“互联网+”时代下的散养家禽管理系统开发

姜 磊

(浙江工业职业技术学院，浙江 绍兴 312000)

互联网技术的发展使各个行业都面临着转型升级，农业生产管理也不例外。“互联网+”时代下的畜牧业从饲料加工、动物饲养、畜牧产品销售、运输、存储及质量安全监控等产业链的各个环节都发生了改变。在新型经营管理模式下，畜牧业的生产效率、产品质量、养殖经济效益、管理效能得到快速提升[1]。“互联网+”时代的到来解决了传统家禽散养的粗放式管理模式，经营者与消费者建立了透明权威的信息平台，农副产品销售过剩问题得以解决。生产技术的不断发展使畜牧业的生产及管理更加标准化，有效的提高了整个产业的生产效率。

本文主要针对家禽散养及其自身产品流通问题，提出运用RFID(射频识别)及可视化网络通讯技术加以分析解决。系统联合相关自动化技术，极大的提高了经营者的经济效益，同时畜牧产品的流通渠道有据可查，食品安全问题得到解决。

1 散养家禽存在的问题

不同于饲养场集中饲养的禽类，散养家禽活动范围较大，直接从大自然环境获取食物，其肉质比较有弹性，味道鲜美、营养价值较高[2]。这种传统的养殖虽然简单，但经营者在养殖过程中也会承担较大风险，人力投入较大、管理简单、营养调控、疾病防治等都是散养家禽管理过程中的难点。散养家禽饲养关键问题如下：(1)家禽幼雏存活率较低。散养过程中由于监管不到位幼雏被老鼠、黄鼠狼等动物咬死咬伤情况时有发生。(2)家禽患病率及病死率较高。养殖者在散养过程中防范意识较差，防疫药量不科学，时段性及季节性的疫病措施不完善引起家禽疫病感染，加之散养家禽携带疫病临床表现不明显，传染概率较大。(3)养殖管理人员成本较大。散养过程中需要配备较多的人力进行管理，成本较高。

基于上述问题，本课题提出运用“互联网+”概念来解决养殖生产过程中的监管问题。经相关文献查阅，目前已有智能管理系统应用到集中饲养的环境中，如ZigBee在鸡舍光照监测中的应用[3]，Web服务器的鸡舍温湿度远程监控系统等[4]，都是用无线通讯技术来改善家禽生活环境。还有相关文献提出了养殖一站式服务，运用互联网技术解决动物的养殖健康问题[5]。这种基于“互联网+”模式下的管理，可以很好的解决经营者与消费者之间的“互动”问题，消费者可以亲身体会，了解产品的任何信息，从生产到加工、到流通到销售，整个环节都有据可查，食品安全得以保证。本课题的研究就是在上述背景下提出运用互联网技术来解决散养家禽管理过程中的问题。

2 管理系统平台构成

2.1 管理平台基本结构

“互联网+”管理系统的重点是运用互联网技术的数据处理能力、音视频可视化及信息兼容等特点来阐述智能管理过程。如图1所示为信息处理及可视化构建的基本结构图。

图1 智能管理系统基本框图Fig.1 Basic diagram of intelligent management system

本管理系统RFID是实现“互联”的传感器，计算机是实现“互联”的组织者，管理者通过这样的一个闭环控制系统就可以实时的监控及管理家禽的养殖过程。系统的信息采集主要用到RFID技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，图2为RFID工作原理的基本框图。

图2 RFID工作过程原理框图Fig.2 RFID working process

RFID 特点：①非接触；②唯一性；③重复性； ④信息容量大；⑤安全性；⑥抗污染能力和耐久性；

对食品追溯问题来说最重要的一点就是产品的唯一性，其是确保相关产品安全管理的前提[6]。RFID 电子标签中有存储芯片，可以记录家禽养殖过程中的实时信息，主要信息如下：(1)整个饲养过程中家禽的数量及品种信息；(2)从幼雏开始，体重情况、进食情况；(3)防疫疫苗注射及进食情况，生病情况；(4)历史数据保存情况，如某月某天进行的防疫；(5)整个家禽每天的副产品(下的蛋)数据统计；(6)家禽长大后成为商品出售时的时间、地点。

有效处理好上述信息可以保证在监管过程实现效率最大化。相关信息配合上位机处理可以有效的追溯产品信息，实现食品信息流通透明化。上述提到的所有信息都可以通过上位机数据库进行更改，保证实时性。因此只要家禽绑有高频有源的RFID芯片，便可以对家禽进行科学化的养殖管理，由于RFID识别范围可以达到80～100 m2左右，使散养管理更加轻松。本论文散养活动的区域在400平米左右，由于RFID的识别范围的限制，因此想要扩展更大的活动空间，必须增加2～3套接收器及识别系统，以保证活动区域无死角监控识别。

绑带信息具体变更操作如图3所示，在此过程中运用到的系统编码工具为：Jbuilder 10，Delphi7。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。由于电子标签的芯片存储是可以通过上位机软件进行重复填写及格式化的，这样便减轻了管理者的管理成本。

图3 RFID芯片信息处理流程Fig.3 Information processing flowchart of RFID chip

运用智能管理系统后管理者通过读取RFID芯片的数据信息，便可以有效调整饲养模式，提高生产质量。对于购买者而言，可以根据RFID记录的信息情况，运用手机APP来挑选优质的畜牧商品。如相关文献提到可以运用RFID监控追溯肉品生产加工及运输信息[7]。

2.2 管理平台下网络监控系统

本系统中的视频监控系统可以是上位机与手机共用的独立系统，也可以是上位机与手机分开的两套监控系统，具体实施方案要根据管理者的投资及管理而定。本视频监管系统以两套监控系统为例，一套系统是计算机监控管理，可以对饲养管理过程进行时间、事件查询管理。另一套是手机管理，管理者或者消费者可以通过手机APP进行家禽养殖过程实时监控管理。目前市面上远程视频监控系统的相关产品已经比较成熟，视频图像的像素可以达到200w，分辨率为1280×720，可以支持5～8个用户同时观看，控制监控视角范围也可以达到350度，支持安卓手机及苹果手机，还具备手机电脑的远程对话功能。这是互联网+时代下的一个显著的特性，只要有网络就能实现远程监控及智能管理[8]。

3 系统的设计实施及量化分析

3.1 “互联”技术设计

养殖生产基地的原有智能控制管理系统都是建立在规模化养殖的基础上，管理模式方案如图4所示。此系统的所有信息采集都是通过单片机的控制完成的，关键指标有温度控制，通风控制及湿度控制。此方案的优点在于控制系统不需要投入较大的成本，控制方式简单；缺点是可控效果差，系统易受环境干扰[9]。

图5所示为现有智能化的管理模式，通过对家禽活动区域实施全面的自动化的监控与管理，应用具有无线通讯功能的视觉监控系统实现监控范围的无死角，管理者不但可以通过工控机对养殖环境进行监控管理，同时还可以通过手机APP进行实时查看。工控机管理系统除监控功能外还具备历史数据查询、信息处理等功能。

图4 原有养殖场管理控制模式Fig.4 Management and control mode for original farm

图5 现有散养管理控制模式Fig.5 Current free-ranging management mode

现有控制系统与规模化养殖控制系统相比具有更宽松的外部环境，养殖产品质量得到最大限度的提高。“互联网+”时代让消费者及养殖者更加紧密，远程控制技术的基本原理如图6所示[10]。

微处理器是远程监控的“大脑”，传感器是远程监控的“五官”，电源及无线模块是远程监控的“四肢”，传感器反馈的所有信息都会通过处理芯片进行数据分析，最后通过串行接口反馈到接收器上，接受到信号的手机通过自身的APP建立互联模式，图7所示为手机APP管理模式基本构架。

图6 远程通讯技术结构图Fig.6 Structure of telecommunication technology

图7 手机管理模式基本构架Fig.7 Basic structure of cell phone management mode

3.2 实施过程

3.2.1 监控管理 饲养环境中以一定数量的幼鸡为饲养对象，养殖形式为散养。首先在鸡颈部捆绑装有RFID芯片的绑扎带，在芯片的初始记录中进行号码的编排，记录每一只小鸡的现状，远程读取天线进行实时记录。在小鸡成长阶段，饲养者无需做太多的干预，只需要监控信息变化。在电脑上位机的监控程序中设置一个报警，每天读取的数量在少于养殖数量时进行预警提示，来判断是否具有丢失的情况。由于RFID是无线识别技术，在一定的识别区间每一个带有芯片的家禽信息均出现在上位机的监视画面上，如果上位机上监控的信息数量少了，基本上能断定为丢失情况。通过电脑上位机家禽的信息的读取次数反馈数据，来判断是否具有死亡的情况。由于家禽活动区域不同，RFID识别系统也会有强弱(跟手机信号是一个道理)，在控制系统重新识别的过程中就会在上位机显示识别次数，所以某一芯片信息出现次数在几天内一直为0次，极有可能为死掉的情况。同时可以把这些出现问题的信息第一时间通过短信的形式发到养殖者的手机上。

3.2.2 “互联网+”信息应用 农家乐现已成为大众消费的一个倾向性选择，快乐农场、开心牧场、采摘乐园都是在这样的需求下孕育产生的，本系统也具有这样的经营模式，消费者可按兴趣购买一只特定编号的幼鸡，通过远程监控管理模式进行趣味化的养殖，实现产业的附带经营模式，一举两得。

互联技术的出现使养殖业有了新的创新与突破。销售模式上根据互联技术的应用，可以进行网上直播销售，把饲养监控视频的情况展现给大家，或提供手机APP模块进行养殖现场的监控画面，让消费者与饲养者建立一个全新的买卖形式。这种创新经营模式下可以打消消费者的购买顾虑，不用担心产品的安全问题，同时消费价格也会得到保障。借助于互联网的电商销售模式，降低了销售成本，提高了养殖者的经济效益。

3.3 效益分析

3.3.1 设备投入成本 互联技术投资经费主要用于购置传感器、监控视频及上位机管理软件上，与传统养殖管理模式相比前期投入较高。但“互联网+”管理模式下具有可持续发展性，其可有效降低家禽疫情况带来的经济损失。

3.3.2 效益量化分析 普通饲养场养殖的肉鸡市场价格按15元/每千克计算，散养肉鸡的市场价格按50元/每千克计算。现以50只鸡，养殖60 d为例，传统饲养的鸡增重总量大约为3 kg×50=150 kg，散养鸡增重总量大约为1.2 kg×50=60 kg，散养鸡产生的经济效益大约为60×50=3000元，规模饲养情况下为15×150=2250元。由于饲料及人工成本互联技术下的管理模式较少，综上所述，同等条件情况“互联网+”管理模式下经济效益要高于规模养殖管理模式[11]。

3.3.3 产业链经营模式 “互联网+”管理模式可以辐射出更多的产业创收模式，如农家体验休闲、线上线下互动经营、农家乐度假休闲等产业项目，产业链效益明显。

4 小 结

本文运用互联网通讯及RFID(射频识别)技术联合相关自动控制器研究解决散养家禽饲养过程存在的问题，特别是食品信息的智能监管方面。通过分析对比养殖技术现状特点，把饲养过程的每一个环节都加入到互联网体系中，在保证食品安全的前提下实现智能化的管理。