猪个体特征及其识别方法

任国栋 靳传道

摘要    猪个体特征包含体温、体重、运动轨迹等因素，及时掌握猪个体的体征对猪舍环境控制、饲喂管理、疾病预防等有重要作用。本文针对猪个体特征进行了分析，并列出了具体获得方法，以供相关人员参考。

关键词    猪;个体特征;识别方法

中图分类号    S828         文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）18-0171-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

养猪行业是我国的传统行业，也是畜牧业的重要支柱产业。2015年，我国畜牧业总产值超过2.98万亿元，其中，生猪养殖总产值达1.2万亿元，2016年，生猪总产值约为1.35万亿元，增长率达4.6%，养猪业始终占畜牧业产值半壁江山。国家十三五规划明确要求，十三五末畜牧业养殖自动化率达50%以上，随着国家宏观调控政策的落地，养猪产业也在快速转型，由粗放式的个体养殖快速向集约化养殖过渡，养猪设备的自动化率显著提升，并且还有相当大的发展空间。2018年8月以来我国暴发了非洲猪瘟（ASF）疫情，该疫情具有发病快、传染率、致死率高、病毒耐低温等特性，国内除个别省份未发现疫情外，其他省份均有上报，而且还有逐步扩大趋势。截至2019年4月，已经捕杀生猪102万头，农业部及时颁布了《非洲猪瘟紧急排查工作方案》，对疫情起到了有力的遏制[1]。

猪是一种群居动物，在健康情况下常成群活动，在发病时往往独自休息，通常受到其他猪的排斥，甚至会受到一定程度的攻击。因此，当栏位内猪体温异常、厌食、狂躁、猪躺卧姿势发生改变、猪群扎堆等情况发生，必须进行更加细致的检查，进行必要的人工干预，避免事态进一步扩大。由于养猪场正处于粗放式管理到工厂集约化管理转型阶段，饲喂高效的同时，管理人员有限，而猪的养殖密度又高，如何及时提前预判猪个体特征异常状态，成为当下养殖设备厂商研究的重点。本文对猪个体特征识别方法进行了阐述，以为正处于转型阶段的养猪业主提供参考。

1    猪个体特征

猪个体特征包含体温、体重、运动轨迹等因素，及时掌握猪个体的体征对猪舍环境控制、饲喂管理、疾病预防等有重要作用。

1.1    体温

猪是恒温动物，在适宜的温度下，靠热传导、热辐射、热蒸发以及空气对流进行散热调节，靠摄食量进行自我调节产热。猪的正常体温为38.0～39.5 ℃[2]（直肠温度），不同年龄的猪体温略有差别，如刚出生的猪体温为39.0 ℃，哺乳仔猪体温为39.3 ℃，中猪体温为39.0 ℃，肥猪体温为38.8 ℃，妊娠母猪体温为38.7 ℃，公猪体温为38.4 ℃。一般傍晚猪的正常体温比上午高0.5 ℃。掌握猪个体温度是判断猪个体当前健康与否的重要因素之一。

1.2    体重

不同猪品种、配方饲料、环境控制等都是影响猪体重的重要因素，在适宜的生长环境下，猪采食量不断增加，猪体重随日龄增长而增加。具体的日龄体重和采食量可根据饲喂猪类型的养殖手册中查阅。

1.3    运动轨迹

猪的日常活动如进食、饮水、排泄、追逐等路线即为其运动轨迹，通过对其运动轨迹的追踪，分析猪只每天采食、饮水次数，可以判断猪个体的健康状态。

2    猪个体特征识别方法

2.1    总体方案

根据猪群生活习性及管理模式，猪个体特征识别必须满足可移动、多节点、异步触发采集、低延迟等技术，当前流行的RFID[3]（Radio Frequency Identification，又称无线射频识别）技术可较好地满足猪个体身份识别，热红外测温传感器、自动称重系统实时采集猪个体体温、重量，通过RFID识别触发，将特定身份信息的猪个体体征信息记录至PLC控制单元，PLC具备以太网接口，与计算机建立通信机制，计算机分析采集的数据，并通过图表显示出猪个体完整的特征信息，当发生异常情况时发出预警信息。

2.2    RFID技術

RFID电子标识管理在欧美已经使用多年，除了企业内部在饲养的自动配给和产量统计方面应用之外，还可用于动物标识、疾病监控、质量控制及追踪动物品种等方面。R-FID技术在畜牧行业的优势主要有以下几点：一是非接触自动识读，数据采集方法实时有效。RFID技术是利用非接触的射频识别方式，对安置于动物耳垂或体内的电子标识内的数据进行采集并进行系统管理，是掌握动物健康状况和控制动物疫情发生的极为有效的管理方法。二是防水，可以应用于动物机体。采用超高频标签，可以穿透水和动物机体，对水和金属不敏感，不论标签是安放在动物体内还是耳朵上，都可以方便快捷地进行识读。三是号码唯一，不易伪造，便于管理。当动物处于养殖周期内，电子标识统一编号、号码唯一，通过对个体追踪管理，进行精密喂养，提高料肉比，同时进行健康预警和品质监控，提高猪肉品质，极大地增加了企业的经济效益。

图1、图2分别为射频采集模块和耳标标签，该产品已经商用化、系列化。采用超高频频段（868 MHz EU/913 MHz USA），主要原因为猪个体的快速移动及活动范围大，采用10 m检测距离，能够较好地满足应用要求。在需要识别的圈养区安装射频采集模块，进行猪个体特征身份信息收集，这种无线通信识别技术可满足密闭猪场特定猪个体信息拾取点区域范围内信息的收集。

图3为RFID总体控制方案图，每台读写器最多可接入4套射频采集模块，每套射频采集模块可以收集识别最远10 m范围猪个体信息，根据应用情况需要，可以对识别距离进行调节。射频采集模块收集设定区域内射频标签信息，收集方式为无线方式，通过同轴电缆传送信号到读写控制器。射频采集模块可以同时采集上万个标签信息，读写控制器最多可以连接4套射频采集模块。读写控制器与PLC执行控制器通过以太网连接，接口数量不受限制。计算机收集PLC上传数据，进行数据分析、整理及显示。

2.3  温度采集

猪个体身份信息可以通过RFID识别，其体温特征通过固定架设测温点位的热红外测温传感器实时传递至PLC控制器，PLC控制器将同步采集猪个体身份信息与采集体温特征配对，实现猪个体体温信息采集与识别。虽然这种识别方式速率快、连续，但会带来一定的识别误差。这种误差主要体现在猪个体身份信息和实时采集温度的配对关系上，但这可以在PLC软件设计中滤除。此外，热红外测温传感器架设点、测温距离与射频采集模块布置点需要良好配合，采用异步触发采集控制，尽可能减少匹配误差出现的概率。

图4为热红外传感器采温图示，该型传感器激光射束光斑直径5 mm，视场角为10.2°，精度为读数的1.5%，响应时间150 ms，测温范围0～100 ℃，接口多种（4～20 mA，0～5 Vdc，0～10 Vdc），读数可以在控制器端校准。

2.4    体重采集

在猪只过道内安装一套称重装置，通道只允许单只猪个体通过，当猪通过时，电子标识触发一次记录功能，射频采集模块将猪个体身份信息传至读写器，读写器联结至PLC控制单元，与此同时，对应猪个体重量信息传至PLC控制单元，如此一次完整的猪个体重量信息采集完成。

2.5    运动轨迹

猪个体运动轨迹通常有2种采集方式，电子摄像机实时拍照猪个体轮廓，以此来判断猪个体信息，然后通过后台数据分析每只猪的运動路线，这种方式的优点是能够准确识别猪个体运动路线，缺点是实时分析数据量巨大，要求的硬件资源高，猪只轮廓图的侧视图属性正确识别率为91.7%[4]，存在一定误判。另一种方式较简单，在饲喂栏区域内食槽、饮水器、排便区、活动区等安装射频采集模块，当猪个体到达该区域内，采集模块识别猪个体信息，并记录一次行动路线，通过后台数据综合分析，基本可判断猪个体的运动轨迹，此外这种识别方式利用了电子识别标签，发挥了设备最大利用效率。

2.6    PLC控制及分析技术

PLC控制器连接读写控制器及其他采集传感器，读写控制器作为RFID较为独立的装置，数据通信协议与PLC设备不能完全兼容，因而通信机制的建立在选型PLC设备端完成。PLC控制器将完成区域内采集数据的过滤及传输工作。

图5为PLC控制框图，图中PLC控制器作为主机，内嵌网络通信模块、RFID通信模块、触摸屏控制及通信模块、模拟量采集模块（多个）、逻辑开关控制模块。PLC控制选型尤为关键，可采用西门子S7-200控制器，该控制器内嵌模块标准化程度高，模拟口、数字口可扩展，逻辑顺序执行，此外编程环境友好，性价比高。

2.7    数据分析与处理

工业控制计算机完成收集数据的管理，通过对收集猪个体温度、重量、运动轨迹等信息处理，形成图表，与不同日龄猪只正常的体温、重量和采食次数等相关数据进行比对，当有异常状况时，发出预警信息。用户可以直观地掌握猪舍内的猪群健康状态，同时也可为后期的远程网络访问提供便捷接口。

3    结语

猪个体特征包含个体体温、体重、运动轨迹等，提前掌握猪个体信息，对突发疫情提前进行人工干预，极大地降低了养殖风险，确保了养殖收益。随着工业自动化和智能化的快速发展，越来越多的工业先进技术被应用到农业领域。因此，需要养殖设备厂商开拓思维，将先进成熟的技术运用到养殖领域，为快速发展的养殖产业作出贡献。

4    参考文献

[1] 肖和良，覃文兵，陈远清.非洲猪瘟对中国猪周期的影响以及对策研究[J].饲料博览，2019（2）：53-56.

[2] 韩哲.浅谈影响猪体温的因素[J].山东畜牧兽医，2012，33（7）：41-42.

[3] 段华位，无线射频识别技术（RFID）简述[J].智慧工厂，2019（1）：59-62.

[4] 马丽，纪滨，刘宏申，等.单只猪轮廓图的侧视图识别[J].农业工程学报，2013，29（10）：168-174.