智慧養牛科技:乳牛也有電子身分證

 
2017/02/03 王思涵 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
李國華 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
導入RFID技術可改善牧場乳牛資料的蒐集(圖片來源:種子發)
  • 導入RFID技術可改善牧場乳牛資料的蒐集(圖片來源:種子發)
 
無線射頻辨識系統

無線射頻辨識(radio frequency identification, RFID)系統是利用無線網路傳輸技術辨識個體身分的裝置,主要元件包含由一塊微小的晶片和天線組成的RFID標籤,加上一個簡單的基板、讀取器、無線傳輸或網路系統及軟體系統等。無線射頻辨識技術最初在二次大戰期間應用於敵我戰機的辨識。1970年代美國政府把技術轉移到民間;1980年代中,民間開始量產低頻的RFID標籤;1999年發展高頻的技術與標準。近年才廣泛運用於與生活有關的各行各業。

自從狂牛症發生後,各國採用RFID做為牛隻身分識別系統,並結合資訊傳輸來追蹤疾病的來源,讓狂牛症在最短時間內受到控制,對國際牛隻的貿易有很大貢獻。國內於2004年推動「U化台灣計畫」,運用RFID技術、無線網路與寬頻技術、網際網路、無線傳輸及設備,發揮無線通訊科技無所不在的功能。在農業領域,農委會則推動這技術應用於農業的生產、運銷與安全管理。

應用於乳牛飼養管理

乳牛是高經濟動物,其生命周期長,每一頭乳牛使用年限可達7~10年以上,個別牛隻的產能如乳量、乳質、繁殖效能等差異很大。因為牠們的產能好壞直接影響到酪農的收益,因此需長年累月蒐集個別乳牛80種以上的紀錄,這是乳牛育種上最重要的工作。要使這些紀錄完備,首需準確、方便、快速地識別牛隻身分,以減少識別時因看錯、謄寫錯誤及電腦輸入錯誤而影響紀錄的可信度及準確性。

如果能把RFID技術導入乳牛場做為個別牛隻身分識別系統,並以讀取器替代牛舍現場以紙本手寫再鍵入電腦的耗時、費力及繁多的資料蒐集工作,除可改善牧場乳牛資料的蒐集外,並能利用電子傳輸技術充分運用乳牛群性能改良計畫資訊於牛群飼養管理,以提升酪農生產及經營效率,降低牛乳生產成本。因此,畜產試驗所新竹分所運用RFID技術研發個別牛隻身分電子識別系統。

電子耳標

RFID電子耳標就是乳牛的電子身分證。為便於識別牛隻及乳牛群管理,所選用的RFID標籤是被動式,也就是完全靠讀取器的電波能量來驅動標籤工作。而其型式是Class 1 Gen2,即標籤是只可寫一次及多次讀取。

標籤晶片UCODE分為3個區塊,其一是TID碼,是原廠製造標籤時,植入標籤晶片內的64 bit生產號碼(可輸入16數字編碼),屬於不能變更且是唯一的生產號碼。其二是EPC及USER MEMORY兩個區塊,這兩區塊記憶體的容量較高, EPC區塊可植入96 bit(可輸入24數字編碼),而USER MEMORY區塊可植入224 bit(可輸入56數字編碼)。

乳牛統一編號是由7碼如97Q1234組成,前兩碼是年度,第3碼是地區碼,第4碼起的4個碼是連續編號。釘配牛隻的RFID電子耳標,無論在任何地點都可以用UHF手持式讀取器讀取其統一編號及各項資料,適用於牛隻異動時即時掌握牛的來源及追蹤回溯。

讀取器

考量使用的方便性,選用RFID讀取器與PDA兩者結合為一體成型的器具。這個手持式讀取器讀牛隻耳標的距離在80公分以上,讀到的電子耳標編號及蒐集的資料可以透過無線傳輸把牛號傳入電腦。這讀取器的LCD螢幕是觸控式,鍵盤具36數字與功能鍵,使用充電式鋰電池,具防水防塵及耐摔設計。

牛群管理者在牛舍現場飼養管理牛隻時,打開手持式讀取器內建置的乳牛群PDA管理系統,先讀取牛隻的RFID電子耳標統一編號,螢幕上會顯現作業代碼包括牛隻配種、泌乳、分娩、疾病治療、個別牛隻生乳品質等欄位。在現場就可查詢個別牛隻資訊而不需攜帶報表至現場翻閱,若要更新資料可直接輸入相關紀錄。

也可先讀取牛隻RFID電子耳標,再按批次作業代號讀取如疾病治療、施打疫苗、體型評鑑、體重、體溫、分群等資料。所蒐集的資料就可存檔,並於回到牧場辦公室時把讀取器蒐集的紀錄自動傳輸至牧場電腦中的牧場牛群管理系統。

固定式天線讀取器

固定式天線讀取器的4組天線以不同角度分別安裝於擠乳牛走道的左右兩側入口處,以讀取通過走道的個別牛隻電子耳標辨識RFID資料。擠乳室再架設1組無線伺服器,提供擠乳室無線傳輸環境。這伺服器與固定式天線讀取器共同放置於防水防潮箱內。另於擠乳室架設整合型觸控式面板工業電腦,擠乳人員可在擠乳過程中,依據牛群狀況在電腦做即時的線上牛群查詢或更新資料。

泌乳牛群擠乳時,牛隻分批進入擠乳間,每批次進入擠乳間的牛隻在入口處分別由固定式天線讀取器讀取牛隻編號,並顯示這頭牛上次擠乳的乳量及乳質,且以不同顏色提醒需特別預警的牛隻,工作人員在擠乳時就可採取改善措施。待個別牛隻擠乳完畢,管理者就在觸控式電腦螢幕上直接輸入及儲存個別牛隻乳量於電腦中,待整群牛隻擠乳工作完成後,個別牛隻擠乳量就自動存檔。

惟擠乳時,有多頭牛隻在擠乳間走道入口處集聚準備擠乳,有的昂頭、有的平伸或低頭,導致固定式天線讀取器的讀取率無法達到100%。因此,須把擠乳間走道喇叭口狀的入口改為3公尺左右寬度的直線通道,則固定式天線讀取器的讀取率可達98%。

牧場電腦的牛群管理系統可定時把牛群紀錄傳輸至資料處理中心更新處理資料,爾後牧場電腦又從這中心下載處理後的個別牛隻資訊至牧場電腦的牛群管理系統及手持式讀取器PDA,牛群管理者就可應用這系統的資訊來管理牛群。

在乳業國家,RFID技術的應用已在食品安全、動物防疫、遺傳育種、國際貿易等方面提供重大貢獻。國內推動RFID在乳業上的應用,目前的目標放在強調提升乳牛群管理效率以節省人力資源、有效蒐集性能資料,以及建立完整與精準的個體資料庫。

RFID在乳業上的應用瓶頸仍有待努力解決,例如成本仍屬鉅額投資及電子耳標不能100%讀取與辨識等。應用RFID技術建置乳牛異動追溯系統,牛隻無論何種原因離場(淘汰、出售作種用、肥育、出售、死亡化製等),其異動時所停留的場所及運輸車輛等都能在其RFID電子耳標留下紀錄,以做為追蹤回溯管制系統的參考。這技術的應用除可健全國內乳業環境外,也可與國際接軌,不致被排除於國際防疫體系外。
 
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