王開云，黃瑞森，陳永志，張榮波，羅土玉，邊　峰（.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州　50630；　廣東省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站，廣州　500）

雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件設(shè)計

王開云1，黃瑞森1，陳永志2，張榮波1，羅土玉1，邊峰1
（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州510630；2廣東省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站，廣州510110）

雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件用于記錄大規(guī)模群養(yǎng)情況下每只雞的采食量和體重，根據(jù)收集整理采集到的數(shù)據(jù)，對每只雞的采食量、體重和料肉比等數(shù)據(jù)進行總結(jié)和排序，為雞的遺傳選育提供分析報告和科學依據(jù)。

飼料轉(zhuǎn)化效率，RFID，采食

0　前言

自改革開放以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國肉雞產(chǎn)業(yè)逐步從傳統(tǒng)飼養(yǎng)模式轉(zhuǎn)向規(guī)?；?、集約化、現(xiàn)代化的養(yǎng)殖模式［1］。據(jù)初步測算，2014年我國肉雞出欄量約為87.9億只，雞肉產(chǎn)量1 485萬t，僅次于美國，為世界第二大肉雞生產(chǎn)國。肉雞產(chǎn)業(yè)已成為我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟中的支柱產(chǎn)業(yè)，促進了我國肉類消費結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，為滿足市場需求和農(nóng)民增收發(fā)揮了重要作用［2］。

隨著我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷壯大和飼養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，飼料消耗量日益增長，總量不斷增加，目前對飼料的需求已是口糧的2倍，大量飼料原料需要進口；2014年我國糧食進口總量達到 1億 t，其中主要作為飼料原料的大豆進口達到7 140萬t，對國外的依存度持續(xù)攀升，未來飼料糧的安全將成為我國糧食安全的主要問題［3］。

對飼料糧的進口需求不斷增大也導(dǎo)致飼料成本不斷增加。在肉雞飼養(yǎng)過程中，飼料成本占到養(yǎng)殖成本的70%左右［4］，肉雞的料肉比直接關(guān)系著養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶的生產(chǎn)成本和經(jīng)營效益。因此，將優(yōu)質(zhì)的飼料充分轉(zhuǎn)化為肉雞的增重，即提高飼料的轉(zhuǎn)化效率，降低料肉比是極為重要的。目前大多數(shù)養(yǎng)雞公司主要是通過調(diào)整飼料配方以達到提高飼料轉(zhuǎn)化效率的目的，而在育種方面主要針對生長速度、外觀等性狀，幾乎沒有按飼料的轉(zhuǎn)化效率進行選育［5］。

在此背景下，我們研制了雞采食和體重自動記錄設(shè)備（簡稱測定站），其應(yīng)用了計算機技術(shù)、信息通訊技術(shù)以及機電一體化技術(shù)等，解決了雞在群體飼養(yǎng)情況下個體雞只身份的自動識別，每日采食量和體重的自動連續(xù)秤取等問題，實現(xiàn)了對雞生長全過程采食和體重數(shù)據(jù)的自動采集。

1　雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件設(shè)計

在群體飼養(yǎng)情況下，一個測定站可以測定15～20只雞，多個測定站并排放在一起可以同時測定幾百只雞。在100只雞群體飼養(yǎng)、自由采食的情況下，每天的采食和體重數(shù)據(jù)就有1 000多條，連續(xù)多天和多批次測定的話，數(shù)據(jù)將變得相當龐大。雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件，可以及時收集整理采集到的數(shù)據(jù)，并據(jù)此對個體采食量、日增重和料肉比進行總結(jié)和排序，實現(xiàn)育種的無紙化記錄，保證數(shù)據(jù)的準確性和時效性，為雞的遺傳選育提供分析報告和科學依據(jù)。

雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件包括監(jiān)測控制器主控軟件和PC上位機用戶測定信息管理軟件的設(shè)計。

1.1監(jiān)測控制器主控軟件

監(jiān)測控制器主控軟件要實現(xiàn)的功能包括：監(jiān)控管理，總線控制及地址分配，建立與 PC上位機、電子秤、RFID的通訊，送料馬達的驅(qū)動及管理等。監(jiān)測控制器主控軟件設(shè)計應(yīng)盡可能簡單，可靠性高，按照模塊化的設(shè)計分為信息接收模塊和信息發(fā)送模塊兩個部分。信息接收模塊分為讀卡器中斷接收程序、PC上位機中斷接收程序及電子秤采集信息中斷接收程序，其中讀卡器中斷接收程序用于接收雞只電子標簽信息，PC上位機中斷接收程序用于接收上位機發(fā)送的命令，電子秤采集信息中斷接收程序用于接收電子秤采集的稱重信息；信息發(fā)送模塊主要是測定站接收到PC上位機發(fā)送的命令后，從信息存儲模塊讀取存儲的訪問記錄或者故障信息，并將其發(fā)送回PC上位機。

監(jiān)測控制器主流程見圖1。當監(jiān)測控制器監(jiān)測到雞只進入測定站時，讀取雞只佩戴的電子標簽信息，如果只是進入一下馬上離開，沒有采食，則系統(tǒng)不記錄；如果雞只采食了飼料，則讀取并記錄雞只進入和離開測定站的時間、采食前后料槽飼料的質(zhì)量（即雞的采食量）、雞的體重，當保存完這些采食相關(guān)的訪問記錄后，計算剩余的飼料量，如果小于系統(tǒng)的設(shè)定值，則驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動下料，并記錄下料后的飼料質(zhì)量，以此飼料質(zhì)量作為下次計算的初始量，此時一次完整的循環(huán)結(jié)束，等待下只雞的采食。

圖1　監(jiān)測控制器主流程

1.2PC上位機用戶測定信息管理軟件

用戶測定信息管理軟件是雞采食和體重自動記錄設(shè)備的重要組成部分，接收來自監(jiān)測控制器采集的雞采食時間、采食量、體重、錯誤日志等數(shù)據(jù)，軟件以visual studio 2010為開發(fā)工具，C++為軟件開發(fā)語言，并通過后臺數(shù)據(jù)庫SQL Server管理。

通過實際調(diào)查分析，了解養(yǎng)雞場在實際飼養(yǎng)過程中需要哪些信息，然后分析程序設(shè)計的可行性，采用模塊化程序設(shè)計模式，使得軟件具有良好的可維護性及擴展性。軟件程序具體由主控程序和若干功能模塊組成，功能包括：建立數(shù)據(jù)庫、建立有關(guān)采食活動、飼料消耗量、增重、生長速度、料肉比等的數(shù)學模型，接收監(jiān)測控制器發(fā)送來的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)文件，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和所建立的雞測定的數(shù)學模型，對數(shù)據(jù)文件進行處理，將結(jié)果以圖或表等形式顯示。軟件總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2.1主控程序

主控程序全面負責其他模塊的調(diào)用，對全面運行狀態(tài)進行管理，軟件界面如圖3所示。

1.2.2硬件通信

圖2　用戶測定信息管理軟件總體結(jié)構(gòu)

圖3　用戶測定信息管理軟件界面

硬件通信模塊包括通信配置、現(xiàn)場診斷、測定站狀況、監(jiān)控測定站、測定站設(shè)置及傳送數(shù)據(jù)六個功能子模塊。

通信配置用于設(shè)置上位PC機通信端口，以便監(jiān)測控制器采集的數(shù)據(jù)能夠傳送到上位PC機。一般默認為COM1端口，打開軟件后COM1端口為啟用狀態(tài)，點擊修改可以關(guān)閉；現(xiàn)場診斷可以查看各個測定站的通信狀態(tài)、當前正在發(fā)生的事件、喂料狀態(tài)、報警狀態(tài)；測定站狀況可以顯示各個測定站的連接情況，以及時間是否與系統(tǒng)一致；監(jiān)控測定站對所有測定站通信連接狀況進行循環(huán)性監(jiān)測，是對各個測定站內(nèi)是否有雞采食的一種實時監(jiān)控，同時也能反映各測定站的通訊正常與否；測定站設(shè)置用于設(shè)定測定站站號、料槽最小余料及喂料頻率等；傳送數(shù)據(jù)是把全部或部分測定站的監(jiān)測控制器所記錄貯存的測定雞采食量和體重等事件數(shù)據(jù)傳送到主電腦。

1.2.3當前任務(wù)

用于識別雞只的電子標簽掉了后，會產(chǎn)生無對應(yīng)電子標簽的采食事件，也就無法確認是哪只雞采食了飼料，我們稱之為“零耳標事件”。當前任務(wù)模塊可以根據(jù)所掉的電子標簽，將對應(yīng)的“零耳標事件”歸到此電子標簽上。

1.2.4報告查詢

該功能模塊是用戶測定信息管理軟件的核心，主要查詢、顯示和匯總各種相關(guān)的數(shù)據(jù)、報表和圖形，各種報告都可以以報表或圖表的形式打印出來，供用戶直觀分析或瀏覽，是供用戶對種雞選擇淘汰的重要依據(jù)。本功能模塊包括種禽生長類總報告、數(shù)據(jù)匯總報告、事件數(shù)據(jù)及種禽日生長性能報告?，F(xiàn)以電子標簽尾號為2334的雞只測定結(jié)果為例，說明各功能模塊作用。

表1　2334號雞生長性能測定匯總表

表1是通過種禽生長類總報告功能模塊得出的2334號雞的生長性能測定匯總表，記錄了有關(guān)的數(shù)據(jù)，如開始體重和測定結(jié)束時的體重、測定時間、采食次數(shù)、采食時間等，以及計算出的平均日增重、日均采食量、料肉比等。數(shù)據(jù)匯總報告可以得出2334號雞生長曲線圖，見圖4。事件數(shù)據(jù)是各種報告的基本信息來源，記錄了所有進入測定站雞只的采食情況和體重情況。例如2334號雞進入測定站采食了，就會產(chǎn)生一條事件數(shù)據(jù)，包括它進入采食的時間、退出時間、采食量、體重等。種禽日生長性能報告可以得出雞每天的采食量、體重、采食次數(shù)及采食時間等數(shù)據(jù)。

1.2.5日志文件

日志文件功能模塊包括喂料日志、狀態(tài)日志、錯誤日志。當料槽剩余量低于系統(tǒng)設(shè)定值時，送料馬達開始轉(zhuǎn)動送料，喂料日志可以記錄送料的數(shù)據(jù)；狀態(tài)日志可以記錄軟件更新后的軟件版本號以及更新的時間；錯誤日志針對測定站運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的異常情況進行記錄，如通訊發(fā)生狀況、停電、送料馬達異常等。

1.2.6數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理程序可以導(dǎo)出每日數(shù)據(jù)或事件數(shù)據(jù)到文件，可以進行數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，刪除數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)重新類總等。

2　結(jié)論

在研制成功雞采食和體重自動記錄設(shè)備硬件基礎(chǔ)上，進一步設(shè)計了雞采食和體重自動記錄設(shè)備軟件。經(jīng)過調(diào)試分析和現(xiàn)場長時間測試，設(shè)備運行穩(wěn)定，軟件所獲數(shù)據(jù)真實可靠，完全了滿足了雞選育的生產(chǎn)要求，而且設(shè)備簡單易用，雞場的育種人員經(jīng)過簡單培訓，即可輕松使用。

本設(shè)備的研制成功，不僅可以大大加快雞場工作人員對雞飼料轉(zhuǎn)化效率測定的速度，減輕勞動強度，且隨著產(chǎn)品的大力推廣，可以預(yù)見其將帶來極大的經(jīng)濟效益。按照《全國肉雞遺傳改良計劃（2014-2025年》中所指出的，快長型黃羽肉雞新品種飼料轉(zhuǎn)化效率改善5%，即料肉比降低0.05個百分點；培育白羽肉雞新品種，料肉比要達到1.70∶1以下。2014年我國肉雞出欄量約為87.9億只，肉雞料消耗超4 000萬t，按飼料3 000元 /t，則在飼料轉(zhuǎn)化效率改善5%的情況下，我國每年出欄的肉雞少消耗飼料就超200萬t，每年飼料費用可以節(jié)省60多億元。

本設(shè)備屬國內(nèi)原創(chuàng)，在國外目前也未見有成功研制的報道。它實現(xiàn)了在大規(guī)模群養(yǎng)雞只的情況下真實準確地測定每一只雞的飼料轉(zhuǎn)化效率，從而增加選育效率和提高選育水平，并培育出優(yōu)良品種，對于我國雞育種水平的提高以及養(yǎng)雞事業(yè)的發(fā)展都具有重要的意義。

圖4　2334號雞生長曲線圖

［1］蘇磊.我國白羽肉雞產(chǎn)業(yè)特點及發(fā)展思路［J］.中國禽業(yè)導(dǎo)刊，2015（13）：34-35.

［2］辛翔飛，劉春芳，王濟民.我國肉雞產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題與對策［J］.中國家禽，2011，33（4）：6-9.

［3］谷悅.農(nóng)業(yè)走出去借力“一帶一路”或催生7500億海外投資市場［J］.中國食品，2015（13）：102-103.

［4］俞暉.怎樣降低肉雞生產(chǎn)中的飼料浪費［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2000（2）.

［5］魯生霞，張德祥，葉京年，等.土雞飼料轉(zhuǎn)化率測定研究［J］.養(yǎng)禽與禽病防治，2011（1）：5-8.

The Software Design of Feed Intake and Live Weight Recording System for Chincken

Wang Kaiyun1，Huang Ruisen1，Chen Yongzhi2，Zhang Rongbo1，Luo Tuyu1，Bian Feng1
（1.Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment，Guangzhou 510630，China；2.Guangdong Agricultural Machinery Appraisal Testing Institute，Guangzhou 510110，China）

The software of feed intake and live weight recording system was designed to enable the continuous recording of feed intake and live weight for a large numbers of chicken over long periods under group-housing conditions.The raw data was analysed，sorted and summarizd，The results could provide a scientific basis for feed efficiency breeding of chicken.

feed efficiency，RFID，feed intake

國家科技支撐計劃子項目（2014BAD08B08-2）；2012年度省級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技提升專項資金（2130106）

王開云（1980—），男，漢族，博士。主要從事現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖機械設(shè)備的研究。