（廣東科貿職業(yè)學院，廣州 510430）

RFID技術在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用

李 翀

（廣東科貿職業(yè)學院，廣州 510430）

近年來隨著我國規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，豬場集約化程度不斷提高，規(guī)模養(yǎng)殖迅速擴大，養(yǎng)豬行業(yè)融入現(xiàn)代化信息管理技術越來越重要。目前國內外已有多家公司開發(fā)了基于RFID的自動化養(yǎng)豬系統(tǒng)，并成功應用在許多養(yǎng)豬場中，取得了可觀的效益。文內介紹了無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）的技術特征，基于RFID的智能養(yǎng)豬管理系統(tǒng)，闡述了RFID技術在生豬養(yǎng)殖中的應用，并就目前該技術在實際應用中存在的主要問題提出思考和展望。

智能養(yǎng)豬；RFID技術；管理系統(tǒng)與應用

近年來，我國規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)蓬勃發(fā)展，與此同時也伴隨著激烈的市場競爭及食品安全等巨大壓力。隨著科學技術的發(fā)展和進步，信息化技術、自動化控制、人工智能和系統(tǒng)集成等新技術開始廣泛地應用于養(yǎng)豬業(yè)的實際生產(chǎn)過程中。新技術的應用在降低養(yǎng)豬業(yè)生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率以及在實際生產(chǎn)過程中的集中管理、提高流通效率等方面都發(fā)揮著巨大作用，為規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)實現(xiàn)精準養(yǎng)殖奠定了基礎。

當前我國養(yǎng)豬業(yè)的養(yǎng)殖方式正在逐步向集約化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展，由傳統(tǒng)的粗放式散養(yǎng)向中等養(yǎng)殖規(guī)模甚至大規(guī)?？绲赜虻募叙B(yǎng)殖方式發(fā)展，在養(yǎng)殖模式上有了一定的改進，但對于精準養(yǎng)殖仍存在不少問題：飼養(yǎng)設備自動化水平低、缺乏智能化特性、勞動強度大、豬舍環(huán)境設施簡陋、不能滿足信息化養(yǎng)殖的需求、養(yǎng)殖場管理模式陳舊、生產(chǎn)效率低下等[1]。

有鑒于此，近年來發(fā)展迅速的RFID成為當前各國建立可追溯體系的最佳選擇，2006年7月1日起我國開始施行的《畜禽標識和養(yǎng)殖檔案管理辦法》更是對畜禽標識做了明確規(guī)定。目前國內外養(yǎng)豬業(yè)中已開始逐步推廣應用基于RFID的智能養(yǎng)豬管理系統(tǒng)，利用RFID非接觸式自動識別技術實現(xiàn)對豬只的綜合管理甚至個體的精確飼養(yǎng)，對養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的全過程實施有序管理和監(jiān)控，使養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)邁入信息化、智能化的時代[2]。

圖1 RFID系統(tǒng)組成結構

1??RFID概述

RFID作為運動物體的自動識別技術日益成熟。RIFD識別技術是一種通過交變磁場、電磁場利用射頻信號將信息以非接觸方式進行雙向數(shù)據(jù)通信，并通過其負載的信息數(shù)據(jù)來實現(xiàn)目標對象自動識別的技術[3-4]。

由于具體的應用需求和使用環(huán)境不同，RFID系統(tǒng)的組成也略有不同。一般情況下，一個RFID系統(tǒng)由信號發(fā)射機/接收機、編程器、發(fā)射/接收天線等部分組成[5-7]。如圖1所示。

在RFID系統(tǒng)的實際應用中，模塊與模塊的交互通過數(shù)據(jù)流來實現(xiàn)：RFID電子標簽由耦合元件及芯片組成，具有唯一編碼；讀寫器利用發(fā)射天線對外發(fā)射無線信號，當RFID電子標簽進入發(fā)射天線的工作區(qū)域內時產(chǎn)生感應電流自動激活，通過天線將自身存儲的編碼等數(shù)據(jù)信息自動發(fā)射出去；系統(tǒng)通過天線接收到電子標簽發(fā)出的射頻信號后，經(jīng)調節(jié)器將信號傳輸?shù)阶x寫器對信息進行調制解碼并傳送至計算機，由計算機判斷標簽的合法性，并根據(jù)不同的項目需求設定的程序做相應的處理，實現(xiàn)相應的功能。

與常規(guī)條形碼技術相比較，RFID射頻技術最大的特點就是非接觸性，其識別過程可以無須人工干預，支持對運動物體的自動識別和多標簽的同時識別，能夠存儲大量數(shù)據(jù)，非常適合用于自動化識別系統(tǒng)。同時RFID電子標簽的封裝保證了使用的安全性，環(huán)境適應能力很強，不易損壞。多種類型的RFID技術方案能夠最大程度地滿足不同應用情況下的性能、成本需求。

2??RFID在畜牧業(yè)中的應用

隨著RFID技術的出現(xiàn)和發(fā)展，牲畜自動化喂養(yǎng)系統(tǒng)開始在畜牧業(yè)中得到廣泛應用。美國奧斯本公司設計的全自動母豬飼喂系統(tǒng)TEAM、全自動種豬生產(chǎn)性能測定系統(tǒng)FIRE、生產(chǎn)育肥自動分階段飼養(yǎng)系統(tǒng)Weight Watch，荷蘭Nedap公司的Velos自動群養(yǎng)系統(tǒng)，法國ACEMO母豬多功能自動喂養(yǎng)系統(tǒng)，德國Big Dutchman公司的CALLMATIC2智能飼養(yǎng)管理系統(tǒng)等[8-9]，以及我國依瑪克公司設計的奶牛精確飼養(yǎng)系統(tǒng)和產(chǎn)奶自動計量管理系統(tǒng)等多種牲畜飼養(yǎng)和管理系統(tǒng)都是以RFID電子標識的使用為前提和基礎[10]。

在中國，2002年起開始實行動物免疫標識制度，《中華人民共和國畜牧法》明確規(guī)定養(yǎng)殖者必須為畜禽建立養(yǎng)殖檔案，進行標識；2006年國家農業(yè)部67號令頒布的《畜禽標識和養(yǎng)殖檔案管理辦法》，正式啟動建設“動物標識與疫病可追溯體系”并于2007年起進行全國范圍的推廣；2009年頒布并實施的《中華人民共和國食品安全法》則從制度上對肉食品的安全監(jiān)管體系、風險監(jiān)測、安全事故的處置和評估等進行了進一步補充和完善[11]。國內研究機構和生產(chǎn)企業(yè)在商品豬的精確飼養(yǎng)以及信息化質量控制方面的研究也已取得了不少進展。

在“十五”國家“863”計劃中，江蘇省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究中心的陸昌華等獲資助，在《工廠化豬肉安全生產(chǎn)溯源數(shù)字系統(tǒng)的設計》項目中綜合應用個體標識、一維和二維條碼標簽、RFID射頻電子標簽等技術，與傳統(tǒng)養(yǎng)豬行業(yè)和加工業(yè)結合，構建了適合中國國情的豬肉監(jiān)控可追溯系統(tǒng)，設計了生產(chǎn)過程中藥物殘留、違禁添加劑和重金屬的數(shù)字化預警系統(tǒng)方案。

中國農業(yè)大學水利與土木工程學院的謝菊芳等提出了對肉豬生長過程中飼料、獸藥的使用監(jiān)管和對其生長的環(huán)境條件進行一般性安全監(jiān)控和管理方法，設計了“肉豬工廠化生產(chǎn)質量安全監(jiān)控系統(tǒng)”。

2006年，國家金卡工程電子標簽應用試點項目“四川牲畜、食品產(chǎn)業(yè)鏈電子標簽管理系統(tǒng)”啟動，為首批1萬頭生豬加裝了基于RFID技術的射頻芯片，首次建立生豬產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)庫。

廣東省農業(yè)機械研究所的智能母豬群養(yǎng)管理系統(tǒng)，在母豬群體飼養(yǎng)環(huán)境下對母豬的整個繁殖周期進行自動化飼養(yǎng)管理，達到高效率豬場管理和生產(chǎn)的目的。系統(tǒng)為每頭母豬配備唯一標識的電子耳標；采用大欄群養(yǎng)方式，豬只可以自由活動和自由選擇采食時間，杜絕因等待采食而產(chǎn)生采食應激和攻擊行為，同時實現(xiàn)了個體飼喂，確保個體不至超熱能采食；群養(yǎng)母豬的有效活動區(qū)域增加，保留豐富各樣的母豬行為特性，有助于保持群體內各母豬的體型均勻度；提高了仔豬的初生重和成活率；減少保健和治療用的藥物使用量，降低了藥物等成本。另外，發(fā)情探測站及分離站能夠實現(xiàn)自動發(fā)情鑒定、個體識別分群、自動噴色記憶及自動分離[12]。

廣興智能型種豬測定系統(tǒng)，主要應用于種豬品種選育中的種豬生長性能自動化測定，通過對豬只的24 h不間斷實時監(jiān)控、精確的數(shù)據(jù)采集和計算，用分析數(shù)據(jù)和圖表準確表示出種豬的生長性能，為種豬的優(yōu)選優(yōu)育提供科學依據(jù)。系統(tǒng)把RFID、計算機遠程控制遠程通訊和數(shù)據(jù)庫管理等技術和種豬測定要求有機結合起來，解決了種豬在群體飼養(yǎng)情況下豬只個體的自動識別，采食量和體重的自動稱取，數(shù)據(jù)資料的自動記錄，主控電腦根據(jù)上傳數(shù)據(jù)自動建立數(shù)據(jù)庫，自動形成各種測定報告歸類匯總，有效可靠準確地解決了豬生長過程數(shù)據(jù)的自動采集記錄及處理，消除了傳統(tǒng)方法的弊端。

3??主要問題及對策

雖然國外廠商的智能養(yǎng)豬系統(tǒng)性能不俗，但造價不菲，電子耳標成本較高，對我國養(yǎng)殖企業(yè)來說難以接受。當前市場上的國外自動化養(yǎng)豬設備種類少，價格高，現(xiàn)有系統(tǒng)并不完全符合國內養(yǎng)殖的實際情況，在復雜多變的養(yǎng)殖環(huán)境中難以及時解決相關的技術問題，使得養(yǎng)豬場需要承擔較大風險。國內智能母豬群養(yǎng)管理系統(tǒng)和種豬性能測定系統(tǒng)從國情出發(fā)，適應我國養(yǎng)殖戶的實際需求，以較低廉的價格提供了國外自動化養(yǎng)豬系統(tǒng)的絕大部分功能，但在軟件上仍舊采用與國外同類產(chǎn)品類似的C/S架構的管理系統(tǒng)，缺少網(wǎng)絡化的協(xié)同管理功能，更適于在單一養(yǎng)豬場環(huán)境中使用，在我國規(guī)模化養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的今天，難以實現(xiàn)對成規(guī)模跨地域的養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)控和管理。隨著我國養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)規(guī)?；⒓s化程度的不斷提高，大規(guī)模跨地域養(yǎng)殖企業(yè)的出現(xiàn)，立足國內養(yǎng)豬生產(chǎn)實踐需要，自主研制開發(fā)支持跨地域生產(chǎn)環(huán)境、將網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)庫技術與智能養(yǎng)豬有機結合的系統(tǒng)和設備，經(jīng)濟、有效地對跨地域規(guī)模化養(yǎng)殖環(huán)境實現(xiàn)智能養(yǎng)殖和信息化管理成為當前我國自動化養(yǎng)豬系統(tǒng)亟待解決的問題。

圖2 基于RFID的規(guī)模化智能養(yǎng)豬管理系統(tǒng)三層結構圖

為滿足跨地域規(guī)?；酿B(yǎng)豬企業(yè)在精準養(yǎng)殖、智能養(yǎng)殖上的需求，結合國情現(xiàn)狀，應融合網(wǎng)絡技術Web Services和RFID技術相結合[13]，構建向跨地域規(guī)?；酿B(yǎng)豬企業(yè)提供基于RFID的規(guī)?；悄莛B(yǎng)豬管理系統(tǒng)。實現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)殖環(huán)境中豬只的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控與網(wǎng)絡技術的有機結合，結束當前規(guī)模化養(yǎng)豬企業(yè)人工匯總單一生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，提高生產(chǎn)、管理效率。

結合我國養(yǎng)豬業(yè)的實際情況，為了滿足不同養(yǎng)殖領域中跨地域規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)多種養(yǎng)殖形式的實際需求，基于RFID的規(guī)?；悄莛B(yǎng)豬管理系統(tǒng)可采用信息管理子系統(tǒng)和智能養(yǎng)豬子系統(tǒng)的兩級三層結構進行設計，如圖2所示。

基于RFID的規(guī)模化養(yǎng)豬管理系統(tǒng)遵循豬只自由采食的實踐生產(chǎn)規(guī)律，利用無線射頻識別技術——RFID電子耳標實現(xiàn)測定豬只個體身份的準確快速自動識別，為佩戴RFID電子耳標的每頭豬都建立電子檔案。在無人值守情況下，在養(yǎng)豬場自動飼養(yǎng)過程中利用電子秤來自動采集豬只的生產(chǎn)信息，并將各個地區(qū)養(yǎng)豬場所收集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至企業(yè)管理平臺。管理平臺采用B/S架構，將Web Services技術應用于RFID智能養(yǎng)豬管理系統(tǒng)，實現(xiàn)人機交互以及對RFID、自動飼養(yǎng)設備的控制，自動識別數(shù)據(jù)的有效性并進行統(tǒng)計分析，生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖形，為養(yǎng)豬工作中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)測定提供重要的依據(jù)。養(yǎng)豬場操作人員和企業(yè)管理人員只需使用瀏覽器就可以登錄管理平臺進行數(shù)據(jù)處理和維護，提高各養(yǎng)殖場的數(shù)據(jù)處理速度和準確性。

系統(tǒng)提供統(tǒng)一接口，可根據(jù)養(yǎng)殖企業(yè)實際生產(chǎn)需求掛載應用相關領域的基于RFID的智能養(yǎng)豬系統(tǒng)進行生產(chǎn)管理，實現(xiàn)對豬只個體標識的識別、信息的自動采集、飼喂的智能管理。不同的生產(chǎn)實體中所采集的數(shù)據(jù)信息通過互聯(lián)網(wǎng)絡匯集到頂層的企業(yè)管理平臺——信息管理子系統(tǒng)，由管理平臺自動甄別數(shù)據(jù)有效性并進行統(tǒng)計分析。通過RFID技術對養(yǎng)殖要素的自動監(jiān)測，經(jīng)管理系統(tǒng)統(tǒng)計匯總各養(yǎng)豬場的實時養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，為企業(yè)管理人員提供各類報表，快速定位問題養(yǎng)豬場和異常豬只具體養(yǎng)殖情況，為規(guī)?；?、跨地域養(yǎng)殖工作中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)測定提供重要的依據(jù)，為企業(yè)科學養(yǎng)殖提供決策支持。

4??展望

利用RFID中間件技術實現(xiàn)對多種養(yǎng)殖方式RFID智能養(yǎng)豬系統(tǒng)的集成，使不同養(yǎng)殖方式的養(yǎng)殖數(shù)據(jù)信息都能通過互聯(lián)網(wǎng)自動匯集到管理平臺，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，能夠有效解決對規(guī)?；绲赜虻闹悄莛B(yǎng)豬應用中對多種養(yǎng)殖方式的智能養(yǎng)豬系統(tǒng)的支持和多養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)采集管理的功能需求。然而，在功能應用和管理方面還有很多可以改進和完善的地方：如何改善RFID電子耳標在豬只的養(yǎng)殖過程中隨著豬只運動和啃咬導致的掉標問題；如何降低RFID電子標簽成本的問題；如何結合移動互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)管理系統(tǒng)在移動終端上的應用問題，等等。這些問題都有待我們在實踐中去探索和完善。

我們相信，未來隨著RFID技術應用的不斷推進，成本的降低和技術標準的統(tǒng)一，基于RFID的規(guī)模化智能養(yǎng)殖技術將會擁有更加廣闊的發(fā)展前景。

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2015-04-13)