安乐福智能识别与监控理念

邱文卿安乐福中国智能数据专员

邱文卿，中国农业大学遗传育种专业硕士，导师为王雅春教授。硕士期间致力于奶牛反刍行为研究，于2019年毕业并就职于安乐福中国，从事牧场技术服务工作。

关于安乐福

安乐福所属Antelliq集团子公司遍及全球，涉足众多行业和市场，旗下拥有家畜、宠物和鱼类与水产养殖三方面业务，而在中国，家畜是主要业务。安乐福旗下产品遍布全球100多个国家，主打畜牧产品智能耳标动物识别系统，每年全球有超过5亿头牛、羊、猪、宠物和鱼使用安乐福标识标签，市场份额位列第一；每天有超过600万头奶牛佩戴安乐福项圈和耳标；全球超过100万头奶牛通过安乐福实时云服务平台进行高效管理。安乐福提供解决方案确保动物健康，同时提高牧场生产管理效率。

安乐福中国1989年成立，至今已有30年的历史，中国员工150余人。安乐福中国建厂天津市武清区，生产设备5020平方米，生产产品出口至安乐福全球市场。2018年，安乐福中国年销售额超过3.6亿元，2019年，安乐福承办牧场智能全球智能会议。

安乐福畜牧智能板块主要包括三部分：第一，畜群识别，即耳标产品；第二，畜群监控系统，通过监控牛只的状态帮助管理牧场；第三，通过畜群识别以及畜群监控系统的智能数据给客户提出完整的解决方案。

动物识别技术

动物识别技术广泛应用于动物追溯、品牌及食品追溯和其他高级应用中。安乐福是动物识别技术领域的全球领航者。每年，安乐福耳标应用于全球超过5亿只动物。

安乐福动物识别产品主要包括可视耳标和RFID电子耳标。可视耳标是最常见的耳牌，颜色各种各样；RFID耳标可以连接牧场各个管理系统，如分群、称重等自动化系统，帮助牛人更高效的管理牧场。

可视耳标

安乐福可视耳标各式各样，包括圆形（公标）、铲型（公标）、铲型（辅标，闭口）、铲型（辅标，开口）、A-Tag一体式耳标等，拥有多样色彩，可以进行专属定制。其中一体式耳标是适用于肉牛的耳标，不但打耳标时应激非常小，而且牛只出售时可以把耳标卸下来，重复使用。

安乐福可视耳标由德国特供研发聚氨酯材料，全球独创专利，耳标形状、重量针对目标家畜特殊设计。经过特殊抑菌处理，牛只不受打标感染，而且户外佩戴 8 年以上不掉标，还可激光印制编号10年不掉色。配合安乐福专用记号笔，更可长久保存编码。

安乐福可视耳标在牧场的实际应用中，首先，配合专用记号笔，能够保持长期不掉色，也可激光定制结合手写出生信息，更准确的展示牛只信息。其次，防止农户偷盗改号可以通过子母耳标实现，耳标一旦剪掉无法重新更换，还可通过耳标公标及电子耳标结合使用，耳标剪掉后无法再更换到其它牛上。第三，安乐福产品具有产品认证和防伪二维码，帮助牛人识别真假。

RFID电子耳标

动物RFID识别技术源于RFID无线射频身份识别技术。识读器利用天线发射无线信号，当RFID电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流自动激活，将自身存储的编码等数据信息无线发送给识读器。识读器对信息进行调制解码并传送至计算机，由计算机进行数据的控制和处理。

安乐福电子耳标优点很多，主要包含以下方面：

首先，非接触性远距离识别（棒形30-45cm，面板100cm），可适读率高，加上人手臂的长度，完全可以做到在2米以外的范围识读出耳标信息，识别无需人工干预，对牛产生的应激很小，而且通过智能识读面板就可以读取牛号，识读数据快、易储存。

第二，抗污染性强，RFID电子耳标呈钮扣形状，镶嵌在耳朵内部，抗干扰能力强，不易脱落，而且材质轻便，初生犊牛即可使用，掉标率极低。

第三，强连接性，可以关联个体编码，连接生产管理系统建立牛只电子档案，确保数据实时准确高效，便于牧场数据读取、连接与后期处理。

第四，高唯一性，全球唯一15位编码，ICAR备案不可篡改，用于个体管理、资产盘点、肉食品追溯。

RFID的实际应用场景有以下几方面：

育种管理 牧场育种实施对于数据记录的准确性要求较高，通过低频EID电子耳标关联育种场的牛只ID编号，实时在线连接牧场育种软件，记录种牛个体在选育中各个阶段的数据，形成完整可追溯育种档案，针对性提升育种指标和效率，确保种畜价值。

自动饲喂 通过RFID个体身份识别装置与自动化机械化系统整合成一个管理系统，记录佩戴低频EID牛只个体采食时间、采食频率、采食量，并根据曲线进行适当校正，提升种牛繁殖效率及育肥料肉比表现。

个体牛只的精准管理 转群、盘点和档案转移时，通过高效快速扫描面板识读器就可识别到整群牛的牛号。称重时，在称重台前放一个识读器，并且连接到称重系统，只需把牛只赶过通道或者牛自己通过通道，就能记录牛号和体重。

高速度：短时间内可确定一大批牛只。

省力：无需人为干预，牛只自行通过称重通道。

轻量：灵活移动到需要的地点。

数据记录：记录ID及每一头牛和平均的体重。

数据传输：通过USB端口从控制单元下载所有数据到电脑。

动物监测技术

安乐福解决方案的可靠性源于对全球数百万只动物监测的基础数据库。安乐福对个体动物的某些关键性数据进行收集、分析，进而向客户提供及时的动物繁殖、健康和营养方面的建议指导，以提高牧场管理效率、提高动物健康水平。

安乐福最为核心的技术成果就是动物监测技术，通过监测动物种种行为反映出的生理状态，帮助牧场揭发出有问题的牛只或者该处理的牛只，指导牧场进行高效的管理。

安乐福SenseHub™肉牛解决方案主要通过繁育、健康、应激以及群组管理整体提升牧场效益。安乐福监控理念认为，动物本身有各种各样的行为反映各种各样的生理情况，它的行为变化也反映出生理行为变化；通过传感器如加速度计、3D传感系统、图像等，将这些行为记录下来，再经过内部算法将这些行为识别进行分类和可视化处理，最终反映给牧场客户的是一份可读取的可视化数据。用户经过简单培训，可以完全很轻松地使用这些数据，提升牧场效益，实现通过实时监控牛只的行为变化，确保牧场管理完成绩效目标。

监测系统组成非常简单：控制器，耳标/项圈，设备。控制器既包括接收也包括数据处理，上传到云端，通过网页直接登录服务器读取数据；监控设备项圈和耳标功能完全一样，通过监测牛只各种行为来实现数据的接收；设备可以在手机端登录，也可以在网页登录，还可以在电脑上直接安装客户端登录。

从监控角度来说，主要是监控牛只的行为。肉牛的行为大多数涉及到繁育、性情和管理方面。牛只的发情爬跨、采食咀嚼、吞咽反刍、喘气频率和幅度变化等都可以被项圈识别。

繁育的价值

繁殖效率是决定牧场生产产出和盈利能力的关键因素。无论是奶牛场或肉牛场，繁育是其维持经济可持续发展的重要组成部分。为了实现这一目标，对畜群的监测需要有效地观察和衡量其繁殖性能。

繁育所面临的挑战和监控所带来的贡献

后备牛的发情揭发 后备牛到达适配发情月龄及适配体重后，应尽早揭发出发情周期进行配种，尽早产犊，结束后备牛只有成本输入的阶段。

监测自然发情周期 对于自然发情周期的揭发，牧场应尽量减少对激素方案的依赖，让牛只有正常的发情。因为激素会让牧场和牛只都产生依赖。

根据牛只发情的实际情况安排劳动力 监测牧场每天有多少头牛发情，特别是按季节划分繁育目标的牧场，如何监测发情成功配种、如何优化人工和输精的成本，这点非常重要。

繁育表现-时间的问题

繁育方面表现其实是时间的问题。第一，在第一个适配发情周期时及时输精决定了头胎产犊月龄时间。第二，输精及时性以及发情揭发准确性时间决定了受胎率。第三，及时的再配种决定，如果首配没有成功到，何时返情何时决定及时配种，这也是时间的概念。第四，精准胎移植应用对于时间的要求更加严格，受体母牛处于哪个发情周期阶段是更加需要把握的一个指标。

下表展示的是各个时段牛只发情的百分比，可以看到牛只发情分布在各个时段，而且在晚上6点到第二天早上6点期间比例高于白天。每天两次观察到的只能揭发56%的发情状态，而全天24小时发情监测可以揭发超过95%的发情状态。故通过智能监测系统可以及时地把发情牛揭发出来。

发情牛报告有两个主要参数：发情指数和配种窗口。

发情的指数也就是发情可靠性，牛只活动量上升越高，发情指数越高，是真正良好发情的可能性就越高，70以上确定为真发情。

配种窗口可以提供最佳配种时机。发情高峰和排卵时间有较为准确稳定的时间差异，通过这个时间差异，系统可以精准指示发情阶段，给出最佳的配种时间，帮助牧场最大化提高受胎率（绿色范围内输精确保受胎率）。

下面展示了安乐福监控系统里的一张图表。黄色线是基础活动量曲线，而蓝色线是活动量变化曲线，当牛只发情时，黄色线有较高的突出，蓝色线通过算法有加权变化，可以显示非常高的发情指数。

同时反映在数据上的还有反刍时间的变化。发情的同时，反刍时间会有所下降。

繁育管理

准确地揭发出发情就可以了解到牛只更多信息。比如乏情牛需要检查卵巢是否有囊肿或子宫恢复状态如何；如果牛只一直不规则发情也不行，可能存在卵泡囊肿或其它应激造成的活动量上升；如果怀孕牛只在系统中显示出发情，且发情指数非常高，很可能是流产后开始了新的周期。这些都可以通过安乐福监测系统及时地检查。

对于自然交配的牧场，可以把项圈戴到公牛身上，将其转入母牛群中，系统可监测出公牛的爬胯行为，如果公牛不能繁殖，需要及时检查或替换。本交没法知道具体哪头牛何时配种何时怀孕，需要以怀孕概率来计算。使用监测系统可以预测产犊日期，早期检测乏情母牛，及时揭发流产牛，发现不规则发情。

对于人工授精的牧场，监测系统则更为有用。首先，可以识别发情高峰，提高繁殖效率，及时揭发发情，让牛只在最佳时间配种，优化输精计划。其次，可以挑选精液，有针对性的进行遗传改良。第三，对于怀孕牛只以及发情周期有异常如不规则发情或发情的牛只进行监控。

牛只繁育最理想的状态就是一年一胎。如何实现一年一胎？主要保证两个参数：牛只参配率和受胎率。

牛只参配率表示牛只该发情配种时是否进行配种，无论它是否表现发情，主要涉及发情揭发率和发情表现这两个指标，如果一直没有发情表现，说明牛只存在一定问题。

受胎率受牛只状态和输精时间影响。牛只状态也就是牛只健康，当牛只处于亚健康或疾病将无法表现出发情，受胎率无法保证；输精的及时性也很重要。

通过发情牛报告可以使发情揭发率和输精准确时间得到保证。通过乏情牛和发情不规则报告可以把牛只异常发情揭发出来；通过健康监控还可把有问题的牛只及时揭发进行治疗。

健康监控

大部分消费者都很注重动物福利。早年调研中，有94%的受访消费者认为保障养殖动物的福利很重要 (Eurobarometer, 2015)。“动物福利包括身体和精神的状态，我们认为良好的动物福利意味着健康和幸福感。任何人类饲养的动物，至少都必须受到保护，免受不必要的痛苦。”（Source: Brambell report 1965）

更广义的动物福利很简单，就是保证动物的身心健康。身心健康包括五方面：第一，也是最主要的一点，让动物免于饥饿和干渴，通过提供淡水和饮食来保持健康和活力，这也是牧场的基本工作。第二，提供适当的环境，包括住所和舒适的休息区。第三，及时揭发疾病，通过预防或快速诊断和治疗，让动物免于痛苦、伤害或疾病。第四，提供足够的自由和空间、设施和适当的社群交流，放牧牧场这样的要求更高。第五，免予恐惧和应激，人和动物之间和谐相处，在牧场管理过程中，尽量减少动物的应激，给牛舒适的环境、避免噪音等。

健康挑战和监控

如何保障牛只的动物福利？安乐福监控系统有个体牛监控和群体监控，帮助牧场实现五项自由。健康监控包括完整的个体牛健康监控解决方案；发现需要注意的牛只，更早地发现健康问题；在整个生命周期阶段评估治疗的有效性；通过对反刍时间的监测，了解牛只采食及休息情况；反刍时间的减少，对应采食减少、应激或没有休息。

个体牛健康

如何做到早期揭发疾病、避免牛只生病？可以通过反刍时间下降进行提前的预警，通过监控系统及时进行干预，尽早处理。

在产犊应激方面，肉牛产犊难产情况比奶牛更加严重。母牛出现产犊困难，在产前行为表现也会很大不同，要通过监控系统及时发现，做到应激警报。

牧场案例：产前和新产牛监控

下图展示的是一头健康牛的监控报告，紫色线代表日反刍时间，黄色线代表活动量，绿色线代表采食时间。可以看到，产犊时反刍和采食时间有所下降，但后续阶段反刍时间出现波谷，说明牛只在这一时段可能经历了一些应激。