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.
Trang 11 Công ty MSD Việt Nam;
* Tác giả liên hệ: Đặng Ngọc Hoàng; Email: ngoc.hoang.dang@merck.com
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
Đặng Ngọc Hoàng 1*
Tóm tắt
Chăn nuôi 4.0 hay còn gọi là chăn nuôi thông minh là ứng dụng công nghệ số vào trong quản lý chăn nuôi, dịch bệnh và an toàn sinh học giúp cải thiện năng suất, giảm giá thành và gia tăng lợi nhuận Đây là một qui trình sử dụng các thiết bị cảm ứng để thu thập và phân tích dữ liệu bằng các các thuật toán từ đó đưa ra các mô hình dự đoán giúp các nhà quản lý chăn nuôi ra các quyết định chính xác và kịp thời Thông qua việc thu thập số liệu về thời gian và tần xuất nhai lại của bò sữa bằng thẻ đeo điện tử, hệ thống đã giúp các bác sỹ thú y sẽ biết được chính xác thời gian lên giống của bò cái để phối giống, phân tích dữ liệu nhai lại cũng giúp phát hiện bệnh từ rất sớm để công tác điều trị được hiệu quả cao nhất Công nghệ số cũng được ứng dụng vào trong quản lý an toàn sinh học thông qua việc do lường và phân tích sự dịch chuyển của công nhân trong trang trại heo để giảm thiểu rủi ro truyền bệnh do việc dịch chuyển không an toàn của công nhân trong trang trại heo Tuy nhiên, để công nghệ số phát huy hiệu quả trong chăn nuôi, thì công nghệ này phải thân thiện với người dùng, thu thập và cho kết quả chính xác, liên tục theo thời gian thực.
Từ khóa: Chăn nuôi 4.0, chăn nuôi thông minh, công nghệ số trong 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.
1 XU HƯỚNG CỦA THỊ TRƯỜNG
Ngày nay, các nhà chăn nuôi hay các
chủ trang trại cần phải làm gì để duy trì sự cạnh tranh khi thị trường đầu ra của các sản phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi đang trong
Trang 2giai đoạn biến động do ảnh hưởng của chiến
tranh kinh tế, do dịch COVID-19 trên người,
giá nguyên liệu tăng cao, giá bán đầu ra của
sản phẩm chăn nuôi không ổn định Đặc biệt,
thị trường chăn nuôi còn bị tác động trực tiếp
từ các loại dịch bệnh có tính lây lan lớn không
chỉ ở quy mô một quốc gia mà chúng có thể
lây lan ở cấp châu lục hay toàn cầu như bệnh
cúm gà trên gia cầm, lở mồm long móng,
viêm gia nổi cục trên bò, dịch tả heo châu phi
và bệnh tai xanh trên heo
Trong khi đó, nhu cầu các loại thực
phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi như thịt,
trứng và sữa ngày càng tăng cao do việc gia
tăng dân số trên toàn cầu, sự tăng trưởng kinh
tế của các nước đông dân cư như Trung Quốc
và Ấn Độ không chỉ làm tăng thu nhập của
người dân tại các nước này, mà còn giúp cho
một tầng lớp lao động có thu nhập thấp trước
đây có thể tiếp cận được nhu cầu thực phẩm
tối thiểu Cùng với đó làm tăng số người có
thu nhập cao, tạo ra một tầng lớp trung lưu có
nhu cầu thực phẩm cao cấp hơn
Xu hướng đô thị hóa các vùng nông thôn
cũng làm ảnh hưởng trực tiếp lên diện tích canh
tác nông nghiệp trong đó có chăn nuôi, hơn nữa
việc dịch chuyển số lượng lao động từ các vùng
nông thôn ra các khu công nghiệp hay các thành
phố lớn đã tạo ra sự khan hiếm lực lượng lao
động đặc thù của ngành chăn nuôi
Để duy trì sự cạnh tranh trước tác động
mạnh mẽ của những yếu tố trên ngành chăn
nuôi đã thay đổi theo chiều hướng chăn nuôi
qui mô lớn, công nghiệp hóa và ứng dụng
công nghệ thông tin, công nghệ số vào trong
chăn nuôi để duy trì lợi thế cạnh tranh trong
kỷ nguyên 4.0 này
2 CHĂN NUÔI 4.0 LÀ GÌ?
Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ
tư (Cách mạng công nghiệp 4.0) đã và đang
diễn ra có tác động lên tất cả các ngành nghề,
tổ chức và công ty Mặc dù các tổ chức hay
công ty này có nhận diện hay không thì thực
tế công nghệ thông tin đã đi vào trong từng
loại hình công việc của tổ chức, công ty trong
đó ứng dụng công nghệ thông tin như điện
toán đám mây (Cloud computing), dữ liệu lớn (Big data), internet vạn vật (Internet of things) và công nghệ blockchain là những công nghệ mới và cũng là xu hướng tạo ra làn sóng công nghiệp 4.0 gần đây Thực tế các công nghệ mới này đã được ứng dụng thành công không chỉ ở những ngành mang tính kỹ thuật và công nghệ cao như tài chính, ngân hàng, quảng cáo tiếp thị và giáo dục,
mà những công nghệ này còn có thể áp dụng được trong các ngành nông nghiệp như trồng trọt, chăn nuôi
Chăn nuôi 4.0 hay còn gọi là chăn nuôi thông minh (Smart farming) hoặc chăn nuôi kỹ thuật số (Digital farming) là thuật ngữ để nói đến ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật
số vào trong quá trình chăn nuôi như: quản
lý chăn nuôi, dịch bệnh và an toàn sinh học giúp tạo ra năng suất cao hơn, giảm giá thành
và cuối cùng là đem lại lợi nhuận cao hơn Sự phát triển của hệ sinh thái công nghệ thông tin bao gồm điện thoại thông minh, thiết bị di động và các ứng dụng (application), các phần mềm phân tích dữ liệu, xây dựng và dự báo giả lập giúp cho quá trình ứng dụng công nghệ thông tin và kỹ thuật số vào trong chăn nuôi được thuận tiện, đơn giản hơn bao giờ hết
3 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 3.1 Quản lý lên giống trong chăn nuôi bò sữa
Trong chăn nuôi bò sữa, năng suất sữa của toàn trại phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong
đó quy trình phát hiện lên giống, phối giống thành công và bò cái mang thai là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất sữa của từng cá thể bò sữa và của trại Trước đây, việc phát hiện bò cái lên giống toàn phụ thuộc và ba phương pháp truyền thống sau đây:
- Quan sát bằng mắt thường
- Sự dụng hormone sinh sản để kích thích lên giống
Trang 3- Sơn vào đuôi bò.
Các phương pháp này được áp dụng rất
phổ biến, tuy nhiên khi chăn nuôi ở quy mô
công nghiệp sẽ rất tốn nhân công, tốn thời gian
và luôn có những sai sót như phối tinh không
đậu do không đúng thời điểm, không phát hiện
lên giống (lên giống ẩn, biểu hiện không rõ
ràng) hoặc bỏ sót chu kỳ lên giống làm tăng chi
phí sản xuất, giảm năng suất sữa của tổng đàn
Công nghệ thông tin đã được ứng dụng
để giải quyết vấn đề này thông qua một
thiết bị có tên gọi là HeatTime® Pro+ bao
gồm thẻ đeo điện tử và hệ thống phần tích
dữ liệu nhằm phát hiện chính xác thời điểm
lên giống, từ đó khuyến cáo thời điểm phối
giống thích hợp
Bò sữa hay bò thịt thuộc nhóm động vật
có những hành vi, hoạt động có tính chu kỳ
hay lặp lại Trong đó, thời gian và tần xuất
của hoạt động nhai lại là chỉ số quan trọng
liên quan đến tình trạng tiêu hóa thức ăn, tình trạng sức khỏe và hoạt động sinh sản của bò Trung bình một cá thể bò sữa có tổng thời gian nhai lại từ 8 - 9 giờ mỗi ngày (Adin
và cs., 2009; Byskov và cs., 2015), tuy nhiên vào ngày lên giống hoạt động này giảm đáng kể (Stangaffero và cs., 2016) Thẻ đeo điện tử được gắn cho bê từ lúc được sinh ra, thiết
bị sẽ thu thập tần suất và thời gian của hoạt động nhai lại của mỗi cá thể bò trong cả suốt vòng đời Số liệu này sẽ được truyền về máy tính trung tâm thông qua các thiết bị cảm biến
và phát sóng ngoại vi được gắn trong trại
Dữ liệu thu thập hàng ngày sẽ được xử lý và phỏng đoán thành mô hình hành vi nhai lại chuẩn cho từng cá thể Vào ngày lên giống hoạt động nhai lại giảm đi, các hoạt động khác cũng thay đổi tất cả sẽ được hệ thống thu thập và so sánh với mô hình chuẩn Từ đó, xác định được thời điểm lên giống của bò cái
và khuyến cáo thời gian phối giống chính xác
Hình 1 Mô hình mô phỏng hoạt động nhai lại của bò sữa giữa hai chu kỳ
lên giống thông qua hệ thống HeatTime® Pro+
3.2 Quản lý và phát hiện sớm dịch bệnh ở
bò sữa
Trong chăn nuôi nói chung hay chăn
nuôi bò sữa nói riêng, phát hiện và chẩn đoán
bệnh sớm là một yếu tố quan trọng, giúp giảm
chi phí điều trị, giảm các tác hại bất lợi do
bệnh gây ra (Stangaffero và cs., 2016) như thời gian hồi phục sau bệnh, thời gian ngưng sản xuất sữa
Thông thường, khi bắt đầu bị nhiễm bệnh
cá thể bò sữa sẽ trải qua thời gian ủ bệnh, thời gian này dài hay ngắn tùy theo mầm bệnh nhưng
Trang 4có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần Sau đó
mới đến thời gian xuất hiện các biểu hiện lâm
sàng, trong chăn nuôi bò sữa, một trong những
biểu hiện lâm sàng của nhiều bệnh là giảm sản
lượng sữa khai thác hàng ngày
Khi bị nhiễm bệnh hoạt động nhai lại
của bò sẽ giảm trước khi xuất hiện các triệu
chứng lâm sàng khác nhiều ngày, thẻ đeo điện
tử của thiết bị HeatTime® Pro+ sẽ đo lường
và ghi nhận mức giảm của hoạt động này sau
đó truyền về máy tính trung tâm để phân tích
và phát hiện những bất thường vì số liệu ghi nhận khác với mô hình chuẩn của từng cá thể, xuất ra cảnh báo tức thì giúp cho các bác sỹ thú y và quản lý trang trại phát hiện những bất thường trên từng cá thể bò sữa, thông qua các ứng dụng được cài đặt trên các thiết bị di động như điện thoại thông minh hay máy tính bảng
Hình 2 Mô hình hoạt động nhai lại của bò sữa trước, trong và sau chẩn đoán và điều trị thông
qua hệ thống HeatTime® Pro+; (1) Hoạt động nhai lại giảm trong giai đoạn ủ bệnh; (2) Hệ thống gởi cảnh báo cho bác sỹ thú y, cá thể bò sữa được chẩn đoán bị viêm vú và được
điều trị sớm bằng kháng sinh, (3) Giai đoạn hồi phục sau điều trị;
(4) Hoạt động nhai lại hồi phục như bình thường
3.3 Quản lý an toàn sinh học trong chăn
nuôi heo
An toàn sinh học là mối quan tâm bậc
nhất của các chủ trang trại, ảnh hưởng trực
tiếp đến năng suất cũng như sự thành công
hay thất bại của một trang trại Trong chăn
nuôi heo công nghiệp hiện nay, các trang trại
thực hiện nghiêm ngặt các quy trình an toàn
sinh học, bao gồm cả quy trình phòng bệnh
bằng vắc xin để kiểm soát dịch bệnh Các
chủ trang trại áp dụng quản lý an toàn sinh
học với hai mục đích chủ yếu (1) Ngăn ngừa
mầm bệnh xâm nhập từ bên ngoài vào, (2)
Ngăn ngừa sự lây lan mầm bệnh bên trong
trại, tức từ khu chuồng này sang khu chuồng
khác, vấn đề (2) hoàn toàn dựa và các quy trình (protocol), huấn luyện công nhân và nhân viên trong trang trại thực hiện đúng các bước được mô tả trong các quy trình này, cách tiếp cận này vẫn đáp ứng được về mặt quản
lý tổng thể, tuy nhiên khi dịch bệnh nổ ra rất khó để tìm ra nguyên nhân để khắc phục vì để kiểm soát sự tuân thủ của nhân viên hoàn toàn dựa vào tính tự giác và báo cáo hàng ngày của nhân viên một cách rất thụ động
Vấn đề này hoàn toàn khắc phục được bằng cách ứng dụng công nghệ thông tin thông qua giải pháp B-eSecure Hệ thống giúp kiểm soát và đo lường sự di chuyển của mỗi công nhân trong mỗi khu chuồng, từ khu chồng
Trang 5này sang khu chuồng khác có đúng như quy
trình đã được huấn luyện và triển khai từ đó
đưa ra những khuyến cáo để khắc phục nếu
có sự sai sót so với khuyến cáo của quy trình
Hệ thống B-eSecure bao gồm chíp điện
tử, mỗi công nhân khi làm việc trong trại phải
đeo vào trong túi áo, và các thiết bị cảm ứng
(có thể cài ứng dụng vào điện thoại thông
minh) có kết nối internet được gắn tại mỗi
cửa ra vào của các khu trại, các thiết bị cảm
ứng này sẽ đo lường mỗi khi có sự di chuyển,
số liệu thu thập được sẽ truyền ngay tức thì
vào máy tính, máy tính phân tích và xuất báo
cáo dưới dạng biểu đồ để các bác sỹ thú y hay
quản lý trại tham khảo, một quy trình sẽ được
phát triển sau đó để huấn luyện cho công nhân
và áp dụng cho trại nếu trại có tỉ lệ di chuyển
sai cao so với quy trình Sau đó hệ thống tiếp
tục đo lường sự di chuyển của công nhân và
xuất báo cáo sai phạm nếu có hay báo cáo đánh giá mức độ cải thiện trong trại
Hệ thống B-eSecure sẽ phân loại di chuyển của công nhân thành 3 nhóm:
- Nhóm di chuyển an toàn: Từ khu heo khỏe sang khu heo bệnh, khu nguy cơ nhiễm bệnh thấp sang khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao (ví dụ: Từ khu nái mang thai sang khu nái
đẻ, đang nuôi con)
- Nhóm di chuyển không an toàn - rủi ro thấp: Từ khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao sang khu có nguy cơ nhiễm bệnh thấp (ví dụ: từ khu nái đẻ, đang nuôi con sang khu nái mang thai)
- Nhóm di chuyển không an toàn - rủi ro cao: Từ khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao sang khu an toàn hay khu có nguy cơ nhiễm bệnh thấp (ví dụ: Từ khu heo thịt sang khu nuôi heo hậu bị)
Hình 3 Báo cáo sự di chuyển của công nhân trong một trang trại, số liệu được đo lường và
phân tích thông qua giải pháp B-eSecure: (1) Tỉ lệ di chuyển đúng của công nhân trong trại, (2) Tỷ lệ di chuyển không an toàn - rủi ro cao; (3) Tỉ lệ di chuyển không an toàn - rủi ro thấp; (4) Báo cáo đánh giá mức độ cải thiện di chuyển không an toàn-rủi ro cao sau khi áp dụng quy
trình mới, và huấn luyện lại tất cả công nhân trong trại
4 KẾT LUẬN
Ứng dụng công nghệ thông tin và kỹ
thuật số vào trong canh tác nông nghiệp nói
chung hay trong chăn nuôi nói riêng là một xu
hướng tất yếu của thời đại công nghiệp 4.0
Tuy nhiên, để công nghệ thông tin phát huy
hiệu quả trong chăn nuôi thì các giải pháp này cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Đầu tiên cũng là trên hết, ứng dụng công nghệ thông tin vào trong chăn nuôi phải tạo ra lợi thế cạnh tranh cho các trang trại như giảm giá thành, giảm công lao động, tăng
Trang 6năng suất hay tạo ra sự minh bạch về dữ liệu
giúp quá trình truy xuất nguồn gốc được dễ
dàng trong chuỗi cung ứng
- Ứng dụng công nghệ thông tin vào
trong chăn nuôi sẽ không thay thế hoàn toàn
công việc của công nhân lao động mà chỉ
cung cấp các dữ liệu thu thập được, đưa ra
những phân tích, những cảnh báo giúp cho
các bác sỹ thú y hay các quản lý trang trại đưa
ra được các quyết định chính xác hơn dựa vào
các vấn đề đang diễn ra, không phải dựa vào
các vấn đề trong quá khứ để đưa ra quyết định
như trước Để đáp ứng được yêu cầu này, các
dữ liệu cung cấp từ các thiết bị đo lường trong
trại phải thực sự dễ dàng truy cập, truy cập
được từ xa không cần có mặt tại trang trại
- Yêu cầu dữ liệu thu thập được phải
chính xác, tin cậy và liên tục cập nhật vào
thời gian thực (real-time)
- Ứng dụng công nghệ thông tin vào bất
cứ lĩnh vực nào luôn luôn gặp trở ngại về mặt
năng lực của lực lượng lao động Trong chăn
nuôi cũng vậy, công nhân lao động trong các
trang trại luôn có về trình độ và nhận thức
thấp hơn so với các ngành nghề khác Do vậy,
các thiết bị này phải thực sự thân thiện với
người dùng như dễ lắp đặt, dễ thao tác, công
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
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: 7 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
