淺談電子耳標在養豬業的應用概況

王 凱，吳 丹，蔡更元

（1.溫氏食品集團股份有限公司，廣東 云浮 527400；2.國家生豬種業工程技術研究中心，廣東 廣州 510642；3.華南農業大學，廣東 廣州 510642）

精準農業正在快速發展，個體層面的自動數據采集讓生產者能夠更多更快地了解每種動物的采食以及它們的生長方式，另一方面，可以帶來非常有針對性和精確的生產管理。而個體層面的數據采集與電子耳標識別技術的使用密不可分。

射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID），也是俗稱的電子標簽，適用于大部分牲畜種類，它通過在傳統塑料耳標的母標內嵌入了一個紐扣式的電子標簽，儲存動物身份信息，通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，與讀寫器（無線電收發器）配套使用[1-2]。相比于傳統耳標，電子耳標優勢突出，包括無須可見光源即可自動識別目標對象、可透過外部材料直接讀取數據、可以在嚴苛的環境下工作、無需與目標直接接觸就能獲得數據等。

1 電子耳標在養豬不同領域上的應用

1.1 智能化母豬群養管理系統的應用

在養豬業，RFID 技術早期是在母豬上應用，主要原因在于母豬的生產期限比較長，生產商愿意加大投資成本，比如智能化母豬群養管理系統（ESF）。該系統可以在大群飼養的環境下實現對每頭母豬的精確飼喂和科學管理，將個體動物識別裝置與自動化和機械化系統整合成一個管理系統，遠程調控，電腦或手機的軟件系統自動提醒生產商的關注點，及早發現并及時采取行動。ESF 系統一方面全自動化的生產過程大大減少了人力物力的投入，另一方面改善了動物生存環境，提高了動物福利和健康。

在ESF 系統根據每頭母豬妊娠階段的身體狀況進行評分并生成生長飼喂曲線，由于飼料通常占生產成本的60%～70%，因此ESF 是減少飼料浪費的有價值的輔助手段，一些ESF 用戶報告表明每頭母豬每天節省近0.45 kg 的飼料，這可以在不到兩年的時間內產生應用ESF系統的回報[3]。ESF 系統為生產商提供了一個強大的工具來節省飼料和實現更均勻整齊的生產群體。在ESF 系統的飼養環境下，動物可以隨時自由移動和鍛煉，從而促進了出生仔豬的發育。在適當的營養和鍛煉下，也起到了提高母豬產仔數和仔豬重量的作用。還有一個重要的好處是ESF 系統可以改善動物行為。每頭母豬的喂養時間分開讓母豬發展出更加溫順和自然的行為。通過合理的系統布局，母豬可以快速發現用于飲食，飲水，產仔和排尿或排便的明確區域，為動物和員工提供更舒適和諧的環境，更好的空氣流通和更少的噪聲。

1.2 監測豬的行為模式

利用RFID 標簽可以跟蹤任何豬的行為，并且可以辨別個體的行為模式。如果豬只突然表現出與平常不同的行為，系統就會向生產商發送“紅色警報”，幫助生產商進行個體觀察?？蓹z測母豬發情時機。母豬發情要掌握良好時機，某公司開發了可以監控母豬是否發情的交配站（如圖1）。1 頭公豬站在交配站的洞口后面，佩戴RFID 的母豬如果出現在洞口的另一面，則交配站可以記錄母豬的訪問頻率，如果系統證明該母豬是常規訪客，則該設備會自動在該母豬背部進行標記以表明母豬已做好受精的準備。

1.3 育肥豬上的應用

圖1 交配站局部

大多數豬場會選擇對母豬進行RFID 操作，特別是在具有母豬電子飼喂系統的豬場中，而對于育肥豬，雖然從技術上而言，可以對豬進行個體追蹤，但考慮到成本問題，目前主要還是通過群體監測的方式。

如果育肥豬都有相對應的RFID進行識別，生產商可以將豬群送到屠宰場并進行分類，生產商能夠把豬只一個接一個地輸送到站點，在出口處，如果豬只體重超過預期，則分類門會打開并將豬只送到待屠宰的地方，但如果豬只體重達不到預期，則將豬只帶回原來的地方。因此佩戴芯片的豬群可以通過在站點中定期跟蹤他們的體重增長情況，然后通過微控制器將每只動物的重量進行歸檔并生成生長曲線。

1.4 豬群管理上的應用

對于豬群每個個體的健康管理是比較難以實現的，一般發現豬生病的時候，豬場已經有大約20%的豬只已經感染了病毒，如果是通過飲用水治療，需要處理整個欄舍。Pig-insight 這種技術可用于仔豬和育肥豬的精準養殖，每頭豬都被其芯片識別，并按照其進食曲線飼喂，通過觀察和調整每頭動物的采食量和飲水量，開發了連接在料槽前面的秤，可以作為預防病理學的個體預測方法，降低獸醫成本的同時改善衛生條件，從而提高動物的生產成績，每批次更均勻，豬群的肌肉百分比更高，同時還能實現肉類生產過程中的更好的可追溯性[4-6]。

RFID 天線放置在料槽的后面，這個裝置可以同時稱量料槽和動物的重量，即使在動物飲水的時候也能保證準確的測量。每頭豬都必須佩戴可以被天線檢測到的RFID 芯片，豬群飲水行為信息傳輸到電腦上進行分析。另外所測量的權重的“清理”算法允許排除或糾正強烈偏離的值[7]，例如，當2 頭仔豬同時存在于工作站內或者當只有2 個前腿在稱重機上時檢測到動物實測得的數據是會被排除的，因此測量的數據是非常精確的。

1.5 疫苗接種上的應用

跟蹤豬舍數據的方法各種各樣，但疫苗接種方面的數據目前主要還是通過手工記錄。對于抗生素在豬上濫用的情況也屢禁不止，消費者希望在動物的飲食，生活方式以及疫苗接種，抗生素使用等方面有更多的了解。目前有一個解決這些問題的方案-V-ETIC（圖2），它只需要與低頻RFID 耳標進行配套使用，通過藍牙就可以隨時隨地收集，存儲，共享和利用注射信息，可以清楚地記錄哪頭豬注射了什么藥物或疫苗以及劑量，治療的部位以及進行操作的工作人員[8-9]。

2 不同國家豬電子耳標的使用情況

2.1 美國電子耳標的使用情況

美國的種豬在進入市場屠宰之前，需要官方的USDA 豬場標簽[10]，只有經APHIS 批準的制造商才有權制造用于美國農業部的國家動物識別系統（NAIS）的官方動物識別裝置，這是作為美國養豬業的食品安全和可追溯性的組成部分。

在NAIS 中，識別標簽和裝置用于在動物疾病暴發時提供更高水平的動物可追溯性，NAIS 是一個現代化的簡化信息系統，可幫助生產商和動物衛生官員快速有效地應對美國的動物健康事件，該系統包括三個部分：房屋登記、動物識別和追蹤。到目前為止，全國已有487 670 個場所注冊該系統。

雖然聯邦政府批準的豬耳標有幾種不同的選擇，但前提是美國農業部批準的并且必須具備以下關鍵部件（圖3）：1）每只動物的唯一編號：意味著您購買的每只動物以不同的數字結尾，以便每只動物都有一個獨特的標記；2）防篡改和永久編號：編號永久印在標簽上，它們只能使用一次，不應更改或刪除；3）美國盾徽：聯邦政府批準的豬耳標將擁有美國小徽標。

圖2 使用V-ETIC 進行豬只疫苗注射

圖3 美國動物耳標

美國的ABA/CPS/TP 活動展示中一般會使用840 耳標（圖4），840標簽符合動物疾病可追溯性（ADT）框架的要求，在聯邦，州和行業官員之間的標準化信息系統中得到認可，用于視覺和電子識別[11]，還可用于動物健康計劃，運動記錄，營銷計劃，品種登記和遺傳計劃。每個標簽包含15 位數字，以數字840（美國國家代碼）開頭，剩余的12位數字對于個體動物是唯一的。840標簽有各種形狀，大小和顏色（矩形，圓形按鈕等），但每種標簽都是官方ID 的可接受形式，可參考下面的幾種耳標款式。根據標簽的大小和形狀，可以在標簽的底部打印其他信息，例如動物的附加管理編號或生產者的房屋ID 號。當豬只佩帶840 標簽時表示豬可以在全國范圍內移動。

840 耳標種類，包括：1）840矩形耳標，底部沒有任何管理編號或房屋ID，這是標準的840 耳標布局（圖5 左）。這將是一種可接受的ID 形式，因為每個標簽仍然擁有每只動物的唯一的12 位數字。2）底部印有管理編號的840 耳標（圖5右），在這種情況下，標簽購買者選擇將額外的數字添加到底部標簽的空白部分以用于管理目的。3）底部印有房屋ID 號的840 耳標（圖6 左）。另一種選擇是將您的房屋ID 打印在標簽的空白部分。4）圓形840 耳標（圖6 右）。

官方的耳標不用于ABA/CPS/TP 活動展示的豬只，一般情況下官方的耳標不可以移除，用于協助動物健康機構因殘留問題或動物健康問題進行動物溯源，官方耳標有塑料（圖7 左）和金屬（圖7 右）兩種版本。

通常情況下，所有動物都使用完全相同的顏色，盡管有些農場對公豬和母豬使用不同的耳標。美國的部分農場，每周不同日出生的豬使用不同顏色的耳標：白色，紅色，藍色，紫色，黃色，粉紅色等，通過這種方式，可以快速了解豬只的年齡。

2.2 澳大利亞的耳標使用情況

圖4 840 耳標

圖5 標準840 耳標布局（左）和底部印有管理編號的840 耳標（右）

圖6 底部印有房屋ID 號的840 耳標（左）和840 圓形耳標（右）

圖7 塑料NUES 耳標（左）和金屬NUES 耳標（右）

在澳大利亞，無論有1 頭什么品種或用途的豬只，都必須在PigPass 系統注冊。所有豬只必須使用國家牲畜識別系統（NLIS）認可的耳標進行識別才能從原產地轉移。離開原產地的豬必須在左肩上標記，并由該州的地區政府指定紋身。所有引進的豬和來自不明原因的豬都必須在右肩上打上紋身，并將紋身注冊到目前所在的場所。當豬被識別出標簽并附有運動文件時，它們可以被可靠地追溯到出生地和最后居住地方。豬的接收者必須在動物到達后48 h 內向PigPass數據庫（www.pigpass.com.au）報告其出生地、售賣場、展覽場或屠宰場[12]。

澳大利亞之前是通過PigPass系統運營養豬業，PigPass 系統上包括國家供應商聲明運單和報告數據庫，用于澳大利亞所有養豬場，農場，展覽場和屠宰場。從2018 年2月1 日開始，NLIS 開始在豬上應用，仍通過PigPass 系統運營，其后PigPass 數據庫自動將所有豬的運動數據上傳到NLIS 數據庫，而該數據庫由州政府用于在緊急情況下追蹤牲畜。生產商選擇使用NLIS認可的豬耳標，是帶有物業識別碼（PIC）和NLIS 徽標的視覺可讀耳標，一旦使用了NLIS 標簽，它必須終生留在豬身上而不能被移除。

通過NLIS 系統，可以在以下四方面加強澳大利亞豬肉產品的完整性：在食品安全問題或外來疾病暴發的情況下實現快速動物識別和可追溯性、加強國內和出口消費者對澳大利亞豬肉的信心、保證澳大利亞作為安全優質豬肉產品生產商的聲譽、更快地追蹤生豬群的疾病控制。

2.3 歐洲的耳標使用情況

目前，歐盟法規未對所有動物進行電子耳標標記，但歐洲健康和消費者委員會關于動物健康戰略的目標是讓所有進入食物鏈的牲畜都以電子方式標記，包括以下好處：加強消費者保護、改善疾病預防、危機管理、加強目前的追蹤系統、減少管理任務、減少紙張任務、減少勞動力成本、品牌保護、主動而非反應系統[13]。

歐洲的項目“Pig Affairs”目的在于跟蹤每頭豬從出生到屠宰的記錄（標記號碼、出生和疫苗等），所有數據都儲存在一張芯片上，該芯片嵌入到市場上可用的標準動物標簽中。在世界范圍內使用幾種常見頻率（例如LF，HF，UHF），并且根據應用，選擇適當的頻率。這是因 為LF，HF 或UHF 有 其 自 身 的優點和缺點[14]，見表1。通常，用于牲畜識別和管理系統的標準技術是低頻（LF-134 kHz）。然而，由于UHF 與LF 相比具有優勢，養豬行業開始關注UHF 技術。UHF 動物標簽具備無線功能和穩定性，UHF 頻帶的RFID 可以遠距離一次性讀取多個標簽，UHF 耳標的讀取速率超過了預期（接近100%的讀取速率），讀取距離為2 m（使用2W 讀取器），而LF 讀取距離為20 ～30 cm，因此可將UHF 技術用于庫存管理、檢品工作、物流追蹤等多種用途。Impinj公司最新的IC 技術Monza4D 芯片將無源UHF 嵌體嵌入（不可見）標準動物標簽中，在高達220 ℃的溫度下生產并使用[15]。

3 總結

正在出售或屠宰的豬的鑒定是監測疾病和化學殘留物的重要部分，為了保護人類健康并保持公眾對豬肉食品的信心，任何疾病，化學污染或藥物殘留都可以迅速通過識別物追溯到其來源，這樣可以在受污染的產品進入流通領域之前糾正問題。因此屠宰時的識別對于這一過程愈來愈重要。而耳標識別技術的提高對于日后更好的滿足消費者對健康、安全食品日益增長的需求起到了極為關鍵的作用，甚至可以說豬肉食品的聲譽以及生產者的生存能力都取決于可靠的識別。

表1 LF，HF，UHF 和微波技術的對比