物联网技术在现代畜牧业的应用

重庆市万州区动物卫生监督所 吴宗权

随着饲料配方筛选、动物育种分析及牧场管理计算机技术应用，荷兰于20世纪80年代建立了数字化奶牛场；以色列阿菲金公司1984年研究出阿菲牧管理系统；西班牙Agritee软件公司1989年开发了奶牛肉牛管理软件，实际开始畜牧业物联网技术应用。随着计算机互联网通信技术、二维码识读、无线射频识别技术（RFID）、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备的发展，物联网技术从虚拟走向现实，融入人类生活，广泛应用于工业、农业、交通运输、医疗卫生等各个行业，畜牧业也进入物联网时代。

一、动物溯源及管理

1.追踪溯源

继美国疯牛病后，欧盟、美国、日本、澳大利亚等国首先将RFID用于肉牛生产、销售的溯源跟踪，以保证肉品安全。2003-2004年我国上海科芯、烟台威尔、杭州力汇等开始动物识别器等射频技术的研发。较早形成产品的常州高特使用RFID耳标，能快速有效查询牛品种、来源、免疫、治疗、用药、健康状况以及饲养、生长情况等，可以开展畜产品的来源追踪。2004年农业部在北京市、上海市、四川省、重庆市开展动物标识溯源试点，2006年4月提出建立我国畜产品溯源系统，2006年6月农业部发布第67号令《畜禽标识及免疫档案管理办法》开始在全国应用。数据传入农业部数据中心，对动物运输、屠宰检疫的追踪追溯，发挥了重要作用。但是，由于养殖户及企业档案记录不全，耳标录入不完善，读写设备缺乏等问题，全国性动物溯源徘徊不前。

2.动物管理

通过植入RFID对马和试验动物跟踪在国外早有报道。我国通过温度传感器、生物观察仪、病菌监测器等物联网技术，成功进行野生动物管理和监测，如大熊猫定位跟踪系统的开发和应用。目前，物联网广泛应用于宠物管理，如北京市、上海市、大连市等对地犬（鸽、猫）等宠物佩戴二维码标牌+后台管理+GPS，不仅可定位追踪，还可连接智能手机，方便主人查找，同时便于宠物管理，如北京的犬冠以010开头，八位数编号，信息涵盖宠物主的联系方式、防疫等信息。目前二维码、RFID耳标、瘤胃芯片、肢环、颈环等电子标识及读写设备研发生产企业众多、甚至产品出口国外，动物管理信息化正纵深发展。

3.牧场管理

RFID技术对规模养殖场进行个体识别和记录，自动统计动物数量，不仅可以进行场内、外追踪管理，还可进行生长发育的自动测定、记录、分析，数据传入管理中心，结合育种软件进行选种、选配，突破动物传统选育技术。在牧场管理中，有关发情、配种、分娩、防疫、驱虫、消毒、出售等个体档案管理及汇总，可借助物联网技术大幅度减小工作量，数字化牧场管理将成为未来发展趋势。

二、动物食品安全

1.屠宰销售管理

早在2003年我国上海环极信息公司等开发的RFID生产监控管理系统运用到屠宰加工企业，能够自动、实时、准确的采集与卫生检验、检疫等关键环节的有关数据，较好的满足质量监管要求。近年来，使用超高频RFID技术，加强贴标、挂钩、监控、分级、入库、出库环节数据的采集传输，有效地解决进场检疫、待宰观察、屠宰检疫、肉制品分割及副产品整个追溯链管理。如上海“五丰”公司在2006年使用电子条码技术，可对分割肉及副产品追踪溯源，实现对动物的全程的跟踪监控，保障肉品质量卫生。四川凯路威电子公司为成都巨丰食品有限公司、江西正邦集团开发的生猪屠宰信息化管理监控与溯源管理系统、上海时甲智能公司为双汇集团开发的生猪屠宰RFID系统管理系统，不仅可以屠宰溯源管理，还可进行企业财务管理。

2.放心奶工程管理

在大型奶牛场，如果一头牛出现身体异常，不仅可能造成传染，同时异常奶混入储奶罐，影响整体质量。通过捆绑在奶牛腿部或埋植在体内的电子标签和传感器，可有效监控每一头奶牛的体温、体质等健康信息，并传入数据中心资料或掌上电脑等终端，便于工作人员查看，并对有异常奶牛提前采取措施，提高牛奶质量。MRS保证乳品质量，如蒙牛挤奶大厅，RFID自动扫描记录，挤奶器对乳房自动冲洗、消毒、挤奶，还可通过安装在挤奶台的阿菲牧魔盒及管理软件记录该牛的牛奶流量、重量、电导性、细胞含量、乳脂肪、乳蛋白、尿素、乳品含血量等质量因素，加上饲养管理数据库资料联网转为条型码张贴在奶罐销售到市场。

三、饲养管理

1.环境控制

在畜舍安装智能传感器，在线采集二氧化碳、氨气、硫化氢、空气温度、湿度、光照强度、风速及视频等，通过有线或无线传送到饲养员手机、PDA、计算机等信息终端，实时掌握养殖场环境信息，并可以根据监测结果，远程控制相应设备自动开窗换气、喷淋降温、调整光照等，实现管理自动化、健康养殖、节能降耗的目标。如江苏宜兴、湖南嘉禾等地智能化猪场、湖北黄陂100万只智能化蛋鸡场，实现养殖场内环境自动检测、传输、接收、自动调控。目前，我国已有许多研发企业和使用单位，满足动物福利和生产需要、提高生产水平。因此，陈焕春院士最近提出：“未来大型养猪场将智能化”。

2.精细饲养

规模养殖场圈舍建设和饲养机械设备等可为精细饲养提供条件。起源于以色列、美国、加拿大等国的TMR喂食系统，实质是依托物联网计算机技术，自动化定量喂养，现在已经在我国应用。当牛通过挤奶道时自动记录耳号、体重、生理状况数据，传送到计算机系统，分析计算该牛最佳采食量，指挥喂食机自动配给饲料和统计。如宁夏银川奥特信息公司饲喂监控系统针对不同牛群设定配方，查询每次饲喂的时间、装料点装载量、卸载牛圈以及卸载量等详细信息，已在陕甘宁等70余个牛场使用。以色列、美国还实现了农场草料采集、自动粉碎加工、自动分析营养含量、自动配料满足需要、TMR自动喂食机分发到各养殖场。

3.智能管理

除对养殖场环境监控自动调整温度、光照、通风等外，智能养殖场还能实现智能喂养：供水配食可按时间，编成流程，智能主机按时间节点或探测器反馈信息，定时定量的配给食物。智能粪便收集：当粪便跌落到架空的平台达到一定数量时，智能主机能通知清扫设备，把粪便收集起来。智能清洗：清洗装置能够定时启动清洗，避免细菌感染。因此，使用新型的智能养殖，不仅可以坐在办公室实现饲养管理，还可节省劳力，节能减排，如北京市大兴区奥天农场年出栏2万多头，每年可节水5万吨。

4.视频监控

通过安装视频监控，可以现场了解当前和一个时期（储存15～30 d）的声像数据，了解场内的家畜活动、饲养员的工作情况。场内设置门磁、人体感应器、红外双鉴探测器、红外对射、声光报警器、前端探测器等，能对非法人员入场提醒后通过报警主机给场主电话或发信息，对场外人员入境监控，提高牧场安全等级。

四、繁殖管理

1.奶牛发情监测系统

UCOWS是由固定在牛腿上的计步器和挤奶台的感应器组成，每次挤奶时计步器与感应器的数据自动识别交换，并将计步器牛活动量自动传输到电脑数据库，分析是否发情。如宁夏银川奥特UCOWS奶牛发情监测系统已在宁夏回族自治区、内蒙自治区等12个省、市、自治区使用，发情监测Kappa值为0.706（育成牛）～0.850（经产牛），产品与国外同类产品具有竞争优势。上海光明奶业使用以色列阿菲金发情监测系统，不仅检测发情，还可繁殖管理，判断发情时段及监测卵泡囊肿、卵巢静止、怀孕牛发情、蹄肢病。上海交通大学与无锡物联网研究院合作发明发情监测系统。河北农业大学通过传感器和电子器件检测奶牛体温和身体活动等生理参数，除用于奶牛外，还可经改进用于其他动物发情、健康等监测，有很好的应用前景。

2.母猪发情监测器

利用“公猪效应”原理结合物联网技术进行发情监测已生产应用。当群养母猪发情时，将与电子发情探测站内的公猪接触，系统记录耳牌及与公猪的接触次数和持续时间等，达到发情曲线标准时自动喷墨标记，提醒饲养员进行发情鉴定。如成都泰丰畜牧公司引进的荷兰智能化群养管理系统“velos”，实行自动饲喂、自动分离、发情鉴定。已在四川省、重庆市、湖南省、湖北省等二十余家规模猪场，其中两家猪场年出栏断奶仔猪数分别为24.5头和25头。

3.分娩及仔猪管理

安装无线高清摄像头除了解养殖场家畜活动情况，也可开展母猪分娩和仔猪管理，如神鹰管理系统会在产前发布视频信息，传递监控数据。一种安装在产床的母猪分娩报警装置能够在仔猪被顶出产道时，发送检测信号，呼叫饲养员进行分娩管理。同样，利用热红外传感器监测分娩限位栏的仔猪活动区，一旦检测到仔猪出现在活动区就通过寻呼机通知饲养员。这种利用机器视觉技术和热红外传感器监测进行母猪分娩检测和仔猪管理已经应用。

五、动物疫病监测

1.常规监测

通过埋植芯片和其他智能采集装置收集生理状况指标如体温、心跳、反刍、嗳气、粪、尿数据，乃至血液细胞及酶的变化，传入计算机系统，分析健康状况，进行疫病监测。如陕西卓讯物联公司自主研发的“家畜智能植入式电子身份健康检测仪”，植入在家畜皮下，实时检测家畜的生理数据，利用“初判主机”和“家畜疫病模型机诊断系统”对检测到的生理数据进行初判分析，结合临床诊断，对家畜进行早治疗，防止疫病大规模爆发。

2.报警监测

采用RFID实时定位系统（RTLS）帮助农场主在畜群中定位到单个奶牛，即使在很远的放牧时，也能够分析奶牛的行为，及时发现疾病前兆。如患酮血病的奶牛进料时间减少，可能会出现反常步态、具有攻击性或发出吼叫等。当阅读器收到标签信号时，传入到中心管理系统报警，采用这套系统分析，一般可提前一周发现疾病。

3.疫病诊断

物联网硬软件技术推动力生物识别、传感器、数字化医疗设备与动物疫病快速诊断仪现代疫病诊断技术的发展。在人类，虹膜识别不仅可类似DNA准确识别个人，还可疾病诊断，如澳大利亚Irisearchpor系统能够通过虹膜自动识别人的9种疾病；西班牙Tecnalia公司开发的生物传感器，能通过呼气检测肺癌肿瘤标志物。在动物医学方面，应用免疫酶、DNA、微生物、组织等生物感受器可以借助仪器直接诊断如羊布氏杆菌病、新城疫、禽流感、小反刍兽疫等疫病，也可以测定免疫抗体效价，而且这些数据通过计算机直接传到PAD等终端系统，便于管理者开展动物疫病防控。

六、畜牧企业管理

现代畜牧企业不仅从事畜牧产加销一体化，而且开展跨行业生产经营；不仅拥有自办的标准化智能牧场，还有公司+农户的养殖基地。应用物联网技术，建立企业数据中心，将养殖、收购、加工、运输、销售等各个环节的信息自动采集、储存交换、汇总分析，实现企业核心业务管理信息化、管理信息资源化和信息服务规范化。如广东温氏集团利用物联网技术对各地若干养殖户及工厂实时监控、智能检测，管理者可查询各项实时或历史的数据、统计报表及视频等，解决分散养殖户的标准化饲养管理、保证了700万头生猪、7亿多家禽的高效生产管理和食品安全。管理资产上百亿元，实现现代化企业管理。

为保证优质安全高产高效畜牧生产的可持续发展，需要推广应用“现代畜牧兽医科学技术+现代工业装备+现代信息技术+现代经济管理”组装配套的现代畜牧生产。在推进畜牧生产规模化、集约化、标准化、自动化、产业化、市场化、智能化的进程中，不仅需要畜牧兽医技术和工厂化养殖的硬件条件，也需要大量计算机信息应用软件开发，畜牧业物联网技术的开发应用和配套推广将成为现代畜牧生产的新课题，应当引起畜牧主管部门、科研院所和各级科技人员的高度重视，畜牧兽医与信息技术等跨学科专业研究与应用成为未来研究焦点。