Chăn nuôi 4.0: Ứng dụng công nghệ thông tin và công nghệ số trong quản lý chăn nuôi, quản lý dịch bệnh và an toàn sinh học

Bài viết Chăn nuôi 4.0: Ứng dụng công nghệ thông tin và công nghệ số trong quản lý chăn nuôi, quản lý dịch bệnh và an toàn sinh học trình bày một số ví dụ ứng dụng công nghệ số trong quản lý chăn nuôi, dịch bệnh và an toàn sinh học trong chăn nuôi gia súc.

HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 CHĂN NUÔI 4.0: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ CÔNG NGHỆ SỐ TRONG QUẢN LÝ CHĂN NI, QUẢN LÝ DỊCH BỆNH VÀ AN TỒN SINH HỌC Đặng Ngọc Hồng1* Tóm tắt Chăn ni 4.0 hay cịn gọi chăn ni thơng minh ứng dụng công nghệ số vào quản lý chăn nuôi, dịch bệnh an toàn sinh học giúp cải thiện suất, giảm giá thành gia tăng lợi nhuận Đây qui trình sử dụng thiết bị cảm ứng để thu thập phân tích liệu các thuật tốn từ đưa mơ hình dự đốn giúp nhà quản lý chăn ni định xác kịp thời Thơng qua việc thu thập số liệu thời gian tần xuất nhai lại bò sữa thẻ đeo điện tử, hệ thống giúp bác sỹ thú y biết xác thời gian lên giống bị để phối giống, phân tích liệu nhai lại giúp phát bệnh từ sớm để công tác điều trị hiệu cao Công nghệ số ứng dụng vào quản lý an tồn sinh học thơng qua việc lường phân tích dịch chuyển cơng nhân trang trại heo để giảm thiểu rủi ro truyền bệnh việc dịch chuyển khơng an tồn cơng nhân trang trại heo Tuy nhiên, để công nghệ số phát huy hiệu chăn ni, cơng nghệ phải thân thiện với người dùng, thu thập cho kết xác, liên tục theo thời gian thực Từ khóa: Chăn ni 4.0, chăn ni thơng minh, công nghệ số chăn nuôi FARMING 4.0: THE APPLICATION OF INFORMATION AND DIGITAL TECHNOLOGIES IN ANIMAL PRODUCTION, DISEASE DETECTION AND BIOSECURITY MANAGEMENT Abstract Farming 4.0 or smart farming is a business process that integrated the digital technologies into animal production, disease detection and biosecurity management to improve farm productivity, reduce production cost and increase profitability This is the process of applying the sensitivity devices to collect and using algorithm to process the data to develop the standard pattern which helping the farm managers to make the correct and fast decisions In fact, the application of electrical tag to monitor the cow rumination and uses the collected rumination information to calculate and establish the dairy cow’s individual rumination index, this index can be used to predict exactly the time of estrus, allow the dairy farmers to improve the efficiency of heat detection, optimize conception rates, while reducing skilled labor requirements and saving time The rumination data collection also helps the veterinarian to detect the infection at the early stage of the disease that help prompt treatment of sick cow to minimize the detrimental effects Digital technology is also being used effectively in biosecurity management by monitoring the movement of farm workers in the swine farm, the collected and processed data can help the farm managers to detect the wrong movement of farm staffs that may increasing the risk of disease spreading within the farm, then help to predict the problem, to develop an appropriate farm management procedures However, the digital technology is only benefit to the farmers if it is easy to use, the collecting and reporting data must be correct and continuous in the real time Keywords: Farming 4.0, smart farming, digital techinlogy in animal production XU HƯỚNG CỦA THỊ TRƯỜNG Ngày nay, nhà chăn nuôi hay chủ trang trại cần phải làm để trì * cạnh tranh thị trường đầu sản phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi Công ty MSD Việt Nam; Tác giả liên hệ: Đặng Ngọc Hoàng; Email: ngoc.hoang.dang@merck.com 29 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 giai đoạn biến động ảnh hưởng chiến tranh kinh tế, dịch COVID-19 người, giá nguyên liệu tăng cao, giá bán đầu sản phẩm chăn nuôi không ổn định Đặc biệt, thị trường chăn ni cịn bị tác động trực tiếp từ loại dịch bệnh có tính lây lan lớn khơng quy mơ quốc gia mà chúng lây lan cấp châu lục hay toàn cầu bệnh cúm gà gia cầm, lở mồm long móng, viêm gia cục bò, dịch tả heo châu phi bệnh tai xanh heo Trong đó, nhu cầu loại thực phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi thịt, trứng sữa ngày tăng cao việc gia tăng dân số toàn cầu, tăng trưởng kinh tế nước đông dân cư Trung Quốc Ấn Độ không làm tăng thu nhập người dân nước này, mà cịn giúp cho tầng lớp lao động có thu nhập thấp trước tiếp cận nhu cầu thực phẩm tối thiểu Cùng với làm tăng số người có thu nhập cao, tạo tầng lớp trung lưu có nhu cầu thực phẩm cao cấp Xu hướng thị hóa vùng nơng thơn làm ảnh hưởng trực tiếp lên diện tích canh tác nơng nghiệp có chăn ni, việc dịch chuyển số lượng lao động từ vùng nông thôn khu công nghiệp hay thành phố lớn tạo khan lực lượng lao động đặc thù ngành chăn nuôi Để trì cạnh tranh trước tác động mạnh mẽ yếu tố ngành chăn nuôi thay đổi theo chiều hướng chăn nuôi qui mô lớn, công nghiệp hóa ứng dụng cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ số vào chăn ni để trì lợi cạnh tranh kỷ nguyên 4.0 CHĂN NI 4.0 LÀ GÌ? Cuộc Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư (Cách mạng công nghiệp 4.0) diễn có tác động lên tất ngành nghề, tổ chức công ty Mặc dù tổ chức hay cơng ty có nhận diện hay khơng thực tế cơng nghệ thơng tin vào loại hình cơng việc tổ chức, cơng ty ứng dụng cơng nghệ thơng tin điện 30 toán đám mây (Cloud computing), liệu lớn (Big data), internet vạn vật (Internet of things) công nghệ blockchain công nghệ xu hướng tạo sóng cơng nghiệp 4.0 gần Thực tế công nghệ ứng dụng thành công không ngành mang tính kỹ thuật cơng nghệ cao tài chính, ngân hàng, quảng cáo tiếp thị giáo dục, mà cơng nghệ cịn áp dụng ngành nông nghiệp trồng trọt, chăn nuôi Chăn ni 4.0 hay cịn gọi chăn ni thông minh (Smart farming) chăn nuôi kỹ thuật số (Digital farming) thuật ngữ để nói đến ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật số vào trình chăn ni như: quản lý chăn ni, dịch bệnh an toàn sinh học giúp tạo suất cao hơn, giảm giá thành cuối đem lại lợi nhuận cao Sự phát triển hệ sinh thái công nghệ thông tin bao gồm điện thoại thông minh, thiết bị di động ứng dụng (application), phần mềm phân tích liệu, xây dựng dự báo giả lập giúp cho trình ứng dụng công nghệ thông tin kỹ thuật số vào chăn nuôi thuận tiện, đơn giản hết MỘT SỐ VÍ DỤ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SỐ TRONG QUẢN LÝ CHĂN NUÔI, DỊCH BỆNH VÀ AN TỒN SINH HỌC TRONG CHĂN NI GIA SÚC 3.1 Quản lý lên giống chăn ni bị sữa Trong chăn ni bị sữa, suất sữa tồn trại phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong quy trình phát lên giống, phối giống thành cơng bị mang thai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến suất sữa cá thể bò sữa trại Trước đây, việc phát bị lên giống tồn phụ thuộc ba phương pháp truyền thống sau đây: - Quan sát mắt thường - Sự dụng hormone sinh sản để kích thích lên giống HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TOÀN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 - Sơn vào bị Các phương pháp áp dụng phổ biến, nhiên chăn nuôi quy mô công nghiệp tốn nhân công, tốn thời gian ln có sai sót phối tinh khơng đậu không thời điểm, không phát lên giống (lên giống ẩn, biểu không rõ ràng) bỏ sót chu kỳ lên giống làm tăng chi phí sản xuất, giảm suất sữa tổng đàn Công nghệ thông tin ứng dụng để giải vấn đề thơng qua thiết bị có tên gọi HeatTime® Pro+ bao gồm thẻ đeo điện tử hệ thống phần tích liệu nhằm phát xác thời điểm lên giống, từ khuyến cáo thời điểm phối giống thích hợp Bị sữa hay bị thịt thuộc nhóm động vật có hành vi, hoạt động có tính chu kỳ hay lặp lại Trong đó, thời gian tần xuất hoạt động nhai lại số quan trọng liên quan đến tình trạng tiêu hóa thức ăn, tình trạng sức khỏe hoạt động sinh sản bị Trung bình cá thể bị sữa có tổng thời gian nhai lại từ - ngày (Adin cs., 2009; Byskov cs., 2015), nhiên vào ngày lên giống hoạt động giảm đáng kể (Stangaffero cs., 2016) Thẻ đeo điện tử gắn cho bê từ lúc sinh ra, thiết bị thu thập tần suất thời gian hoạt động nhai lại cá thể bò suốt vòng đời Số liệu truyền máy tính trung tâm thơng qua thiết bị cảm biến phát sóng ngoại vi gắn trại Dữ liệu thu thập hàng ngày xử lý đốn thành mơ hình hành vi nhai lại chuẩn cho cá thể Vào ngày lên giống hoạt động nhai lại giảm đi, hoạt động khác thay đổi tất hệ thống thu thập so sánh với mơ hình chuẩn Từ đó, xác định thời điểm lên giống bò khuyến cáo thời gian phối giống xác Hình Mơ hình mơ hoạt động nhai lại bò sữa hai chu kỳ lên giống thơng qua hệ thống HeatTime® Pro+ 3.2 Quản lý phát sớm dịch bệnh bò sữa Trong chăn ni nói chung hay chăn ni bị sữa nói riêng, phát chẩn đoán bệnh sớm yếu tố quan trọng, giúp giảm chi phí điều trị, giảm tác hại bất lợi bệnh gây (Stangaffero cs., 2016) thời gian hồi phục sau bệnh, thời gian ngưng sản xuất sữa Thông thường, bắt đầu bị nhiễm bệnh cá thể bò sữa trải qua thời gian ủ bệnh, thời gian dài hay ngắn tùy theo mầm bệnh 31 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 kéo dài từ vài ngày đến vài tuần Sau đến thời gian xuất biểu lâm sàng, chăn ni bị sữa, biểu lâm sàng nhiều bệnh giảm sản lượng sữa khai thác hàng ngày Khi bị nhiễm bệnh hoạt động nhai lại bò giảm trước xuất triệu chứng lâm sàng khác nhiều ngày, thẻ đeo điện tử thiết bị HeatTime® Pro+ đo lường ghi nhận mức giảm hoạt động sau truyền máy tính trung tâm để phân tích phát bất thường số liệu ghi nhận khác với mơ hình chuẩn cá thể, xuất cảnh báo tức giúp cho bác sỹ thú y quản lý trang trại phát bất thường cá thể bị sữa, thơng qua ứng dụng cài đặt thiết bị di động điện thoại thơng minh hay máy tính bảng Hình Mơ hình hoạt động nhai lại bị sữa trước, sau chẩn đốn điều trị thơng qua hệ thống HeatTime® Pro+; (1) Hoạt động nhai lại giảm giai đoạn ủ bệnh; (2) Hệ thống gởi cảnh báo cho bác sỹ thú y, cá thể bò sữa chẩn đoán bị viêm vú điều trị sớm kháng sinh, (3) Giai đoạn hồi phục sau điều trị; (4) Hoạt động nhai lại hồi phục bình thường 3.3 Quản lý an toàn sinh học chăn ni heo An tồn sinh học mối quan tâm bậc chủ trang trại, ảnh hưởng trực tiếp đến suất thành công hay thất bại trang trại Trong chăn nuôi heo công nghiệp nay, trang trại thực nghiêm ngặt quy trình an tồn sinh học, bao gồm quy trình phịng bệnh vắc xin để kiểm soát dịch bệnh Các chủ trang trại áp dụng quản lý an tồn sinh học với hai mục đích chủ yếu (1) Ngăn ngừa mầm bệnh xâm nhập từ bên vào, (2) Ngăn ngừa lây lan mầm bệnh bên trại, tức từ khu chuồng sang khu chuồng 32 khác, vấn đề (2) hoàn toàn dựa quy trình (protocol), huấn luyện cơng nhân nhân viên trang trại thực bước mơ tả quy trình này, cách tiếp cận đáp ứng mặt quản lý tổng thể, nhiên dịch bệnh nổ khó để tìm nguyên nhân để khắc phục để kiểm sốt tn thủ nhân viên hồn tồn dựa vào tính tự giác báo cáo hàng ngày nhân viên cách thụ động Vấn đề hoàn toàn khắc phục cách ứng dụng công nghệ thông tin thông qua giải pháp B-eSecure Hệ thống giúp kiểm soát đo lường di chuyển công nhân khu chuồng, từ khu chồng HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 sang khu chuồng khác có quy trình huấn luyện triển khai từ đưa khuyến cáo để khắc phục có sai sót so với khuyến cáo quy trình Hệ thống B-eSecure bao gồm chíp điện tử, công nhân làm việc trại phải đeo vào túi áo, thiết bị cảm ứng (có thể cài ứng dụng vào điện thoại thơng minh) có kết nối internet gắn cửa vào khu trại, thiết bị cảm ứng đo lường có di chuyển, số liệu thu thập truyền tức vào máy tính, máy tính phân tích xuất báo cáo dạng biểu đồ để bác sỹ thú y hay quản lý trại tham khảo, quy trình phát triển sau để huấn luyện cho công nhân áp dụng cho trại trại có tỉ lệ di chuyển sai cao so với quy trình Sau hệ thống tiếp tục đo lường di chuyển công nhân xuất báo cáo sai phạm có hay báo cáo đánh giá mức độ cải thiện trại Hệ thống B-eSecure phân loại di chuyển cơng nhân thành nhóm: - Nhóm di chuyển an tồn: Từ khu heo khỏe sang khu heo bệnh, khu nguy nhiễm bệnh thấp sang khu có nguy nhiễm bệnh cao (ví dụ: Từ khu nái mang thai sang khu nái đẻ, nuôi con) - Nhóm di chuyển khơng an tồn - rủi ro thấp: Từ khu có nguy nhiễm bệnh cao sang khu có nguy nhiễm bệnh thấp (ví dụ: từ khu nái đẻ, nuôi sang khu nái mang thai) - Nhóm di chuyển khơng an tồn - rủi ro cao: Từ khu có nguy nhiễm bệnh cao sang khu an tồn hay khu có nguy nhiễm bệnh thấp (ví dụ: Từ khu heo thịt sang khu ni heo hậu bị) Hình Báo cáo di chuyển công nhân trang trại, số liệu đo lường phân tích thơng qua giải pháp B-eSecure: (1) Tỉ lệ di chuyển công nhân trại, (2) Tỷ lệ di chuyển không an toàn - rủi ro cao; (3) Tỉ lệ di chuyển khơng an tồn - rủi ro thấp; (4) Báo cáo đánh giá mức độ cải thiện di chuyển không an tồn-rủi ro cao sau áp dụng quy trình mới, huấn luyện lại tất công nhân trại KẾT LUẬN Ứng dụng công nghệ thông tin kỹ thuật số vào canh tác nơng nghiệp nói chung hay chăn ni nói riêng xu hướng tất yếu thời đại công nghiệp 4.0 Tuy nhiên, để công nghệ thông tin phát huy hiệu chăn ni giải pháp cần phải đáp ứng yêu cầu sau: - Đầu tiên hết, ứng dụng công nghệ thông tin vào chăn nuôi phải tạo lợi cạnh tranh cho trang trại giảm giá thành, giảm công lao động, tăng 33 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 29-34 suất hay tạo minh bạch liệu giúp trình truy xuất nguồn gốc dễ dàng chuỗi cung ứng - Ứng dụng công nghệ thông tin vào chăn ni khơng thay hồn tồn cơng việc cơng nhân lao động mà cung cấp liệu thu thập được, đưa phân tích, cảnh báo giúp cho bác sỹ thú y hay quản lý trang trại đưa định xác dựa vào vấn đề diễn ra, dựa vào vấn đề khứ để đưa định trước Để đáp ứng yêu cầu này, liệu cung cấp từ thiết bị đo lường trại phải thực dễ dàng truy cập, truy cập từ xa khơng cần có mặt trang trại - Yêu cầu liệu thu thập phải xác, tin cậy liên tục cập nhật vào thời gian thực (real-time) - Ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực luôn gặp trở ngại mặt lực lực lượng lao động Trong chăn nuôi vậy, công nhân lao động trang trại ln có trình độ nhận thức thấp so với ngành nghề khác Do vậy, thiết bị phải thực thân thiện với người dùng dễ lắp đặt, dễ thao tác, cơng tác bảo trì bảo dưỡng phải đơn giản TÀI LIỆU THAM KHẢO Adin, G., R Solomon, R M Nikbachat, A Zenou, E Yosef, A Brosh, A Shabtay, S J Mabjeesh, I Halachmi, and J Miron (2009) Effect of feeding cows in early lactation with diets differing in roughage-neutral detergent fiber content on intake behavior, rumination, and milk production production J Dairy Sci 92:3364-3373 34 Allflex Livestock Intelligent Inc (2020) HeatTime Pro+ flexible, centralized, high-performance cow monitoring for large and fast-growing dairy farms, www.allfex.com Allflex Livestock Intelligent Inc (2019) Rumination Monitoring White Paper, www.allfex.com Allflex Livestock Intelligent Inc (2020) SenseHubTM The new generation of cow monitoring, www.allfex.com Byskov, M V., E Nadeau, B E O Johansson, and P Nørgaard (2015) Variations in automatically recorded rumination time as explained by variations in intake of dietary fractions and milk production, and between-cow variation J Dairy Sci 98:3926-3937 Carlos Pineiro (2017) B-eSecure: Controlling biosecurity in real time www.efeedlink com 4: 07-10 Intelia Technology Inc (2020) Digital farming: ways it can boost productivity and efficiency, www.intelia.com Lisa M Keefe (2020) Farm to fork for real Meatinglace 01.(20): 34-44 Niklas Hageback (2021) Leadership in the digital age: Renaissance of the Renaissance Man Business Express Press Stangaferro M L., R Wijma, L S Caixeta, M A Al-Abri, and J O Giordano (2016) Use of rumination and activity mornitoring for the identification of dairy cows with health disorders: Part I Metabolic and digestive disorders J Dairy Sci 99:1-16  ... cho trình ứng dụng cơng nghệ thơng tin kỹ thuật số vào chăn nuôi thuận tiện, đơn giản hết MỘT SỐ VÍ DỤ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SỐ TRONG QUẢN LÝ CHĂN NUÔI, DỊCH BỆNH VÀ AN TỒN SINH HỌC TRONG CHĂN NI... gọi chăn nuôi thông minh (Smart farming) chăn nuôi kỹ thuật số (Digital farming) thuật ngữ để nói đến ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật số vào q trình chăn ni như: quản lý chăn ni, dịch bệnh. .. 3.3 Quản lý an tồn sinh học chăn ni heo An tồn sinh học mối quan tâm bậc chủ trang trại, ảnh hưởng trực tiếp đến suất thành công hay thất bại trang trại Trong chăn nuôi heo công nghiệp nay, trang