規(guī)模豬場人工智能監(jiān)控和預(yù)警的研究和應(yīng)用概況

（湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南長沙 410131）

規(guī)模豬場人工智能監(jiān)控和預(yù)警的研究和應(yīng)用概況

伍佰鑫 浣 成 張翠永 羅 陽 李 晟

（湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南長沙 410131）

人工智能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入各行各業(yè)，世界也已經(jīng)進(jìn)入人工智能技術(shù)競爭的時代。國內(nèi)、國際的養(yǎng)豬業(yè)都在研究和應(yīng)用無線射頻識別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等。本文綜述了養(yǎng)豬業(yè)中無線射頻識別和視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，闡述了無線射頻識別和視頻監(jiān)控的工作原理。中國作為養(yǎng)豬大國，應(yīng)當(dāng)在規(guī)模養(yǎng)豬管理設(shè)備設(shè)施的研發(fā)方面加大投入。

豬；耳標(biāo)；無線射頻識別；傳感器；視頻監(jiān)控

S818.5

A

1673-4645(2017)12-0060-02

2017-11-08

伍佰鑫（1963-），男，湖南長沙人，高級畜牧師，研究方向為畜禽養(yǎng)殖技術(shù)推廣，E-mail：939596718@qq.com

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入各行各業(yè)，世界已經(jīng)進(jìn)入了人工智能技術(shù)競爭的時代。中國作為養(yǎng)豬大國，應(yīng)當(dāng)在規(guī)模養(yǎng)豬管理設(shè)備設(shè)施的研發(fā)方面加大投入。

1 無線射頻識別技術(shù)在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用

無線射頻識別（RFID-Radio Frequency Identification）系統(tǒng)包括標(biāo)簽（又稱為射頻卡）和讀寫器兩部分，標(biāo)簽的幾個主要模塊集成在一塊芯片中，芯片的作用是完成與讀寫器通訊，芯片上的內(nèi)存部分用來儲存識別號碼或其他數(shù)據(jù)。讀寫器主要包含收發(fā)天線、收發(fā)模組及控制電路，它在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射能量形成電磁場，當(dāng)標(biāo)簽經(jīng)過該區(qū)域檢測到讀寫器信號時，會將讀寫器發(fā)射的電磁波能量儲存起來，作為標(biāo)簽所需的電能。同時，標(biāo)簽內(nèi)的信息以無線電波的方式傳給讀寫器[1]。

近些年，RFID在中國養(yǎng)豬業(yè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已有所進(jìn)展，例如生豬安全生產(chǎn)自動監(jiān)控，每頭豬擁有全國范圍內(nèi)的唯一編碼，從出生至淘汰（轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品）過程中的飼養(yǎng)、防疫、治療、相關(guān)責(zé)任人信息等及時儲存在中央數(shù)據(jù)庫，各級管理部門可異地調(diào)用和監(jiān)管[2]；給種豬佩戴RFID電子耳標(biāo)，識別與追蹤種豬個體流動情況[3]；將電子耳標(biāo)讀取裝置安裝在投料欄內(nèi)，佩戴電子耳標(biāo)的生豬進(jìn)入投料欄采食前，其信息會傳送到管理系統(tǒng)，根據(jù)進(jìn)食規(guī)則自動分配飼料量，從而實現(xiàn)生豬自動飼喂控制[4]。利用攝像頭的視頻監(jiān)控技術(shù)也在嘗試應(yīng)用于規(guī)模豬場，用視頻監(jiān)控設(shè)備采集數(shù)據(jù)，識別豬的行為（趴窩、站立、漫步、跑動、采食、飲水、排泄等），根據(jù)豬的行為變化判斷豬的健康狀況[5]。

韓國忠南省天安國家動物科學(xué)研究所實驗豬場，豬舍天花板中部安裝1個廣角攝像頭，可監(jiān)控7個豬欄內(nèi)斷奶仔豬的行為，視頻保存在辦公室電腦，能隨時分析與應(yīng)用[6]。鑒于豬的一些急性疾病發(fā)現(xiàn)時間晚會造成重大經(jīng)濟損失，因此實時觀察豬的運動、采食等情況非常有必要。豬發(fā)病前的征兆通常是發(fā)燒（體溫升高）、運動量減少，隨即出現(xiàn)采食和飲水量減少。西班牙馬德里計算機大學(xué)和獸醫(yī)學(xué)院聯(lián)合開發(fā)了一種新型人工智能系統(tǒng)[7]，可及時監(jiān)控豬的體溫、飲水和運動等指標(biāo)，對早期發(fā)現(xiàn)病豬效果顯著。

2 無線射頻識別和視頻監(jiān)控在豬場中的工作原理

在豬舍的每2個豬欄附近安裝1個視頻監(jiān)控系統(tǒng)（與控制中心相連），每天24小時記錄豬的活動情況。每頭生豬的耳標(biāo)裝置里有1個無線射頻識別（RFID）閱讀器，通過插入耳朵背后鎖骨枕肌肉里的微晶片記錄皮下溫度，耳標(biāo)裝置里還有一個加速計、1個無線電收發(fā)器，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€基站，基站距離耳標(biāo)收發(fā)器50 m以內(nèi)。豬舍內(nèi)與自動飲水器相連的水流速度或水流總量、環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)等均可通過傳感器與基站相連的電纜傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。任何計算機或智能手機都可通過密碼和互聯(lián)網(wǎng)從遠(yuǎn)程服務(wù)器檢索數(shù)據(jù)（圖1）。

豬的采食和運動情況通過視頻監(jiān)控，同樣與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連，通過計算機進(jìn)行比對和分析。當(dāng)某頭豬的采食次數(shù)、采食量和運動情況不符合正常數(shù)據(jù)時（圖2），就要結(jié)合（耳朵）皮膚溫度、（與自動飲水器相連的水管中）水流速度或水流總量、舍內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并到豬欄附近現(xiàn)場檢查核實，及時排查、隔離或治療病豬。

3 小結(jié)

圖1 生豬體溫/飲水適時監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

圖2 發(fā)病豬趴地/不采食/不運動

中國規(guī)模豬場推廣應(yīng)用人工智能設(shè)備是跨學(xué)科、跨行業(yè)的舉措，牽涉領(lǐng)域較廣，需要計算機專業(yè)人員開發(fā)“成熟的”軟件；專門廠家生產(chǎn)（豬用）多功能電子耳標(biāo)、無線射頻識別裝置、（廣角）攝像頭等視頻監(jiān)控裝置；豬場經(jīng)營者需要提高認(rèn)識，在比較智能設(shè)備購買成本和豬病治療開支或死亡損失等基礎(chǔ)上進(jìn)行積極合理地安裝；需要培訓(xùn)出熟練運用人工智能管理軟件的畜牧獸醫(yī)技術(shù)人員，盡早推廣運用人工智能設(shè)備管理豬場，提升中國豬業(yè)的國際地位?？傊?guī)模豬場應(yīng)用人工智能技術(shù)方興未艾、前景廣闊。

[1]蔣甲生.無線射頻識別技術(shù)探討 [J].科技信息 (科學(xué)教研),2007(27)：312,532.

[2]劉富來,馮翠蘭,陸英杰,等.基于RFID技術(shù)的生豬安全生產(chǎn)自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].中國獸醫(yī)雜志,2010(4)：79-81.

[3]白紅武,馮國興,丁維榮,等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的種豬管理平臺[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2013(3)：61-64.

[4]舒娟,易烈運,彭安,等.基于RFID的生豬自動飼喂控制系統(tǒng)的研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報,2017(2)：73-75,119.

[5]楊威,俞守華.視頻監(jiān)控技術(shù)在生豬規(guī)?；B(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2014(4)：37-41.

[6]Hwang HS,Lee JK,Eom TK,et al.Behavioral characteristics of weaned piglets mixed in differentgroups[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2016,29(7)：1060-1064.

[7]Martínez-Avilés M,Fernández-Carrión E,López García-Baones JM,et al.Early dection of infection in pigs through an online monitoring system [J].Transboundary and Emerging Diseases,2017,64(2)：364-373.