生豬養(yǎng)殖的物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)

文 | 鄭麗敏 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授

生豬養(yǎng)殖的物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)

文 | 鄭麗敏 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授

豬肉，是我國(guó)國(guó)民餐桌上的重要組成部分，也是我國(guó)食品安全重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象之一。豬肉的食用安全問題，很大程度上取決于生豬的養(yǎng)殖環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生豬養(yǎng)殖中的推廣應(yīng)用，可以提升生豬養(yǎng)殖過程的管理水平，解放飼養(yǎng)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在科學(xué)、合理的養(yǎng)殖管理過程中，會(huì)提高豬肉食用的安全程度，提高養(yǎng)豬企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

生豬養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)項(xiàng)目的背景和意義

行業(yè)需求

中國(guó)是世界第一豬肉生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，豬肉產(chǎn)量基本占全球總產(chǎn)量的一半。養(yǎng)豬在我國(guó)具有“豬糧安天下”的戰(zhàn)略地位。我國(guó)居民豬肉消費(fèi)占肉類總消費(fèi)量的比重一直維持在60%以上。生豬養(yǎng)殖業(yè)一直是國(guó)家政策大力扶持的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)雖是養(yǎng)豬大國(guó)，卻不是養(yǎng)豬強(qiáng)國(guó)。中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)必須以提升豬肉質(zhì)量、食用安全和提升企業(yè)效益為發(fā)展方向，在全面提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力上下功夫。

降低飼養(yǎng)員勞動(dòng)強(qiáng)度

養(yǎng)豬環(huán)境艱苦，飼養(yǎng)員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。飼養(yǎng)員技能培訓(xùn)難，很難招到合格飼養(yǎng)員。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高養(yǎng)豬自動(dòng)化水平，解放飼養(yǎng)員勞動(dòng)強(qiáng)度。

提高母豬生產(chǎn)力

我國(guó)養(yǎng)豬行業(yè)，能繁母豬年均貢獻(xiàn)出欄生豬15～16頭，發(fā)達(dá)國(guó)家則基本為20～22頭。我國(guó)養(yǎng)殖技術(shù)水平相對(duì)較高的規(guī)模豬場(chǎng)母豬年均貢獻(xiàn)出欄生豬18～20頭,發(fā)達(dá)國(guó)家則基本達(dá)到23～25頭。使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動(dòng)監(jiān)控母豬發(fā)情，使母豬及時(shí)配種，提高受孕率，提高母豬生產(chǎn)力。

降低疾病發(fā)生率，減輕環(huán)境的壓力

中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)近年來(lái)飽受各種疫病的困擾，給行業(yè)造成巨大損失，并成為影響制約我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的重要因素，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效的控制生豬保健、防疫的管理過程，保障豬肉食用安全。

提高生豬養(yǎng)殖水平

使用物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)每頭母豬進(jìn)行身份管理后，可根據(jù)母豬個(gè)體的年齡、妊娠階段、體況、季節(jié)等參數(shù)來(lái)確定飼喂量，節(jié)省飼料，改善體況和提高生產(chǎn)性能。

提高養(yǎng)豬經(jīng)濟(jì)效益

利用物聯(lián)網(wǎng)將養(yǎng)豬場(chǎng)的物流、資金流、信息流高效地融合并進(jìn)行合理、有效的分析，使得管理者及時(shí)掌控各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低養(yǎng)殖成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

生豬養(yǎng)殖的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

圖1 生豬養(yǎng)殖網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示為生豬養(yǎng)殖網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

架構(gòu)。這個(gè)生豬養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目是北京資源集團(tuán)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作研發(fā)的。首先是一個(gè)豬身份的管理系統(tǒng)，利用 超 高 頻 的RFID（Radio Frequency Identification，無(wú)線射頻識(shí)別）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的對(duì)豬的身份識(shí)別管理。如果要物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)豬，其次是ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計(jì)劃）系統(tǒng)，來(lái)完成對(duì)豬場(chǎng)的管理。在這一部分里，包含了對(duì)豬場(chǎng)的日常的管理、庫(kù)房管理、財(cái)務(wù)管理及成本核算。其次，還有對(duì)生豬的營(yíng)養(yǎng)管理的喂養(yǎng)系統(tǒng)、防疫保健系統(tǒng)、環(huán)境的監(jiān)控、母豬的發(fā)情和妊娠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和疾病診斷系統(tǒng)。

因?yàn)樨i場(chǎng)的環(huán)境不適于用電腦臺(tái)式機(jī)進(jìn)行智能管理，用臺(tái)式機(jī)對(duì)庫(kù)房進(jìn)行管理還可以，但其他環(huán)境下使用臺(tái)式機(jī)就很不方便。所以我們開發(fā)了移動(dòng)信息管理系統(tǒng)，包含兩個(gè)部分，一部分利用了手機(jī)，還有一部分利用讀寫器?？梢杂米x寫器和手機(jī)對(duì)豬進(jìn)行身份管理、喂養(yǎng)管理、防疫保健管理，同時(shí)還可以對(duì)母豬發(fā)情和環(huán)境監(jiān)控以短信的形式提醒和預(yù)警。

要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，就必須使用傳感器技術(shù)。傳感器的信息傳輸，除了依靠互聯(lián)網(wǎng)外，還要用到無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要包含WIFI（以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)）和ZigBee技術(shù)（ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)）。我們系統(tǒng)中的生豬身份、生豬喂養(yǎng)、保健、防疫等管理，以及電子稱重、環(huán)境監(jiān)控、母豬發(fā)情期監(jiān)控等信息的獲取，實(shí)際上很多是從硬件設(shè)備中自動(dòng)獲取傳感器的信息，有的是利用WIFI技術(shù)，有的是利用ZigBee技術(shù)。比如豬身份管理系統(tǒng)里面，通過使用RFID讀寫器，信息傳輸就是通過WIFI進(jìn)行的。還有手機(jī)系統(tǒng)，任何一個(gè)飼養(yǎng)員都可以通過手機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生豬喂養(yǎng)、保健、母豬發(fā)情期提示等管理，信息也是通過WIFI傳輸?shù)椒?wù)器。而環(huán)境監(jiān)控及母豬發(fā)情期監(jiān)控信息是利用ZigBee傳輸?shù)椒?wù)器的。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

簡(jiǎn)單講，首先就是利用RFID技術(shù)，開發(fā)了生豬的身份管理系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)里大家用的技術(shù)都是一樣的。根據(jù)豬場(chǎng)的養(yǎng)殖環(huán)境和條件，以確定使用RFID的頻率是高頻，還是超高頻。注意這部分會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)成本。

對(duì)生豬的身份管理，我們從企業(yè)實(shí)情出發(fā)，為確定對(duì)每一頭豬都要有一個(gè)身份證一樣編碼，我們是用出生日期+窩號(hào)+順序號(hào)信息為豬一生的編碼，此外還有對(duì)讀寫器的信息保密進(jìn)行加解密的功能開發(fā)。

生豬的日常管理，如母豬分娩的信息記載，飼養(yǎng)員也可以通過讀寫器，很方便的操作；在《日常管理》里，如“轉(zhuǎn)群”，可以利用讀寫器也可以利用手機(jī)，來(lái)對(duì)各種豬群進(jìn)行轉(zhuǎn)群處理。這種處理不僅可以是個(gè)體的，也可以是批量性的。

日常管理中的月底豬場(chǎng)進(jìn)行盤點(diǎn)時(shí)，也可以利用讀寫器和手機(jī)。當(dāng)掃描了每頭生豬身份證號(hào)后，可以很快的確定信息，并完成操作。

此外，通過環(huán)境傳感器監(jiān)測(cè)收集到的信息，如豬場(chǎng)的溫度、二氧化碳含量、硫化氫指標(biāo)信息等，通過無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，系統(tǒng)通過服務(wù)器往讀寫器或者是手機(jī)上發(fā)預(yù)警信息。根據(jù)這些提示信息，飼養(yǎng)員再去做相應(yīng)的管理。

移動(dòng)信息管理除了讀寫器管理系統(tǒng)，還有手機(jī)管理系統(tǒng)。利用手機(jī)管理除了靈活方便以外，還可以降低成本，同時(shí)我們也開發(fā)了針對(duì)不同崗位的工作人員，如針對(duì)飼養(yǎng)員和企業(yè)老板的常用功能，分別使用不同的信息管理的客戶端。

同時(shí)，還可以對(duì)母豬發(fā)情的監(jiān)視器，發(fā)出的監(jiān)測(cè)信息及時(shí)發(fā)送給飼養(yǎng)員，通知飼養(yǎng)員及時(shí)去配種，提高了配種的成功率。對(duì)環(huán)境的監(jiān)控的異常信息也可以發(fā)送到手機(jī)，飼養(yǎng)員也可以及時(shí)處置。對(duì)于豬場(chǎng)的管理者也就是老板，可以利用手機(jī)的管理功能，及時(shí)的對(duì)員工管理、對(duì)豬（只）的存欄狀況，成本信息及時(shí)掌握企業(yè)狀況。系統(tǒng)還有一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。飼養(yǎng)員只要在豬場(chǎng)，通過手機(jī)對(duì)手機(jī)，開啟視頻功能，老板可以隨時(shí)查看豬場(chǎng)的整個(gè)環(huán)境及過程監(jiān)控。

物聯(lián)網(wǎng)是提升生豬養(yǎng)殖管理的好方法

通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，做動(dòng)物飼養(yǎng)管理的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還是有一定的困難的。與做其它食品生產(chǎn)管理的物聯(lián)網(wǎng)還是有很大差距的，如與做蔬菜生產(chǎn)或者其他糧食作物物聯(lián)網(wǎng)很不一樣。因?yàn)檫@個(gè)豬是活動(dòng)的，被動(dòng)的，豬很不老實(shí)，打上耳標(biāo)的豬每天會(huì)好奇地咬它。所以采用的RFID芯片包裝要特制結(jié)實(shí)；另外生豬不固定，它總在活動(dòng)，你去讀它就會(huì)跑。所以信息讀取距離要通過實(shí)踐才可以確定。

另外，生豬的養(yǎng)殖環(huán)境差，傳感器設(shè)備信息傳輸也會(huì)因?yàn)槭褂玫臒o(wú)線傳感技術(shù)受到影響，因此這些都不能只靠理論，要通過實(shí)踐測(cè)試的結(jié)果為依據(jù)。

還有就是生豬飼養(yǎng)水平，這個(gè)跟飼養(yǎng)員素質(zhì)有關(guān)。即使有一套科學(xué)的養(yǎng)殖、營(yíng)養(yǎng)方案，但是飼養(yǎng)員不照著做，營(yíng)養(yǎng)目標(biāo)就很難達(dá)到。所以要求物聯(lián)網(wǎng)不能復(fù)雜，要方便飼養(yǎng)員操作才行。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生豬養(yǎng)殖的管理，使養(yǎng)豬環(huán)節(jié)自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單化、管理科學(xué)化，除了提高了養(yǎng)豬企業(yè)的管理水平，開始雖然會(huì)增加硬件成本，但長(zhǎng)期推廣和應(yīng)用，企業(yè)一定會(huì)提高經(jīng)濟(jì)效益的。

對(duì)于提高豬肉食用安全問題，筆者認(rèn)為提升養(yǎng)豬企業(yè)誠(chéng)信是解決豬肉食用安全的核心問題，而使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是為解決食品安全問題的一種技術(shù)，但使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定是提升生豬養(yǎng)殖管理的好方法。