RFID技术在养猪生产中的应用

（广东科贸职业学院，广州 510430）

RFID技术在养猪生产中的应用

李 翀

（广东科贸职业学院，广州 510430）

近年来随着我国规模化养殖业的迅速发展，猪场集约化程度不断提高，规模养殖迅速扩大，养猪行业融入现代化信息管理技术越来越重要。目前国内外已有多家公司开发了基于RFID的自动化养猪系统，并成功应用在许多养猪场中，取得了可观的效益。文内介绍了无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）的技术特征，基于RFID的智能养猪管理系统，阐述了RFID技术在生猪养殖中的应用，并就目前该技术在实际应用中存在的主要问题提出思考和展望。

智能养猪；RFID技术；管理系统与应用

近年来，我国规模化养猪业蓬勃发展，与此同时也伴随着激烈的市场竞争及食品安全等巨大压力。随着科学技术的发展和进步，信息化技术、自动化控制、人工智能和系统集成等新技术开始广泛地应用于养猪业的实际生产过程中。新技术的应用在降低养猪业生产成本、提高生产效率以及在实际生产过程中的集中管理、提高流通效率等方面都发挥着巨大作用，为规模化养猪业实现精准养殖奠定了基础。

当前我国养猪业的养殖方式正在逐步向集约化、规模化的方向发展，由传统的粗放式散养向中等养殖规模甚至大规模跨地域的集中养殖方式发展，在养殖模式上有了一定的改进，但对于精准养殖仍存在不少问题：饲养设备自动化水平低、缺乏智能化特性、劳动强度大、猪舍环境设施简陋、不能满足信息化养殖的需求、养殖场管理模式陈旧、生产效率低下等[1]。

有鉴于此，近年来发展迅速的RFID成为当前各国建立可追溯体系的最佳选择，2006年7月1日起我国开始施行的《畜禽标识和养殖档案管理办法》更是对畜禽标识做了明确规定。目前国内外养猪业中已开始逐步推广应用基于RFID的智能养猪管理系统，利用RFID非接触式自动识别技术实现对猪只的综合管理甚至个体的精确饲养，对养殖环节的全过程实施有序管理和监控，使养猪产业迈入信息化、智能化的时代[2]。

图1 RFID系统组成结构

1  RFID概述

RFID作为运动物体的自动识别技术日益成熟。RIFD识别技术是一种通过交变磁场、电磁场利用射频信号将信息以非接触方式进行双向数据通信，并通过其负载的信息数据来实现目标对象自动识别的技术[3-4]。

由于具体的应用需求和使用环境不同，RFID系统的组成也略有不同。一般情况下，一个RFID系统由信号发射机/接收机、编程器、发射/接收天线等部分组成[5-7]。如图1所示。

在RFID系统的实际应用中，模块与模块的交互通过数据流来实现：RFID电子标签由耦合元件及芯片组成，具有唯一编码；读写器利用发射天线对外发射无线信号，当RFID电子标签进入发射天线的工作区域内时产生感应电流自动激活，通过天线将自身存储的编码等数据信息自动发射出去；系统通过天线接收到电子标签发出的射频信号后，经调节器将信号传输到读写器对信息进行调制解码并传送至计算机，由计算机判断标签的合法性，并根据不同的项目需求设定的程序做相应的处理，实现相应的功能。

与常规条形码技术相比较，RFID射频技术最大的特点就是非接触性，其识别过程可以无须人工干预，支持对运动物体的自动识别和多标签的同时识别，能够存储大量数据，非常适合用于自动化识别系统。同时RFID电子标签的封装保证了使用的安全性，环境适应能力很强，不易损坏。多种类型的RFID技术方案能够最大程度地满足不同应用情况下的性能、成本需求。

2  RFID在畜牧业中的应用

随着RFID技术的出现和发展，牲畜自动化喂养系统开始在畜牧业中得到广泛应用。美国奥斯本公司设计的全自动母猪饲喂系统TEAM、全自动种猪生产性能测定系统FIRE、生产育肥自动分阶段饲养系统Weight Watch，荷兰Nedap公司的Velos自动群养系统，法国ACEMO母猪多功能自动喂养系统，德国Big Dutchman公司的CALLMATIC2智能饲养管理系统等[8-9]，以及我国依玛克公司设计的奶牛精确饲养系统和产奶自动计量管理系统等多种牲畜饲养和管理系统都是以RFID电子标识的使用为前提和基础[10]。

在中国，2002年起开始实行动物免疫标识制度，《中华人民共和国畜牧法》明确规定养殖者必须为畜禽建立养殖档案，进行标识；2006年国家农业部67号令颁布的《畜禽标识和养殖档案管理办法》，正式启动建设“动物标识与疫病可追溯体系”并于2007年起进行全国范围的推广；2009年颁布并实施的《中华人民共和国食品安全法》则从制度上对肉食品的安全监管体系、风险监测、安全事故的处置和评估等进行了进一步补充和完善[11]。国内研究机构和生产企业在商品猪的精确饲养以及信息化质量控制方面的研究也已取得了不少进展。

在“十五”国家“863”计划中，江苏省农业科学院农业资源与环境研究中心的陆昌华等获资助，在《工厂化猪肉安全生产溯源数字系统的设计》项目中综合应用个体标识、一维和二维条码标签、RFID射频电子标签等技术，与传统养猪行业和加工业结合，构建了适合中国国情的猪肉监控可追溯系统，设计了生产过程中药物残留、违禁添加剂和重金属的数字化预警系统方案。

中国农业大学水利与土木工程学院的谢菊芳等提出了对肉猪生长过程中饲料、兽药的使用监管和对其生长的环境条件进行一般性安全监控和管理方法，设计了“肉猪工厂化生产质量安全监控系统”。

2006年，国家金卡工程电子标签应用试点项目“四川牲畜、食品产业链电子标签管理系统”启动，为首批1万头生猪加装了基于RFID技术的射频芯片，首次建立生猪产业链数据库。

广东省农业机械研究所的智能母猪群养管理系统，在母猪群体饲养环境下对母猪的整个繁殖周期进行自动化饲养管理，达到高效率猪场管理和生产的目的。系统为每头母猪配备唯一标识的电子耳标；采用大栏群养方式，猪只可以自由活动和自由选择采食时间，杜绝因等待采食而产生采食应激和攻击行为，同时实现了个体饲喂，确保个体不至超热能采食；群养母猪的有效活动区域增加，保留丰富各样的母猪行为特性，有助于保持群体内各母猪的体型均匀度；提高了仔猪的初生重和成活率；减少保健和治疗用的药物使用量，降低了药物等成本。另外，发情探测站及分离站能够实现自动发情鉴定、个体识别分群、自动喷色记忆及自动分离[12]。

广兴智能型种猪测定系统，主要应用于种猪品种选育中的种猪生长性能自动化测定，通过对猪只的24 h不间断实时监控、精确的数据采集和计算，用分析数据和图表准确表示出种猪的生长性能，为种猪的优选优育提供科学依据。系统把RFID、计算机远程控制远程通讯和数据库管理等技术和种猪测定要求有机结合起来，解决了种猪在群体饲养情况下猪只个体的自动识别，采食量和体重的自动称取，数据资料的自动记录，主控电脑根据上传数据自动建立数据库，自动形成各种测定报告归类汇总，有效可靠准确地解决了猪生长过程数据的自动采集记录及处理，消除了传统方法的弊端。

3  主要问题及对策

虽然国外厂商的智能养猪系统性能不俗，但造价不菲，电子耳标成本较高，对我国养殖企业来说难以接受。当前市场上的国外自动化养猪设备种类少，价格高，现有系统并不完全符合国内养殖的实际情况，在复杂多变的养殖环境中难以及时解决相关的技术问题，使得养猪场需要承担较大风险。国内智能母猪群养管理系统和种猪性能测定系统从国情出发，适应我国养殖户的实际需求，以较低廉的价格提供了国外自动化养猪系统的绝大部分功能，但在软件上仍旧采用与国外同类产品类似的C/S架构的管理系统，缺少网络化的协同管理功能，更适于在单一养猪场环境中使用，在我国规模化养猪产业迅速发展的今天，难以实现对成规模跨地域的养殖环境的监控和管理。随着我国养猪产业规模化、集约化程度的不断提高，大规模跨地域养殖企业的出现，立足国内养猪生产实践需要，自主研制开发支持跨地域生产环境、将网络技术和数据库技术与智能养猪有机结合的系统和设备，经济、有效地对跨地域规模化养殖环境实现智能养殖和信息化管理成为当前我国自动化养猪系统亟待解决的问题。

图2 基于RFID的规模化智能养猪管理系统三层结构图

为满足跨地域规模化的养猪企业在精准养殖、智能养殖上的需求，结合国情现状，应融合网络技术Web Services和RFID技术相结合[13]，构建向跨地域规模化的养猪企业提供基于RFID的规模化智能养猪管理系统。实现规模化养殖环境中猪只的数据采集与监控与网络技术的有机结合，结束当前规模化养猪企业人工汇总单一生产环境数据的现状，提高生产、管理效率。

结合我国养猪业的实际情况，为了满足不同养殖领域中跨地域规模化养殖企业多种养殖形式的实际需求，基于RFID的规模化智能养猪管理系统可采用信息管理子系统和智能养猪子系统的两级三层结构进行设计，如图2所示。

基于RFID的规模化养猪管理系统遵循猪只自由采食的实践生产规律，利用无线射频识别技术——RFID电子耳标实现测定猪只个体身份的准确快速自动识别，为佩戴RFID电子耳标的每头猪都建立电子档案。在无人值守情况下，在养猪场自动饲养过程中利用电子秤来自动采集猪只的生产信息，并将各个地区养猪场所收集到的数据通过网络传输至企业管理平台。管理平台采用B/S架构，将Web Services技术应用于RFID智能养猪管理系统，实现人机交互以及对RFID、自动饲养设备的控制，自动识别数据的有效性并进行统计分析，生成生产数据统计图形，为养猪工作中的重要生产数据测定提供重要的依据。养猪场操作人员和企业管理人员只需使用浏览器就可以登录管理平台进行数据处理和维护，提高各养殖场的数据处理速度和准确性。

系统提供统一接口，可根据养殖企业实际生产需求挂载应用相关领域的基于RFID的智能养猪系统进行生产管理，实现对猪只个体标识的识别、信息的自动采集、饲喂的智能管理。不同的生产实体中所采集的数据信息通过互联网络汇集到顶层的企业管理平台——信息管理子系统，由管理平台自动甄别数据有效性并进行统计分析。通过RFID技术对养殖要素的自动监测，经管理系统统计汇总各养猪场的实时养殖数据，为企业管理人员提供各类报表，快速定位问题养猪场和异常猪只具体养殖情况，为规模化、跨地域养殖工作中的重要生产数据测定提供重要的依据，为企业科学养殖提供决策支持。

4  展望

利用RFID中间件技术实现对多种养殖方式RFID智能养猪系统的集成，使不同养殖方式的养殖数据信息都能通过互联网自动汇集到管理平台，实现统一管理，能够有效解决对规模化跨地域的智能养猪应用中对多种养殖方式的智能养猪系统的支持和多养殖场数据采集管理的功能需求。然而，在功能应用和管理方面还有很多可以改进和完善的地方：如何改善RFID电子耳标在猪只的养殖过程中随着猪只运动和啃咬导致的掉标问题；如何降低RFID电子标签成本的问题；如何结合移动互联网实现管理系统在移动终端上的应用问题，等等。这些问题都有待我们在实践中去探索和完善。

我们相信，未来随着RFID技术应用的不断推进，成本的降低和技术标准的统一，基于RFID的规模化智能养殖技术将会拥有更加广阔的发展前景。

[1] 颜世涛，闫银发，宋占华等. 奶牛个体智能化精料变量补饲系统设计与试验[J].农业机械学报，2011，42(2)：168-172

[2] 中华人民共和国第67号令.畜禽标识及养殖档案管理办法.http：//www.agri，gov.cn/blgg/t20060628 638621.htm.June 26，2006.

[3] 耿丽微，钱东平，赵春辉.基于射频技术的奶牛身份识别模块[J] .农业工程学报，2009，25(5)：137-140.

[4] 游站清，李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2004，231.

[5] H.W.Son，C.S.Pyo.Design of RFID tag antennas using all inductively coupled feed [J].Electronics Letters，2005，41(81)：120-123.

[6] 李洋.RFID技术与在物联网中的应用[J]. 电子设计工程，2011，19(17)：47-48.

[7] 黄鹏，杨云志，李元忠.“物联网”推动RFID技术和通信网络的发展[J].电讯技术，2010，50(3)：85-89.

[8] 白红武，白云峰，胡肄农，等.RFID电子射频耳标在种猪场的对比试验[J].江苏农业学报，2010，26(2)：446-448.

[9] 常景.RFID在国内外畜牧业中的应用[J].中国电子商情(RFID技术与应用)，2008(4)：26-28

[10] 王海彬，王洪斌，肖建华.奶牛精细养殖信息技术进展[J].中国奶牛，2009，(3)：15.17.

[11] 刘刚.畜禽标识和养殖档案管理办法[J].科学养殖，2006，(9)：5

[12] 农业部种猪质量监督检验测试中心（广州）简介.http：// www.gdswine.com/plus/view.php？aid=120098.June 11，2011.

[13] 魏登峰.基于Web Service的RFID信息网络系统的构建[D].上海师范大学，2010.

2015-04-13)