生猪养殖的物联网研发

文 | 郑丽敏 中国农业大学信息与电气工程学院教授

生猪养殖的物联网研发

文 | 郑丽敏 中国农业大学信息与电气工程学院教授

猪肉，是我国国民餐桌上的重要组成部分，也是我国食品安全重点关注的对象之一。猪肉的食用安全问题，很大程度上取决于生猪的养殖环节。物联网技术在生猪养殖中的推广应用，可以提升生猪养殖过程的管理水平，解放饲养员的劳动强度，同时在科学、合理的养殖管理过程中，会提高猪肉食用的安全程度，提高养猪企业的经济效益。

生猪养殖物联网研发项目的背景和意义

行业需求

中国是世界第一猪肉生产大国和消费大国，猪肉产量基本占全球总产量的一半。养猪在我国具有“猪粮安天下”的战略地位。我国居民猪肉消费占肉类总消费量的比重一直维持在60%以上。生猪养殖业一直是国家政策大力扶持的产业。中国虽是养猪大国，却不是养猪强国。中国养猪业必须以提升猪肉质量、食用安全和提升企业效益为发展方向，在全面提升产业竞争力上下功夫。

降低饲养员劳动强度

养猪环境艰苦，饲养员的劳动强度大。饲养员技能培训难，很难招到合格饲养员。利用物联网技术，提高养猪自动化水平，解放饲养员劳动强度。

提高母猪生产力

我国养猪行业，能繁母猪年均贡献出栏生猪15～16头，发达国家则基本为20～22头。我国养殖技术水平相对较高的规模猪场母猪年均贡献出栏生猪18～20头,发达国家则基本达到23～25头。使用物联网技术，自动监控母猪发情，使母猪及时配种，提高受孕率，提高母猪生产力。

降低疾病发生率，减轻环境的压力

中国养猪业近年来饱受各种疫病的困扰，给行业造成巨大损失，并成为影响制约我国养猪业发展的重要因素，使用物联网技术可以有效的控制生猪保健、防疫的管理过程，保障猪肉食用安全。

提高生猪养殖水平

使用物联网，对每头母猪进行身份管理后，可根据母猪个体的年龄、妊娠阶段、体况、季节等参数来确定饲喂量，节省饲料，改善体况和提高生产性能。

提高养猪经济效益

利用物联网将养猪场的物流、资金流、信息流高效地融合并进行合理、有效的分析，使得管理者及时掌控各生产环节，降低养殖成本，提高企业经济效益。

生猪养殖的物联网架构

图1 生猪养殖网联网系统架构

如图1所示为生猪养殖网联网系统

架构。这个生猪养殖物联网系统项目是北京资源集团和中国农业大学合作研发的。首先是一个猪身份的管理系统，利用 超 高 频 的RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）技术，实现的对猪的身份识别管理。如果要物联网养猪，其次是ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）系统，来完成对猪场的管理。在这一部分里，包含了对猪场的日常的管理、库房管理、财务管理及成本核算。其次，还有对生猪的营养管理的喂养系统、防疫保健系统、环境的监控、母猪的发情和妊娠的监测系统和疾病诊断系统。

因为猪场的环境不适于用电脑台式机进行智能管理，用台式机对库房进行管理还可以，但其他环境下使用台式机就很不方便。所以我们开发了移动信息管理系统，包含两个部分，一部分利用了手机，还有一部分利用读写器。可以用读写器和手机对猪进行身份管理、喂养管理、防疫保健管理，同时还可以对母猪发情和环境监控以短信的形式提醒和预警。

要构建物联网，就必须使用传感器技术。传感器的信息传输，除了依靠互联网外，还要用到无线传感网络技术。主要包含WIFI（以无线方式互相连接的技术）和ZigBee技术（ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术）。我们系统中的生猪身份、生猪喂养、保健、防疫等管理，以及电子称重、环境监控、母猪发情期监控等信息的获取，实际上很多是从硬件设备中自动获取传感器的信息，有的是利用WIFI技术，有的是利用ZigBee技术。比如猪身份管理系统里面，通过使用RFID读写器，信息传输就是通过WIFI进行的。还有手机系统，任何一个饲养员都可以通过手机，来实现对生猪喂养、保健、母猪发情期提示等管理，信息也是通过WIFI传输到服务器。而环境监控及母猪发情期监控信息是利用ZigBee传输到服务器的。

物联网系统的实现

简单讲，首先就是利用RFID技术，开发了生猪的身份管理系统。在这个系统里大家用的技术都是一样的。根据猪场的养殖环境和条件，以确定使用RFID的频率是高频，还是超高频。注意这部分会影响整个系统成本。

对生猪的身份管理，我们从企业实情出发，为确定对每一头猪都要有一个身份证一样编码，我们是用出生日期+窝号+顺序号信息为猪一生的编码，此外还有对读写器的信息保密进行加解密的功能开发。

生猪的日常管理，如母猪分娩的信息记载，饲养员也可以通过读写器，很方便的操作；在《日常管理》里，如“转群”，可以利用读写器也可以利用手机，来对各种猪群进行转群处理。这种处理不仅可以是个体的，也可以是批量性的。

日常管理中的月底猪场进行盘点时，也可以利用读写器和手机。当扫描了每头生猪身份证号后，可以很快的确定信息，并完成操作。

此外，通过环境传感器监测收集到的信息，如猪场的温度、二氧化碳含量、硫化氢指标信息等，通过无线传感网络传输到服务器，系统通过服务器往读写器或者是手机上发预警信息。根据这些提示信息，饲养员再去做相应的管理。

移动信息管理除了读写器管理系统，还有手机管理系统。利用手机管理除了灵活方便以外，还可以降低成本，同时我们也开发了针对不同岗位的工作人员，如针对饲养员和企业老板的常用功能，分别使用不同的信息管理的客户端。

同时，还可以对母猪发情的监视器，发出的监测信息及时发送给饲养员，通知饲养员及时去配种，提高了配种的成功率。对环境的监控的异常信息也可以发送到手机，饲养员也可以及时处置。对于猪场的管理者也就是老板，可以利用手机的管理功能，及时的对员工管理、对猪（只）的存栏状况，成本信息及时掌握企业状况。系统还有一个视频监控系统。饲养员只要在猪场，通过手机对手机，开启视频功能，老板可以随时查看猪场的整个环境及过程监控。

物联网是提升生猪养殖管理的好方法

通过实践发现，做动物饲养管理的物联网系统还是有一定的困难的。与做其它食品生产管理的物联网还是有很大差距的，如与做蔬菜生产或者其他粮食作物物联网很不一样。因为这个猪是活动的，被动的，猪很不老实，打上耳标的猪每天会好奇地咬它。所以采用的RFID芯片包装要特制结实；另外生猪不固定，它总在活动，你去读它就会跑。所以信息读取距离要通过实践才可以确定。

另外，生猪的养殖环境差，传感器设备信息传输也会因为使用的无线传感技术受到影响，因此这些都不能只靠理论，要通过实践测试的结果为依据。

还有就是生猪饲养水平，这个跟饲养员素质有关。即使有一套科学的养殖、营养方案，但是饲养员不照着做，营养目标就很难达到。所以要求物联网不能复杂，要方便饲养员操作才行。

通过物联网技术，实现了生猪养殖的管理，使养猪环节自动化、操作简单化、管理科学化，除了提高了养猪企业的管理水平，开始虽然会增加硬件成本，但长期推广和应用，企业一定会提高经济效益的。

对于提高猪肉食用安全问题，笔者认为提升养猪企业诚信是解决猪肉食用安全的核心问题，而使用物联网技术是为解决食品安全问题的一种技术，但使用物联网技术一定是提升生猪养殖管理的好方法。