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国外信息化生猪养殖模式探究

作者:康大夫 编辑来源:互联网时间:2009-06-09 10:06点击:

核心提示:随着信息技术的广泛使用,许多国家将其与生猪养殖相结合。介绍了国外生猪养殖信息化的几种模式,主要包括了其工作原理以及使用的关键技术。我国是一个生猪养殖大国,通过对国外生猪养殖模式的研究,对我国生猪养殖现代化建设有很好的借鉴意义。

1  概况
       随着计算机多媒体技术、光纤和卫星通信技术为特征的信息化浪潮席卷全球,当代世界经济正在由工业化时期进入信息化时代,现代信息技术也正在向各个领域渗透。尤其在畜牧业中,信息技术将上升到重要的地位。其整体趋势是,生猪养殖户数减少,生产规模逐渐扩大,养殖模式逐渐走向集约化、工厂化。目前,在世界生猪养殖行业中,荷兰、美国等国处于领先地位。荷兰国土面积并不辽阔,但其生猪养殖业却很发达,尤其是对母猪的饲养与管理取得了举世瞩目的成就。到1996年,荷兰已经拥有 24 000 家猪场,养猪业总产值为 7566 万荷盾,占整个农业总产值的  55.1%。荷兰全国共有 32 家屠宰场,年屠宰生猪 2000 万头,其中 75% 的生猪都会出口,位居世界首位 。
       美国也是已经走上现代化生猪养殖道路的国家,2007 年,全国有繁殖母猪 609 万头,出栏肉猪 1.07 亿头,产肉 984.3万吨。生猪存栏 6050 万头,仅次于中国,居世界第 2 位。


2  国外采用的主要生猪养殖模式
      2.1  荷兰 Velos 智能化母猪管理系统
      2.1.1  工作原理:1)在 Velos 系统中,在所有母猪的耳牌中安装了芯片,芯片中存有该母猪所有的个体生物档案信息。系统可以根据每头母猪的识别信息(耳牌号、背膘、胎次、胎龄等),甚至根据季节因素设置每头母猪的采食曲线。2)Velos 系统配置的自动精确饲喂器,它通过识别电子耳标,按照相应的饲喂曲线给每头母猪精确饲喂,避免人工饲喂造成的应激以及饲料浪费和由于饲喂不准确造成的母猪体况不均,从而确保每头母猪得到最准确的饲喂。3)Velos 系统配置的发情监测器可以实现24 h 不间断监测公母猪交流的时间和频率,当达到系统设定的发情值系统确认该母猪发情并喷墨标记,这有别于传统猪场靠经验来判定母猪发情。4)Velos 系统配置的自动分离器,可将猪场需要处理的母猪,如发情母猪、临产母猪、生病母猪、打疫苗的母猪等分离到待处理区域,并分类标记出来,方便猪场工作人员及时处理。即使猪场管理人员在外地,也可以通过电脑远程了解猪场信息,真正做到猪场管理信息化与现代化。
      2.1.2  Velos 智能化母猪管理系统的特点
      目前,Velos 智能化母猪管理系统在荷兰以及欧美许多国家已经得到了广泛运用,其主要特点有:1)自动供料:系统采用储料塔 + 自动下料 + 自动识别的自动喂养装置,实现了全自动供料过程。2)自动管理:通过计算机控制中心实现了对母猪发情的鉴定、猪场内的温度、湿度、通风、采光等的全自动化管理。3)自动数据传输:在母猪生产管理过程中的所有数据都可以实时的传输到计算机控制中心和猪场管理人员的手机上,这样管理人员可以实现对猪场的远程管理。4)自动报警:在Velos 智能化母猪管理系统中,猪场配置有完全由计算机控制的报警机制,可以对猪场出现的问题及时报警。

  

 
图 1 Velos 自动精确饲喂系统


      2.2  美国全自动种猪生产性能测定系统
      2.2.1 工作原理:由美国奥斯本工业公司首先生产提供的全自动种猪生产性能测定系统 FIRE(feed intake recording equipment)也是利用 RFID 电子耳牌的识别技术,FIRE 系统的主要任务是能从一个群体中识别出每个个体,并对个体进行测定和记录。FIRE 测定系统中每个测定栏安装一台测定站,每个测定站可以饲养十几头测定猪。当佩带 RFID 电子耳牌的生猪进入测定站采食时,测定站可以立即记录该猪的耳牌号码,并记录该测定猪进入 / 退出测定站的时间和测定猪进入前 / 退出后料槽的重量,其中料槽的重量差即为该测定猪此次的采食量,在测定猪采食的同时,测定猪站立于一个个体称重秤上,个体称重秤将记录该测定猪本次采食时的体重值。由于自由采食的缘故,每头测定猪每天将进入 FIRE 测定站进行采食约10 ~15 次,FIRE 系统将每头测定猪每次的采食量自动累加成为每天的采食量记录,并从当日测定的体重值中取一个中间值作为该测定猪当天的体重,以此作为计算日增重和饲料报酬的数据基础。
      2.2.2   FIRE系统的特点:1)FIRE 系统完全是通过被动方式获取测定数据,系统在获得测定猪采食量和体重数据时完全不干扰测定猪的正常生活方式,因此所获得的测定数据非常接近于实际生产状况下的猪生长模式。   2)FIRE 获得的测定数据可以认为是实际生产状况下发生的生产数据,FIRE的测定数据也可直接用于生产实际,如种猪选择或选育、或用于计算生产中猪生长发育曲线。3)由于 FIRE 系统能取得连续的体重记录,因而为种猪选育提供了一个新的重要的选择指标,即任何生长阶段的日增重和饲料报酬。育种工作者现在可以通过FIRE 系统所获得的测定数据,对不同测定猪的任何生长阶段的日增重和饲料报酬数据进行比较,从中选择理想的种猪。

 

 
图 2 全自动种猪生产性能测定系统


      2.3  自动分阶段饲养系统
      2.3.1  工作原理:1)猪场分为2个部分:采食区和饮水区,并且在采食区和饮水区之间安装了具有体重分类功能的个体秤。采食区的生长肥育猪可以自由进入饮水区,但饮水区的生长肥育猪必须通过个体秤才能进入采食区。2)个体秤可以根据猪的体重将猪分为2 ~4 栏,并根据测定秤获得的数据,可以清楚知道每栏有多少头猪,以及其真实的平均体重,并给不同体重的猪栏投放不同生长阶段的饲料,从而实现精确的分阶段饲养。
      2.3.2  系统特点:1)自动分阶段饲养系统   使在分阶段饲养中饲料转换更有效。饲料完全配合生猪的生长速度,既不会因为饲料营养物质不足而影响猪生长发育速度,也不会因为饲料中营养物质过多而造成的饲料营养物质浪费,这大大节省了饲料成本和减少对环境的污染。2)对不同体重的猪喂以不同营养的饲料,这样可以使体重较轻的猪增加生长速度,对体重较大的猪则追求更好的饲料报酬。通过调整饲料中的营养成分,我们更容易使生猪达到预计出栏重量,从而实现了准确饲养的目的。3)自动分阶段饲养系统还提供了猪的生长曲线,管理员可以获得各栏的平均日增重数据,由此可以预计达到出栏体重的天数和头数,为经营销售工作做好长期或短期的计划。根据各栏平均日增重数据,可比较不同猪栏之间或不同猪舍之间的平均日增重,判断饲养管理水平,研究猪的行为以及环境因素对猪重量的影响。4)自动分阶段饲养系统能够帮助筛选出体重更一致的出栏猪。因为在由屠宰场定价系统中,送宰的生猪在体重上越一致,其价格就越高。
       2.4  猪场环境监控系统
      猪场环境监控的目标是维持良好的猪场内部环境,使猪场能够保持通风、温湿度适宜、空气质量状况良好。
      2.4.1 工作原理:1)首先给猪场装上恒温调控系统,通过温度感应器将猪舍是否需要通风告诉计算机系统,如果超过标准温度,风机启动,通风量与风速是变频控制的,启动一个风机还是全部启动也根据需要进行自动调节,当风机全符合运转仍然不能降温到标准,水帘自动启动配合风机降温。同时,当冬季需要增温的时候,地暖与热风配合工作。最终实现温控与通风可以完美结合。2)每个猪场都装有 2 个风机,猪场上方两边是风槽,风槽用一个平面板遮挡,上面布满通气孔,新鲜空气从走廊进入风槽,再从通气孔均匀进入猪场,污浊空气则被风机抽出。这样使猪场内空气清新。
      2.4.2  特点:1)可以实现在任何地点任何时间控制通风系统,也可以远程监视和调节多猪场的制热、制冷和空气循环。2)可完成日夜之间和季节之间的自动调节和过渡,能自动对猪场温度、湿度、空气质量进行控制和管理,无须费时费力的人工介入。


图 3 猪场温度控制系统 

     
3  关键技术
      3.1  RFID
      RFID(radio frequency  identification)技术即射频识别,是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触传递信息的一种技术。RFID主要包括 3 部分组成。
      1)电子标签,它是 RFID 的核心,并且每个电子标签具有全球唯一的识别号。2)天线,在标签和阅读器之间传递射频信号。它既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器天线接口相连。3)阅读器,其主要功能是读取 ( 或写入 ) 电子标签信息,它分为手持式或固定式。阅读器通常与计算机相连,标签信息可以及时传送到计算机上。读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当佩戴有电子标签的生猪进入发射天线工作区域时就会产生感应电流。电子标签凭感应电流所获得的能量发送出存储在电子标签内置芯片中的识别信息。或者电子标签主动发送某一频率信号,读写器对接收天线接收到的电子标签发送来的信号进行解调和解码后,送到数据管理系统进行相关的处理:数据管理系统根据逻辑运算判断该电子标签的合法性。然后做出相应的处理和控制。



图 4 RFID 系统


      3.2  电子标签
      3.2.1  类型
      实际上,电子标签是 RFID 技术的俗称,用它来表示生猪属性的一种具有信息储存和处理能力的射频标签。在生猪养殖过程中,通常把电子标签安装于动物体表或体内,进行跟踪识别处理。其主要类型有以下几种:1)耳牌式电子标签,耳牌式电子标签不仅存储的信息数据多,而且抗脏物、雨水和恶劣的环境,其应用范围较广。2)项圈式电子标签,该种电子标签可移动性大,能够非常容易地从一头动物身上换到另一头动物身上,但标签的成本较高。主要用于自动饲料配给。3)注射式电子标签,即是利用一个特殊工具将电子标签放置到动物皮下,使其与躯体之间建立一个固定的联系,这种联系只有通过手术才能撤销。4)药丸式电子标签,即是将一个电子标签安放在一个耐酸的圆柱形容器内 ( 多为陶瓷的 ),通过动物的食道放置到反刍动物的瘤胃内。一般情况下,药丸式电子标签会终身停留在动物的胃内。这种方式操作简单牢靠,并且可以在不伤害动物的情况下将电子标签放置于动物体内。
      3.2.2  应用
     电子标签系统可准确而全面地记录生猪的饲养、生长及疾病防治等情况,同时还可对其产品品质等信息进行准确标识,从而实现动物及动物产品从饲养到最终销售的可跟踪管理。
      1)电子标签在养猪日常管理中的应用
     例如荷兰 Velos 母猪管理系统、美国奥斯本公司设计的全自动种猪生产性能测定系统 (FIRE)、生猪分阶段饲养系统。电子标签管理系统,除了企业内部在饲料的自动配给和产量统计等方面的应用之外,还可以用于动物标识、疫病监控、质量控制及追踪动物品种等方面,它是掌握动物健康状况和控制动物疫情发生的有效的方法之一。
      2)电子标签在产品追溯中的应用 
      由于电子标签内部存储的数据不易更改和丢失,且电子标签的 ID 具有全球唯一性,这样既可以用来追溯动物的品种、来源、免疫、治疗和用药情况以及健康状况等重要信息,从而为动物防疫和兽药残留监控工作服务。
另外,当生猪被屠宰时,电子标签中的信息与屠宰场的数据一起被储存 。它可以提供猪肉的来源,并且可以对猪肉制造阶段进行跟踪。一旦发现问题,可通过计算机追溯查找问题的源头,这有利于对生猪行业的管理,及时发现问题,保障猪肉食品质量安全。
       3.3  广角网络视频监控
       3.3.1  介绍
      广角视频监控系统具有强大的用户管理功能、良好的兼容性、方便的可扩展性、分布式管理等众多优点,能够对猪场进行实时远程监控。它主要由监控前端、网络通信平台、管理服务器、监视系统组成。
      1)监控前端包括模拟摄像机、视频编码器、网络摄像机、报警输入设备等。广角监控系统可以支持多种云台编码协议、网络编码协议,支持多厂商视频编码器。
      2)网络通信平台由路由器、交换机、无线网桥、防火墙、通信线路等设备组成。通信线路可以采用多种方式:双绞线、光纤、有线电缆、专线、帧中继、xDSL、无线局域网、GPRS、CDMA 等。
      3)管理服务器由监控管理软件、服务器硬件、存储服务器等组成。广角监控管理软件提供了完整的监控中心管理、录像管理、报警管理、用户认证和权限管理、服务器集群管理等功能。广角监控管理软件基于流媒体分布式处理技术,能够在复杂网络环境中优化视频流的传输控制,提供大容量、高质量的网络视频传输和处理。
      4)监视系统由监控终端和显示系统组成。监控终端可采用普通的 PC 机,无需安装客户端软件,只要以 Web 方式访问监控管理服务器,输入用户名和口令登陆就可以使用或管理监控系统。在中心监控室,通常配置高性能的 PC 机作为终端,并建立电视墙系统。
      3.3.2  应用
      广角视频监控系统能对视频服务器、镜头等设备分组管理;用户资料、控制权限等资料集中管理;多画面显示 / 全屏显示,支持摄像机、预置位轮巡;用户可根据优先级别控制摄像机、云台动作;图像移动侦测报警、录像;可通过电子地图查找设备、还具有放大、缩小、跳转等功能;支持自动、手动录像,屏幕抓拍;支持远程报警、报警策略及联动控制等。


4  总结
      改革开放后,我国的养猪产量已成为世界第一,但作为一个生猪养殖大国,我国的饲养效率和效益与先进的国家相比,还存在一定的差距。我们应该学习和借鉴国外先进的养猪模式和技术,将精确饲养、效益饲养作为今后工作的努力方向,着重把信息技术、微电脑技术引入到生猪养殖中来,在养猪效率和效益上使我们逐步缩小与发达国家的差距。未来随着计算机信息技术的不断发展和完善,生猪养殖行业亟待与自动化、高精度的控制与检测技术相结合,计算机信息技术将会受到更大的重视,更多地应用到养猪过程中。其发展方向主要包括以下几点。
      1)利用全自动控制系统,对猪场进行无人化饲养管理,提高生猪生产效率,优化饲料的转换率。
      2)利用计算机采集处理育种中的数据,建立养猪资源基因库,选育优良品种,完善良种繁育体系。
      3)利用自动控制技术监测饲料质量,减少药物残留,提高养殖产品质量安全水平。
      4)与生物技术相结合,加强生物防治,提高疾病防治能力。
      5)利用计算机视觉技术监测加工后的猪肉微生物污染情况。
      6)利用自动控制技术和传感技术,对猪肉产品进行深加工,提高产品质量,增加产品的科技含量。随着社会经济与科技的发展,养猪业将实现集约化、规模化、高密度发展。

责任编辑:admin  

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