Однако с приходом в сельское хозяйство электронных систем управления стадом, компьютеризированных доильных залов и других электронных прогрессивных средств контроля и учета на смену визуальным маркерам начинают приходить электронные, в народе называемые микрочипами. В Израиле, например, системами управления стадом оснащены 98% молочных ферм. В рамках государственной программы данные со всех «электронных контролеров» страны попадают на единый сервер. Даже находясь за пределами хозяйства, его руководитель ежедневно в режиме онлайн узнает, как идут дела на предприятии. Системы управления стадом обычно выпускают те же компании, которые производят доильные установки и другое оборудование, поэтому они обеспечивают их взаимодействие.
Молокомеры, счетчики качества молока, весы и т. д. позволяют собирать данные о конкретном животном. А селекционные ворота, автоматические кормораздатчики и т. п. служат для управления различными процессами.
Электронная идентификация, разумеется, гораздо более сложна в сравнении с традиционными способами маркировки, такими как ушные бирки, но, в целом, она более экономична, особенно в составе системы контроля и регистрации скота.
Она обеспечивает возможность контроля в крайне сжатые сроки, с низкой трудоемкостью и, главное, практически безошибочно. Специальные исследования подтверждают, что электронная идентификация способствует повышению прибыли даже сама по себе, так как обеспечивает точную и надежную регистрацию животных. Если же интегрировать электронную идентификацию в комплексный процесс управления фермой (доильный зал, автоматические кормушки, системы взвешивания и т.д.), то экономическая выгода еще более возрастает, поскольку такая система способна автоматически и без ошибок контролировать и обновлять все программы управления производством.
Используемый принцип, разумеется, не нов. Электронный метод идентификации разработан в Англии в конце Второй мировой войны и, как многие научные разработки, сначала использовался в военной промышленности для идентификации «своих» военных самолетов. Широкое распространение электронная радиоидентификация получила уже в 1980-х в сфере логистики и транспортировки грузов, в супермаркетах, а также стала использоваться для контроля доступа, защиты элитных товаров, например картин, антиквариата от краж. А идентификация животных (домашних и сельскохозяйственных) по объему мировых доходов среди сегментов радиочастотной идентификации занимает второе место.
С середины 80-х годов прошлого века началась разработка первых пассивных систем, называемых так потому, что они не нуждаются в источниках питания и активи-
руются при помощи энергии, передаваемой внешними передатчиками, так называемыми считывающими устройствами.
Впервые технология электронной идентификации животных была разработана компанией Texas Instruments в Голландии в 1989 году. Участившиеся в последние годы транснациональные эпидемии коровьего бешенства и ящура резко усилили к ней интерес. По прогнозам аналитиков агентства IDTechEx, доля рынка радиочастотной идентификации, приходящаяся на идентификацию животных, в 2015 году составит около $600 млн. в год.
Существуют различные системы электронной идентификации для разных радиочастот. Нормативы стандартизации гарантируют совместимость этих систем, необходимую в условиях глобального рынка, где часто происходят перемещения животных в пределах отдельных стран и через границы государств. Все устройства используют радиоволны с частотами ниже 500 кГц и состоят из пассивного идентификатора без элемента питания (транспондера) и активного считывающего блока (трансивера). Термин «транспондер» обозначает устройство, способное запоминать и впоследствии передавать идентификационный код, присваиваемый каждому животному.
Физически система RFID-идентификации (от английского radio frequency identification – радиочастотная идентификация) состоит из трех составляющих: собственно самого микрочипа – электронного хранителя кода, сканирующего устройства (считывателя, мультиридера) и базы данных, куда передается код и где хранится дополнительная информация. Микрочип, или электронная метка, которая может располагаться как на животном, так и внутри него, выполнена в виде микросхемы с антенной в соответствующем корпусе и имеет в своем составе блок памяти для хранения кода и приемопередатчик.
К примеру, ушные бирки и транспондеры – это наружные носители чипов: диск, содержащий микрочип и антенну, помещается соответственно в ушную бирку или в ошейник на корове. Плюсы наружного ношения заключаются в том, что такие метки просты в эксплуатации и считываются на большом расстоянии ридером (радиосканером). Минусы – в легкости утери наружных аксессуаров: случайный срыв самим животным или его соседями, умышленное срезание человеком с целью подмены.
Ушные бирки и транспондеры выпускаются с пассивными и активными метками: HDX и FDX. HDX (half duplex) – это метка, которая отправляет сигнал и отключается, затем получает сигнал и снова отключается. Можно одновременно говорить и слушать или только говорить, только слушать. Например, по такому принципу работает B- транспондер компании DeLaval. Метка FDX (full duplex) постоянно отправляет сигнал, а антенна его читает. Ее принцип работы аналогичен принципу работы телефона: можно и говорить, и слушать одновременно.
Внутреннее размещение меток осуществляется путем введения в желудок или подкожно. В желудок, а точнее, в рубец, вводится болюс – микрочип с антенной, заключенный в керамическую капсулу. Делается это с помощью имплантационного устройства, животное заглатывает его, и болюс остается в рубце, при этом естественным путем, через кишечник, эта метка не выводится и остается с животным до конца жизни.
Болюс (капсула), вводимый через рот, прочно закрепляется в сетке (втором желудке) жвачных, позволяя немедленно и безошибочно распознавать животное в течение всего процесса выращивания. Такой чип-болюс имеет цилиндрическую форму, диаметр около 20 мм и длину – 66 мм.
В болюс встроен транспондер. Керамическая оболочка, в которую заключен транспондер, не имеет пор и герметична. А силиконовый слой предотвращает проникновение внутрь посторонних веществ и запатентован в качестве вещества, способного противостоять разрушительному воздействию желудочных соков.
Второй способ «внутреннего» чипирования – это помещение метки в капсулу из биостекла и вживление подкожно. Биостекло представляет собой особый вид стекла,
одним из свойств которого является совместимость с живыми тканями организма. Делается это с помощью специального одноразового шприца или сменной иглы с имплантатором, поставляемых производителем вместе с микрочипом. Процедуру подкожного чипирования можно производить в любом возрасте, даже сразу после рождения животного, и чип остается под кожей на протяжении всей жизни. Размеры капсул невелики: 2х12 мм и даже 1,25х7 мм и зависят от видов животных. Для сельскохозяйственных животных обычно используют чипы диаметром 2 мм и длиной 12 мм.
Европейская практика показывает, что чип желательно вводить в ногу животного, поскольку подкожный чип имеет свойство мигрировать по телу коровы, и, если он введен неправильно, например, в шею, то велика вероятность, что он может мигрировать в сердце и погубить животное.
В числе преимуществ внутреннего расположения чипов назвать надежность их закрепления, неограниченный срок службы и невозможность подделки, в числе недостатков он отмечает более короткую дистанцию считывания: респондеры и наружные ушные бирки с электронным кодом читаются на расстоянии до 60 см, а подкожные чипы – на расстоянии 30 см.
В зависимости от вида и размера микрочипы обладают различной памятью (не менее 128 битов), где записана комбинация букв и цифр, позволяющих однозначно идентифицировать животное. Этот код, занесенный в память микрочипа, является, по сути, электронной идентификационной карточкой животного, его индивидуальным пожизненным паспортом. Информация на нем не стирается, и перепрограммировать такой код невозможно.
Считыватель (сканер) размещается, как правило, там, где животные бывают чаще всего: на входе в доильный зал, на каждом доильном месте, на сортировочных воротах или на станции индивидуального кормления, если речь идет о молочном стаде, и в расколе, рядом с весами, если дело касается мясного скота. Существуют также модели ручных сканеров.
Принцип действия считывателей заключается в том, что активизируется индукционная катушка чипа с помощью электромагнитного сигнала, которая в свою очередь передает сканеру цифровой код. Код отображается на дисплее ридера и в зависимости от типа считывающего устройства либо просто остается в его памяти, а затем передается на сервер, либо к нему добавляются необходимые дополнительные параметры, такие как вес, суточный прирост и другие, которые впоследствии также передаются на сервер.
Информация, помещаемая непосредственно на радиочастотных (RFID) метках, позволяет только правильно идентифицировать животное, основная же информация, позволяющая управлять процессами животноводства, размещается в базах данных, которые к этому коду привязаны. Иными словами, у нас есть номер транспондера и к нему мы «привязываем» номер животного. Поэтому крайне важно постоянно сверять соответствие номеров бирок или B-транспондеров с номерами животных в программе управления фермой. Это крайне необходимо для работы всей системы автоматизации на ферме – системы активности, сортировочных ворот, кормовых станций. Фильтрацию данных затем можно проводить по нужным хозяйству параметрам. Например, если речь идет о молочном производстве, главной информацией является соответствие надоя определенному животному, в мясном – систематизация привесов, если это племенное хозяйство – родословная и т. д.
Принципиальным фактором, ограничивающим точную передачу данных на определенное расстояние, является размер датчика. Пассивный электронный датчик меньше определенного размера имеет крайне ограниченный радиус действия вне зависимости от мощности считывающего на точности считывания информации во время движения животных. Чем меньше датчик, тем меньше вероятность точного считывания информации от движущегося объекта. В то же время, датчик должен быть достаточно миниа-
