生豬養殖的物聯網研發

文 | 鄭麗敏 中國農業大學信息與電氣工程學院教授

生豬養殖的物聯網研發

文 | 鄭麗敏 中國農業大學信息與電氣工程學院教授

豬肉，是我國國民餐桌上的重要組成部分，也是我國食品安全重點關注的對象之一。豬肉的食用安全問題，很大程度上取決于生豬的養殖環節。物聯網技術在生豬養殖中的推廣應用，可以提升生豬養殖過程的管理水平，解放飼養員的勞動強度，同時在科學、合理的養殖管理過程中，會提高豬肉食用的安全程度，提高養豬企業的經濟效益。

生豬養殖物聯網研發項目的背景和意義

行業需求

中國是世界第一豬肉生產大國和消費大國，豬肉產量基本占全球總產量的一半。養豬在我國具有“豬糧安天下”的戰略地位。我國居民豬肉消費占肉類總消費量的比重一直維持在60%以上。生豬養殖業一直是國家政策大力扶持的產業。中國雖是養豬大國，卻不是養豬強國。中國養豬業必須以提升豬肉質量、食用安全和提升企業效益為發展方向，在全面提升產業競爭力上下功夫。

降低飼養員勞動強度

養豬環境艱苦，飼養員的勞動強度大。飼養員技能培訓難，很難招到合格飼養員。利用物聯網技術，提高養豬自動化水平，解放飼養員勞動強度。

提高母豬生產力

我國養豬行業，能繁母豬年均貢獻出欄生豬15～16頭，發達國家則基本為20～22頭。我國養殖技術水平相對較高的規模豬場母豬年均貢獻出欄生豬18～20頭,發達國家則基本達到23～25頭。使用物聯網技術，自動監控母豬發情，使母豬及時配種，提高受孕率，提高母豬生產力。

降低疾病發生率，減輕環境的壓力

中國養豬業近年來飽受各種疫病的困擾，給行業造成巨大損失，并成為影響制約我國養豬業發展的重要因素，使用物聯網技術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。

提高生豬養殖水平

使用物聯網，對每頭母豬進行身份管理后，可根據母豬個體的年齡、妊娠階段、體況、季節等參數來確定飼喂量，節省飼料，改善體況和提高生產性能。

提高養豬經濟效益

利用物聯網將養豬場的物流、資金流、信息流高效地融合并進行合理、有效的分析，使得管理者及時掌控各生產環節，降低養殖成本，提高企業經濟效益。

生豬養殖的物聯網架構

圖1 生豬養殖網聯網系統架構

如圖1所示為生豬養殖網聯網系統

架構。這個生豬養殖物聯網系統項目是北京資源集團和中國農業大學合作研發的。首先是一個豬身份的管理系統，利用 超 高 頻 的RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別）技術，實現的對豬的身份識別管理。如果要物聯網養豬，其次是ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計劃）系統，來完成對豬場的管理。在這一部分里，包含了對豬場的日常的管理、庫房管理、財務管理及成本核算。其次，還有對生豬的營養管理的喂養系統、防疫保健系統、環境的監控、母豬的發情和妊娠的監測系統和疾病診斷系統。

因為豬場的環境不適于用電腦臺式機進行智能管理，用臺式機對庫房進行管理還可以，但其他環境下使用臺式機就很不方便。所以我們開發了移動信息管理系統，包含兩個部分，一部分利用了手機，還有一部分利用讀寫器。可以用讀寫器和手機對豬進行身份管理、喂養管理、防疫保健管理，同時還可以對母豬發情和環境監控以短信的形式提醒和預警。

要構建物聯網，就必須使用傳感器技術。傳感器的信息傳輸，除了依靠互聯網外，還要用到無線傳感網絡技術。主要包含WIFI（以無線方式互相連接的技術）和ZigBee技術（ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術）。我們系統中的生豬身份、生豬喂養、保健、防疫等管理，以及電子稱重、環境監控、母豬發情期監控等信息的獲取，實際上很多是從硬件設備中自動獲取傳感器的信息，有的是利用WIFI技術，有的是利用ZigBee技術。比如豬身份管理系統里面，通過使用RFID讀寫器，信息傳輸就是通過WIFI進行的。還有手機系統，任何一個飼養員都可以通過手機，來實現對生豬喂養、保健、母豬發情期提示等管理，信息也是通過WIFI傳輸到服務器。而環境監控及母豬發情期監控信息是利用ZigBee傳輸到服務器的。

物聯網系統的實現

簡單講，首先就是利用RFID技術，開發了生豬的身份管理系統。在這個系統里大家用的技術都是一樣的。根據豬場的養殖環境和條件，以確定使用RFID的頻率是高頻，還是超高頻。注意這部分會影響整個系統成本。

對生豬的身份管理，我們從企業實情出發，為確定對每一頭豬都要有一個身份證一樣編碼，我們是用出生日期+窩號+順序號信息為豬一生的編碼，此外還有對讀寫器的信息保密進行加解密的功能開發。

生豬的日常管理，如母豬分娩的信息記載，飼養員也可以通過讀寫器，很方便的操作；在《日常管理》里，如“轉群”，可以利用讀寫器也可以利用手機，來對各種豬群進行轉群處理。這種處理不僅可以是個體的，也可以是批量性的。

日常管理中的月底豬場進行盤點時，也可以利用讀寫器和手機。當掃描了每頭生豬身份證號后，可以很快的確定信息，并完成操作。

此外，通過環境傳感器監測收集到的信息，如豬場的溫度、二氧化碳含量、硫化氫指標信息等，通過無線傳感網絡傳輸到服務器，系統通過服務器往讀寫器或者是手機上發預警信息。根據這些提示信息，飼養員再去做相應的管理。

移動信息管理除了讀寫器管理系統，還有手機管理系統。利用手機管理除了靈活方便以外，還可以降低成本，同時我們也開發了針對不同崗位的工作人員，如針對飼養員和企業老板的常用功能，分別使用不同的信息管理的客戶端。

同時，還可以對母豬發情的監視器，發出的監測信息及時發送給飼養員，通知飼養員及時去配種，提高了配種的成功率。對環境的監控的異常信息也可以發送到手機，飼養員也可以及時處置。對于豬場的管理者也就是老板，可以利用手機的管理功能，及時的對員工管理、對豬（只）的存欄狀況，成本信息及時掌握企業狀況。系統還有一個視頻監控系統。飼養員只要在豬場，通過手機對手機，開啟視頻功能，老板可以隨時查看豬場的整個環境及過程監控。

物聯網是提升生豬養殖管理的好方法

通過實踐發現，做動物飼養管理的物聯網系統還是有一定的困難的。與做其它食品生產管理的物聯網還是有很大差距的，如與做蔬菜生產或者其他糧食作物物聯網很不一樣。因為這個豬是活動的，被動的，豬很不老實，打上耳標的豬每天會好奇地咬它。所以采用的RFID芯片包裝要特制結實；另外生豬不固定，它總在活動，你去讀它就會跑。所以信息讀取距離要通過實踐才可以確定。

另外，生豬的養殖環境差，傳感器設備信息傳輸也會因為使用的無線傳感技術受到影響，因此這些都不能只靠理論，要通過實踐測試的結果為依據。

還有就是生豬飼養水平，這個跟飼養員素質有關。即使有一套科學的養殖、營養方案，但是飼養員不照著做，營養目標就很難達到。所以要求物聯網不能復雜，要方便飼養員操作才行。

通過物聯網技術，實現了生豬養殖的管理，使養豬環節自動化、操作簡單化、管理科學化，除了提高了養豬企業的管理水平，開始雖然會增加硬件成本，但長期推廣和應用，企業一定會提高經濟效益的。

對于提高豬肉食用安全問題，筆者認為提升養豬企業誠信是解決豬肉食用安全的核心問題，而使用物聯網技術是為解決食品安全問題的一種技術，但使用物聯網技術一定是提升生豬養殖管理的好方法。