如何利用無源高頻RFID跟蹤系統(tǒng)監(jiān)測肉雞生命周期的活動水平？

監(jiān)測個體肉雞的活動對研究人員來說是一個挑戰(zhàn)。荷蘭瓦格寧根大學(xué)的科學(xué)家用RFID系統(tǒng)成功地通過追蹤圍欄里腿上帶有標(biāo)簽的肉雞，來記錄單只肉雞一生的活動情況。

由于肉雞通常被成群地飼養(yǎng)在生產(chǎn)系統(tǒng)中，因此識別和跟蹤單只肉雞是一個挑戰(zhàn)。諸如計算機(jī)視覺（CV）、超寬帶（UWB）跟蹤和無源射頻識別（RFID）之類的技術(shù)可能會提供解決方案。特別是，無源RFID標(biāo)簽不需要電池，體積小，重量輕，具有從一開始就追蹤單只肉雞的潛力，因此，在本次研究中，科學(xué)家研究了無源RFID系統(tǒng)在整個生命周期中跟蹤個體肉雞活動的適用性。小而輕的RFID標(biāo)簽更有研究小于兩周大的家禽類的潛力。

此外，與現(xiàn)有的跟蹤系統(tǒng)相比，用于跟蹤單只肉雞活動的無源RFID系統(tǒng)可以通過提供偏離群體的單只肉雞活動數(shù)據(jù)來增加價值。

這項研究有兩個主要目標(biāo)：（1）通過將RFID記錄的位置與視頻上記錄的位置進(jìn)行比較來驗證RFID記錄的位置;（2）通過RFID與視頻上記錄的距離、經(jīng)驗證的超寬帶跟蹤系統(tǒng)記錄的移動距離進(jìn)行比較，來評估單位時間內(nèi)訪問的天線數(shù)量是否可以作為活動的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

這項研究是在荷蘭的一家肉雞場（荷蘭每個農(nóng)場平均約有75，000只家禽類）進(jìn)行的，總共跟蹤了來自兩個遺傳組合的40只雄性肉雞，使用了荷蘭Dorset Identification公司的無源RFID系統(tǒng)。從孵化之日起，肉雞的腿上就安裝了一個小型、輕巧的13.56 MHz HF RFID標(biāo)簽，尺寸約為15×3.7 mm，重量不到1克。標(biāo)簽用橡皮筋和膠帶貼在肉雞腿上。

安裝在肉雞腿上的RFID標(biāo)簽

這些肉雞被飼養(yǎng)在1.8×2.6m的矩形圍欄中，面積約為4.7㎡。圍欄安裝了30個32×41cm的高頻天線，覆蓋了整個圍欄。天線位于底部板子的下面，以保護(hù)其免受水、濕氣和灰塵的損害。來自奧地利freaquent froschelectronics GmbH公司的HF RFID讀寫器DSLR1000讀取天線上的標(biāo)簽并將信息傳輸給該公司定制的RFID軟件。

在研究過程中跟蹤圍欄的俯視圖，圍欄壁上的線表示天線網(wǎng)格的位置

為了驗證RFID系統(tǒng)，研究人員拍攝了圍欄的俯視錄像，以評估家禽隨時間移動的位置及距離。RFID和視頻之間的比較表明，就動物的位置而言，平均有62.5%的RFID記錄與視頻完全匹配，而在允許一根天線偏離的情況下，有99.2%的近似匹配，這表明RFID系統(tǒng)可以很好地近似家禽個體的位置。

總體而言，不同觀察方法之間的適度強(qiáng)相關(guān)性表明，RFID系統(tǒng)和UWB系統(tǒng)都適合估算個體禽類之間的活動水平差異。然而，RFID系統(tǒng)由于其小巧、輕便的標(biāo)簽而允許從孵化開始監(jiān)控活動，因此在這里它被視為跟蹤整個群養(yǎng)肉雞中個體活動的首選方法。

此處實施的RFID系統(tǒng)顯示出巨大潛力，以一種省時、客觀的方式同時記錄群體中單只肉雞的活動水平。當(dāng)前設(shè)置使用尺寸為32 x 41cm的天線提供了高水平的細(xì)節(jié)，在研究群居動物的個體行為方面可能具有重要價值。此處使用的RFID系統(tǒng)相對容易拆卸和移動到其他位置，但是最好將該系統(tǒng)設(shè)置在可以保持更長時間的位置，因為運輸和周圍環(huán)境的變化可能導(dǎo)致需要對天線進(jìn)行重新校準(zhǔn)，并且由于無法使用水，因此難以清潔天線。

選擇一個系統(tǒng)時，實現(xiàn)RFID系統(tǒng)的預(yù)期目的很重要，因為這可能會影響RFID系統(tǒng)的要求。例如，目前的設(shè)置實現(xiàn)了高頻RFID，允許在一個天線上記錄多個動物并避免數(shù)據(jù)沖突。但是，射頻系統(tǒng)也要考慮到環(huán)境中水、金屬的影響程度以及可以實現(xiàn)的通信范圍，因此在選擇系統(tǒng)時要權(quán)衡收益和弊端，這一點很重要。

空間分辨率的水平也因天線的尺寸和配置而有所不同。為了更詳細(xì)地記錄位置，可能需要更多和更小的天線。但是，對于實踐中的大規(guī)模應(yīng)用，高空間分辨率是不現(xiàn)實的。鑒于將大型外殼與當(dāng)前尺寸的完整天線網(wǎng)格安裝在一起是不可行的，一種選擇是在外殼中的特定區(qū)域安裝天線，例如饋電線。這不會提供本研究中可以記錄的活動級別的詳細(xì)信息，但可以使人們跟蹤飼養(yǎng)者的訪問。

另一種選擇是使用多條線形天線將整個飼養(yǎng)空間劃分為不同的區(qū)域，并研究家禽在區(qū)域之間切換的頻率。未來的研究可能會調(diào)查這些粗略的測量結(jié)果與活動水平的詳細(xì)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，以確定這些粗略的測量結(jié)果是否可以作為大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中活動的代表。

未來還會進(jìn)一步研究將RFID標(biāo)簽粘貼到腿上的替代方法。這項研究中使用的橡皮筋是有效的，也就是說，標(biāo)簽很牢固，不會經(jīng)常丟失。初期觀察到肉雞腿部會出現(xiàn)啄傷，但在短暫的適應(yīng)期后，這幾乎不會引起肉雞的反應(yīng)，從而表明腿部標(biāo)簽不會干擾肉雞的正常行為。

未來還會繼續(xù)探討使用RFID記錄確定更詳細(xì)的真實移動距離的潛力。RFID和視頻之間的關(guān)系，似乎顯示出一種線性模式，這表明有可能使用RFID記錄來估算真實的移動距離。盡管此處未進(jìn)行研究，但可以將RFID系統(tǒng)用于研究成群飼養(yǎng)的家禽的真實距離，這可能是一種有價值的工具，例如，可以確定減少腿部問題的活動閾值水平。

本例研究了無源高頻RFID跟蹤系統(tǒng)是否適合監(jiān)測整個生命周期中肉雞個體的活動水平。在62.5%的案例中，RFID系統(tǒng)顯示的動物位置與視頻顯示的完全吻合?？偟膩碚f，考慮到一根天線的偏差，在RFID和視頻之間總共觀察到99.2%的近似匹配。就RFID與視頻記錄的移動距離和UWB記錄的移動距離而言，存在中等程度的強(qiáng)相關(guān)性。這表明RFID系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地記錄活動中的個體差異。

然而，RFID記錄距離的絕對值通常是對真實移動距離的低估?？偟膩碚f，RFID系統(tǒng)似乎適合于監(jiān)控群居的肉雞個體的相對活動，并有助于在個體早期和后期的生活中獲得活動指標(biāo)。與超寬帶跟蹤或視頻觀察相比，RFID系統(tǒng)用于跟蹤活動的主要優(yōu)點包括：小而輕的標(biāo)簽可以從肉雞孵化開始跟蹤、有限的體力勞動和可靠的個人身份識別。關(guān)于生命早期活動水平的數(shù)據(jù)可能有助于確定和預(yù)測健康、福利和生產(chǎn)參數(shù)，但這一領(lǐng)域還需要更多的研究。
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