浅谈电子耳标在养猪业的应用概况

王 凯，吴 丹，蔡更元

（1.温氏食品集团股份有限公司，广东 云浮 527400；2.国家生猪种业工程技术研究中心，广东 广州 510642；3.华南农业大学，广东 广州 510642）

精准农业正在快速发展，个体层面的自动数据采集让生产者能够更多更快地了解每种动物的采食以及它们的生长方式，另一方面，可以带来非常有针对性和精确的生产管理。而个体层面的数据采集与电子耳标识别技术的使用密不可分。

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），也是俗称的电子标签，适用于大部分牲畜种类，它通过在传统塑料耳标的母标内嵌入了一个纽扣式的电子标签，储存动物身份信息，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，与读写器（无线电收发器）配套使用[1-2]。相比于传统耳标，电子耳标优势突出，包括无须可见光源即可自动识别目标对象、可透过外部材料直接读取数据、可以在严苛的环境下工作、无需与目标直接接触就能获得数据等。

1 电子耳标在养猪不同领域上的应用

1.1 智能化母猪群养管理系统的应用

在养猪业，RFID 技术早期是在母猪上应用，主要原因在于母猪的生产期限比较长，生产商愿意加大投资成本，比如智能化母猪群养管理系统（ESF）。该系统可以在大群饲养的环境下实现对每头母猪的精确饲喂和科学管理，将个体动物识别装置与自动化和机械化系统整合成一个管理系统，远程调控，电脑或手机的软件系统自动提醒生产商的关注点，及早发现并及时采取行动。ESF 系统一方面全自动化的生产过程大大减少了人力物力的投入，另一方面改善了动物生存环境，提高了动物福利和健康。

在ESF 系统根据每头母猪妊娠阶段的身体状况进行评分并生成生长饲喂曲线，由于饲料通常占生产成本的60%～70%，因此ESF 是减少饲料浪费的有价值的辅助手段，一些ESF 用户报告表明每头母猪每天节省近0.45 kg 的饲料，这可以在不到两年的时间内产生应用ESF系统的回报[3]。ESF 系统为生产商提供了一个强大的工具来节省饲料和实现更均匀整齐的生产群体。在ESF 系统的饲养环境下，动物可以随时自由移动和锻炼，从而促进了出生仔猪的发育。在适当的营养和锻炼下，也起到了提高母猪产仔数和仔猪重量的作用。还有一个重要的好处是ESF 系统可以改善动物行为。每头母猪的喂养时间分开让母猪发展出更加温顺和自然的行为。通过合理的系统布局，母猪可以快速发现用于饮食，饮水，产仔和排尿或排便的明确区域，为动物和员工提供更舒适和谐的环境，更好的空气流通和更少的噪声。

1.2 监测猪的行为模式

利用RFID 标签可以跟踪任何猪的行为，并且可以辨别个体的行为模式。如果猪只突然表现出与平常不同的行为，系统就会向生产商发送“红色警报”，帮助生产商进行个体观察。可检测母猪发情时机。母猪发情要掌握良好时机，某公司开发了可以监控母猪是否发情的交配站（如图1）。1 头公猪站在交配站的洞口后面，佩戴RFID 的母猪如果出现在洞口的另一面，则交配站可以记录母猪的访问频率，如果系统证明该母猪是常规访客，则该设备会自动在该母猪背部进行标记以表明母猪已做好受精的准备。

1.3 育肥猪上的应用

图1 交配站局部

大多数猪场会选择对母猪进行RFID 操作，特别是在具有母猪电子饲喂系统的猪场中，而对于育肥猪，虽然从技术上而言，可以对猪进行个体追踪，但考虑到成本问题，目前主要还是通过群体监测的方式。

如果育肥猪都有相对应的RFID进行识别，生产商可以将猪群送到屠宰场并进行分类，生产商能够把猪只一个接一个地输送到站点，在出口处，如果猪只体重超过预期，则分类门会打开并将猪只送到待屠宰的地方，但如果猪只体重达不到预期，则将猪只带回原来的地方。因此佩戴芯片的猪群可以通过在站点中定期跟踪他们的体重增长情况，然后通过微控制器将每只动物的重量进行归档并生成生长曲线。

1.4 猪群管理上的应用

对于猪群每个个体的健康管理是比较难以实现的，一般发现猪生病的时候，猪场已经有大约20%的猪只已经感染了病毒，如果是通过饮用水治疗，需要处理整个栏舍。Pig-insight 这种技术可用于仔猪和育肥猪的精准养殖，每头猪都被其芯片识别，并按照其进食曲线饲喂，通过观察和调整每头动物的采食量和饮水量，开发了连接在料槽前面的秤，可以作为预防病理学的个体预测方法，降低兽医成本的同时改善卫生条件，从而提高动物的生产成绩，每批次更均匀，猪群的肌肉百分比更高，同时还能实现肉类生产过程中的更好的可追溯性[4-6]。

RFID 天线放置在料槽的后面，这个装置可以同时称量料槽和动物的重量，即使在动物饮水的时候也能保证准确的测量。每头猪都必须佩戴可以被天线检测到的RFID 芯片，猪群饮水行为信息传输到电脑上进行分析。另外所测量的权重的“清理”算法允许排除或纠正强烈偏离的值[7]，例如，当2 头仔猪同时存在于工作站内或者当只有2 个前腿在称重机上时检测到动物实测得的数据是会被排除的，因此测量的数据是非常精确的。

1.5 疫苗接种上的应用

跟踪猪舍数据的方法各种各样，但疫苗接种方面的数据目前主要还是通过手工记录。对于抗生素在猪上滥用的情况也屡禁不止，消费者希望在动物的饮食，生活方式以及疫苗接种，抗生素使用等方面有更多的了解。目前有一个解决这些问题的方案-V-ETIC（图2），它只需要与低频RFID 耳标进行配套使用，通过蓝牙就可以随时随地收集，存储，共享和利用注射信息，可以清楚地记录哪头猪注射了什么药物或疫苗以及剂量，治疗的部位以及进行操作的工作人员[8-9]。

2 不同国家猪电子耳标的使用情况

2.1 美国电子耳标的使用情况

美国的种猪在进入市场屠宰之前，需要官方的USDA 猪场标签[10]，只有经APHIS 批准的制造商才有权制造用于美国农业部的国家动物识别系统（NAIS）的官方动物识别装置，这是作为美国养猪业的食品安全和可追溯性的组成部分。

在NAIS 中，识别标签和装置用于在动物疾病暴发时提供更高水平的动物可追溯性，NAIS 是一个现代化的简化信息系统，可帮助生产商和动物卫生官员快速有效地应对美国的动物健康事件，该系统包括三个部分：房屋登记、动物识别和追踪。到目前为止，全国已有487 670 个场所注册该系统。

虽然联邦政府批准的猪耳标有几种不同的选择，但前提是美国农业部批准的并且必须具备以下关键部件（图3）：1）每只动物的唯一编号：意味着您购买的每只动物以不同的数字结尾，以便每只动物都有一个独特的标记；2）防篡改和永久编号：编号永久印在标签上，它们只能使用一次，不应更改或删除；3）美国盾徽：联邦政府批准的猪耳标将拥有美国小徽标。

图2 使用V-ETIC 进行猪只疫苗注射

图3 美国动物耳标

美国的ABA/CPS/TP 活动展示中一般会使用840 耳标（图4），840标签符合动物疾病可追溯性（ADT）框架的要求，在联邦，州和行业官员之间的标准化信息系统中得到认可，用于视觉和电子识别[11]，还可用于动物健康计划，运动记录，营销计划，品种登记和遗传计划。每个标签包含15 位数字，以数字840（美国国家代码）开头，剩余的12位数字对于个体动物是唯一的。840标签有各种形状，大小和颜色（矩形，圆形按钮等），但每种标签都是官方ID 的可接受形式，可参考下面的几种耳标款式。根据标签的大小和形状，可以在标签的底部打印其他信息，例如动物的附加管理编号或生产者的房屋ID 号。当猪只佩带840 标签时表示猪可以在全国范围内移动。

840 耳标种类，包括：1）840矩形耳标，底部没有任何管理编号或房屋ID，这是标准的840 耳标布局（图5 左）。这将是一种可接受的ID 形式，因为每个标签仍然拥有每只动物的唯一的12 位数字。2）底部印有管理编号的840 耳标（图5右），在这种情况下，标签购买者选择将额外的数字添加到底部标签的空白部分以用于管理目的。3）底部印有房屋ID 号的840 耳标（图6 左）。另一种选择是将您的房屋ID 打印在标签的空白部分。4）圆形840 耳标（图6 右）。

官方的耳标不用于ABA/CPS/TP 活动展示的猪只，一般情况下官方的耳标不可以移除，用于协助动物健康机构因残留问题或动物健康问题进行动物溯源，官方耳标有塑料（图7 左）和金属（图7 右）两种版本。

通常情况下，所有动物都使用完全相同的颜色，尽管有些农场对公猪和母猪使用不同的耳标。美国的部分农场，每周不同日出生的猪使用不同颜色的耳标：白色，红色，蓝色，紫色，黄色，粉红色等，通过这种方式，可以快速了解猪只的年龄。

2.2 澳大利亚的耳标使用情况

图4 840 耳标

图5 标准840 耳标布局（左）和底部印有管理编号的840 耳标（右）

图6 底部印有房屋ID 号的840 耳标（左）和840 圆形耳标（右）

图7 塑料NUES 耳标（左）和金属NUES 耳标（右）

在澳大利亚，无论有1 头什么品种或用途的猪只，都必须在PigPass 系统注册。所有猪只必须使用国家牲畜识别系统（NLIS）认可的耳标进行识别才能从原产地转移。离开原产地的猪必须在左肩上标记，并由该州的地区政府指定纹身。所有引进的猪和来自不明原因的猪都必须在右肩上打上纹身，并将纹身注册到目前所在的场所。当猪被识别出标签并附有运动文件时，它们可以被可靠地追溯到出生地和最后居住地方。猪的接收者必须在动物到达后48 h 内向PigPass数据库（www.pigpass.com.au）报告其出生地、售卖场、展览场或屠宰场[12]。

澳大利亚之前是通过PigPass系统运营养猪业，PigPass 系统上包括国家供应商声明运单和报告数据库，用于澳大利亚所有养猪场，农场，展览场和屠宰场。从2018 年2月1 日开始，NLIS 开始在猪上应用，仍通过PigPass 系统运营，其后PigPass 数据库自动将所有猪的运动数据上传到NLIS 数据库，而该数据库由州政府用于在紧急情况下追踪牲畜。生产商选择使用NLIS认可的猪耳标，是带有物业识别码（PIC）和NLIS 徽标的视觉可读耳标，一旦使用了NLIS 标签，它必须终生留在猪身上而不能被移除。

通过NLIS 系统，可以在以下四方面加强澳大利亚猪肉产品的完整性：在食品安全问题或外来疾病暴发的情况下实现快速动物识别和可追溯性、加强国内和出口消费者对澳大利亚猪肉的信心、保证澳大利亚作为安全优质猪肉产品生产商的声誉、更快地追踪生猪群的疾病控制。

2.3 欧洲的耳标使用情况

目前，欧盟法规未对所有动物进行电子耳标标记，但欧洲健康和消费者委员会关于动物健康战略的目标是让所有进入食物链的牲畜都以电子方式标记，包括以下好处：加强消费者保护、改善疾病预防、危机管理、加强目前的追踪系统、减少管理任务、减少纸张任务、减少劳动力成本、品牌保护、主动而非反应系统[13]。

欧洲的项目“Pig Affairs”目的在于跟踪每头猪从出生到屠宰的记录（标记号码、出生和疫苗等），所有数据都储存在一张芯片上，该芯片嵌入到市场上可用的标准动物标签中。在世界范围内使用几种常见频率（例如LF，HF，UHF），并且根据应用，选择适当的频率。这是因 为LF，HF 或UHF 有 其 自 身 的优点和缺点[14]，见表1。通常，用于牲畜识别和管理系统的标准技术是低频（LF-134 kHz）。然而，由于UHF 与LF 相比具有优势，养猪行业开始关注UHF 技术。UHF 动物标签具备无线功能和稳定性，UHF 频带的RFID 可以远距离一次性读取多个标签，UHF 耳标的读取速率超过了预期（接近100%的读取速率），读取距离为2 m（使用2W 读取器），而LF 读取距离为20 ～30 cm，因此可将UHF 技术用于库存管理、检品工作、物流追踪等多种用途。Impinj公司最新的IC 技术Monza4D 芯片将无源UHF 嵌体嵌入（不可见）标准动物标签中，在高达220 ℃的温度下生产并使用[15]。

3 总结

正在出售或屠宰的猪的鉴定是监测疾病和化学残留物的重要部分，为了保护人类健康并保持公众对猪肉食品的信心，任何疾病，化学污染或药物残留都可以迅速通过识别物追溯到其来源，这样可以在受污染的产品进入流通领域之前纠正问题。因此屠宰时的识别对于这一过程愈来愈重要。而耳标识别技术的提高对于日后更好的满足消费者对健康、安全食品日益增长的需求起到了极为关键的作用，甚至可以说猪肉食品的声誉以及生产者的生存能力都取决于可靠的识别。

表1 LF，HF，UHF 和微波技术的对比