種安裝在產(chǎn)床的母豬分娩報(bào)警裝置能夠在仔豬被頂出產(chǎn)道時(shí)，發(fā)送檢測(cè)信號(hào)，呼叫飼養(yǎng)員進(jìn)行分娩管理。同樣，利用熱紅外傳感器監(jiān)測(cè)分娩限位欄的仔豬活動(dòng)區(qū)，一旦檢測(cè)到仔豬出現(xiàn)在活動(dòng)區(qū)就通過(guò)尋呼機(jī)通知飼養(yǎng)員。這種利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和熱紅外傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)行母豬分娩檢測(cè)和仔豬管理已經(jīng)應(yīng)用。

五、動(dòng)物疫病監(jiān)測(cè)

1.常規(guī)監(jiān)測(cè)

通過(guò)埋植芯片和其他智能采集裝置收集生理狀況指標(biāo)如體溫、心跳、反芻、噯氣、糞、尿數(shù)據(jù)，乃至血液細(xì)胞及酶的變化，傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，分析健康狀況，進(jìn)行疫病監(jiān)測(cè)。如陜西卓訊物聯(lián)公司自主研發(fā)的“家畜智能植入式電子身份健康檢測(cè)儀”，植入在家畜皮下，實(shí)時(shí)檢測(cè)家畜的生理數(shù)據(jù)，利用“初判主機(jī)”和“家畜疫病模型機(jī)診斷系統(tǒng)”對(duì)檢測(cè)到的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行初判分析，結(jié)合臨床診斷，對(duì)家畜進(jìn)行早治療，防止疫病大規(guī)模爆發(fā)。

2.報(bào)警監(jiān)測(cè)

采用RFID實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）幫助農(nóng)場(chǎng)主在畜群中定位到單個(gè)奶牛，即使在很遠(yuǎn)的放牧?xí)r，也能夠分析奶牛的行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)疾病前兆。如患酮血病的奶牛進(jìn)料時(shí)間減少，可能會(huì)出現(xiàn)反常步態(tài)、具有攻擊性或發(fā)出吼叫等。當(dāng)閱讀器收到標(biāo)簽信號(hào)時(shí)，傳入到中心管理系統(tǒng)報(bào)警，采用這套系統(tǒng)分析，一般可提前一周發(fā)現(xiàn)疾病。

3.疫病診斷

物聯(lián)網(wǎng)硬軟件技術(shù)推動(dòng)力生物識(shí)別、傳感器、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備與動(dòng)物疫病快速診斷儀現(xiàn)代疫病診斷技術(shù)的發(fā)展。在人類，虹膜識(shí)別不僅可類似DNA準(zhǔn)確識(shí)別個(gè)人，還可疾病診斷，如澳大利亞Irisearchpor系統(tǒng)能夠通過(guò)虹膜自動(dòng)識(shí)別人的9種疾??；西班牙Tecnalia公司開(kāi)發(fā)的生物傳感器，能通過(guò)呼氣檢測(cè)肺癌腫瘤標(biāo)志物。在動(dòng)物醫(yī)學(xué)方面，應(yīng)用免疫酶、DNA、微生物、組織等生物感受器可以借助儀器直接診斷如羊布氏桿菌病、新城疫、禽流感、小反芻獸疫等疫病，也可以測(cè)定免疫抗體效價(jià)，而且這些數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)直接傳到PAD等終端系統(tǒng)，便于管理者開(kāi)展動(dòng)物疫病防控。

六、畜牧企業(yè)管理

現(xiàn)代畜牧企業(yè)不僅從事畜牧產(chǎn)加銷一體化，而且開(kāi)展跨行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)；不僅擁有自辦的標(biāo)準(zhǔn)化智能牧場(chǎng)，還有公司+農(nóng)戶的養(yǎng)殖基地。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立企業(yè)數(shù)據(jù)中心，將養(yǎng)殖、收購(gòu)、加工、運(yùn)輸、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息自動(dòng)采集、儲(chǔ)存交換、匯總分析，實(shí)現(xiàn)企業(yè)核心業(yè)務(wù)管理信息化、管理信息資源化和信息服務(wù)規(guī)范化。如廣東溫氏集團(tuán)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)各地若干養(yǎng)殖戶及工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能檢測(cè)，管理者可查詢各項(xiàng)實(shí)時(shí)或歷史的數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表及視頻等，解決分散養(yǎng)殖戶的標(biāo)準(zhǔn)化飼養(yǎng)管理、保證了700萬(wàn)頭生豬、7億多家禽的高效生產(chǎn)管理和食品安全。管理資產(chǎn)上百億元，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理。

為保證優(yōu)質(zhì)安全高產(chǎn)高效畜牧生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，需要推廣應(yīng)用“現(xiàn)代畜牧獸醫(yī)科學(xué)技術(shù)+現(xiàn)代工業(yè)裝備+現(xiàn)代信息技術(shù)+現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)管理”組裝配套的現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)。在推進(jìn)畜牧生產(chǎn)規(guī)?；?、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化、智能化的進(jìn)程中，不僅需要畜牧獸醫(yī)技術(shù)和工廠化養(yǎng)殖的硬件條件，也需要大量計(jì)算機(jī)信息應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和配套推廣將成為現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)的新課題，應(yīng)當(dāng)引起畜牧主管部門、科研院所和各級(jí)科技人員的高度重視，畜牧獸醫(yī)與信息技術(shù)等跨學(xué)科專業(yè)研究與應(yīng)用成為未來(lái)研究焦點(diǎn)。