Современные методы мечения животных: описание, принцип, перспективы и практические отчеты

Мечение животных — важнейшее мероприятие, которое возникло практически с момента появления животноводства и на раннем этапе сводилось к единственному параметру распознавания: «свой — чужой». В дальнейшем, с развитием животноводства, появилась потребность привязки к метке большего количества информации, чем просто примитивная принадлежность, что, в свою очередь, потребовало от метки не только уникальности, невозможности дублирования или подделки, но и определенной технологичности в использовании.

Методов мечения животных использовалось множество, но ни один из них не удовлетворял вышеописанным требованиям, основным из которых, безусловно, является уникальность. Любая метка — часть информационной системы, и суть содержащихся в ней данных — быть максимально достоверными. Это совершенно необходимо, потому что на поиск и отсеивание неверной информации в больших массивах данных придется затрачивать немало времени и средств. К этим потерям необходимо также добавить и прямые убытки, к которым может привести неадекватное решение, принятое на основе неверной информации.

Все изменилось в 1989 году, когда по заказу министерства сельского хозяйства Голландии американская компания Texas Instruments разработала и внедрила метод электронной радиочастотной (RFID) идентификации животных. До этого RFID-идентификация применялась лишь для мечения грузов и контроля доступа. Уникальность, технологичность, безопасность, простота использования и, наконец, следование принципам гуманного отношения к животным — все это слилось воедино в новом методе. Технологии автоматической идентификации, включающие распознавание и регистрацию объектов в реальном времени без участия человека позволили максимально автоматизировать процесс животноводства. Также появилась возможность автоматизировать процессы, связанные с использованием большого объема информации, такие как: ведение амбулаторного учета, селекционная и племенная работа, противоэпизоотические мероприятия. Еще одним важным фактором является невозможность удаления имплантированной электронной метки, что в свою очередь служит гарантией от кражи или подмены животного. Также электронная идентификация является реальным прорывом в страховании животных.

Итак, что же такое RFID? Радиочастотная идентификация (англ. Radio Frequency IDentification) — это метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, содержащие как идентификационную, так и пользовательскую информацию, хранящуюся в RFID-метках.

Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, сканер, ридер или интеррогатор), антенны и RFID-метки (транспондера, микрочипа, RFID-тега).

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая — интегральная схема для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного сигнала и некоторых других функций. Вторая — антенна для приёма и передачи сигнала.

Существует несколько способов систематизации RFID-меток:

• По рабочей частоте
• По источнику питания
• По типу памяти

По типу источника питания RFID-метки делятся на:

• Пассивные
• Активные
• Полупассивные

При всем многообразии в данной статье мы будем рассматривать только оборудование и материалы, используемые для мечения животных.

Для мечения животных используются пассивные метки с рабочей частотой 134,2 kHz, выполненные в виде болюсов, ушных бирок или имплантируемых подкожно или внутримышечно капсул (далее микрочип). Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого CMOS-чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала, в зависимости от вида и размера, обладают различной памятью (96 – 128 бит), 10- или 15-значным кодированием.

Итак, микрочипы. Самые маленькие представители имеют размер 12х2 мм и применяются для идентификации домашних, экзотических, диких животных, рыб и птиц. Чипы размером 3х15 мм и 4х28 мм применяются для идентификации сельскохозяйственных животных, как в виде самостоятельных имплантантов, так и в болюсах. Расстояние считывания находится в прямой зависимости от размера микрочипа, соответственно, чем больше чип, тем больше расстояние. Вторым важнейшим фактором, влияющим на расстояние считывания, является мощность считывателя (сканера), но об этом позже. Принципиальное различие микрочипов разных производителей — это вес, размер, объем памяти, кодирование, материал изготовления капсулы, инъектора и, конечно же, цена.

Производство элементов системы идентификации стандартизировано в целях обеспечения взаимодействия отдельных составляющих различных производителей.

«Открытый стандарт» Европейской Ветеринарной Ассоциации (FECAVA), которая предложила взять за образец стандарт, разработанный компанией Destron ISO (International Standard Organization) 9002. Ее протоколы и интерфейс были помещены в открытый доступ, и таким образом любая компания могла вполне легитимно воспользоваться информационными материалами для производства микрочипов, ничем не отличающихся от микрочипов Destron. Таким способом воспользовалась, например, компания AVID, которая начала программирование кодов с противоположного конца номерного ряда. В какой-то момент номера компаний Destron и AVID начнут «налагаться» друг на друга, что создаст большую проблему, так как смысл идентификации состоит в обеспечении уникальности кода для каждого животного. Кроме того, данный стандарт предусматривает возможность 10-тизначного кодирования.

«Открытый стандарт» ISO (International Standard Organization) 11784/85, который разрабатывался в течение пяти лет крупнейшими компаниями-производителями, получил международное признание, и большинство компаний-производителей используют именно его. В настоящее время готовится к выходу новый, модернизированный стандарт ISO14223, в котором будут затрагиваться такие вопросы, как применение микрочипов стандарта R/W(Read/Write), новые уровни безопасности (второй уровень кодирования микрочипа), температурные датчики и пр. Действующий стандарт ISO11784/85 будет включен в ISO14223.

Также стандартизированы протоколы обмена (радиоинтерфейсы, англ. airinterface) во всех частотных диапазонах RFID от 134 кГц до 2,45 ГГц (ISO18000).

Структура кода продукции, соответствующей стандарту ISO11784/85:

643 098 100 888888,

643 — цифровой код страны (Россия),

098 — цифровой код изготовителя чипа, 

100 — код региона (100 — общероссийский)  

888888 — индивидуальный код животного.

На примере двух производителей — Animal-ID (Россия-Испания) и Datamars (Швейцария), рассмотрим характеристики производимых ими микрочипов.

Felixcan (Испания)

Микрочип: материал изготовления — парилен, частотнопассивный без батареи 134,2 kHz, ISO11784, стерилизован методом ионизирования 4 года, 15-тизначное кодирование 128 бит EEPROM, расстояние считывания 10 – 60 см, размер 2х12 мм и 3х15 мм (обеспечивает 30%-ное увеличение расстояния считывания), также существуют нестерильные микрочипы россыпью. Температура работы от –25 ºС до +40 ºС, хранения от –40 ºС до +70 ºС. Вес 0,3 г. Частотнозащищен. Инъектор — стерильный шприц в индивидуальной упаковке, с местом отрыва, стерилизован методом ионизирования 4 года, материал шприца полиуретан, анатомическое строение, игла — сталь AISI304, штрих-коды в комплекте. Все материалы пригодны для переработки.

Datamars (Швейцария)

Микрочип: материал изготовления биоорганическое стекло BIOGLASS8625, частотнопассивный без батареи 134,2 kHz, ISO11784, стерилизован методом ионизирования 3 года, 15-тизначное кодирование 128 бит EEPROM, расстояние считывания 10 – 40 см, размер 2х12 мм. Температура работы от –25 ºС до +40 ºС, хранения от –40 ºС до +70 ºС. Вес 0,5 г. Частотнозащищеный инъектор — стерильный шприц в индивидуальной упаковке, с местом отрыва, стерилизован методом ионизирования 3 года, материал шприца полиуретан, анатомическое строение, игла — сталь AISI304, штрих-коды в комплекте. Все материалы пригодны для переработки.

В данном случае принципиальным различием является материал изготовления капсулы чипа — парилен (синтетический материал) и биоорганическое стекло, основными компонентами которого являются кремний, натрий, кальций, калий, магний, железо и алюминий. Далее краткий обзор биологических и миграционных характеристик двух типов микрочипов, имплантированных собакам породы Бигль.

15 собакам были имплантированы 90 микрочипов (45 — из биостекла, 30 — из биостекла, обработанного кислотой, и 15 — из парилена). Имплантация проводилась каждой собаке в 6 местах: слева и справа в области головы, в область плеча слева и справа в передней и задней части плеча. В течение 16 недель определялось положение имплантантов; затем имплантанты были изъяты и исследованы гистологически. Клиническая оценка выявила, что около половины микрочипов, введенных в плечевую зону, незначительно мигрировали, тогда как микрочипы, введенные в область головы, почти не мигрировали. Не наблюдалось различий в степени миграции различных видов имплантантов. Гистологическое исследование показало, что почти все микрочипы были заключены в тонкую волокнистую капсулу без признаков развития воспалительного процесса. Микрочипам были присвоены следующие условные обозначения: обычные микрочипы из биостекла = DM; микрочипы из биостекла, обработанные кислотой = DMr; обычные микрочипы из парилена = DPr.

Введение микрочипов опытной группе

Микрочипы были имплантированы каждой собаке в процессе подкожной инъекции в шесть мест: в левую и правую часть головы сбоку от атланта (A и B); справа и слева на 4 см краниальнее дорсальной поверхности плеча (С и D): справа и слева на 4 см каудальнее дорсальной поверхности плеча (E и F).

Микрочипы DM и DMr были имплантированы в места A и B; микрочипы DM и DPr — в места С и D; микрочипы DM и DMr — в места E и F. С целью обеспечения статистической достоверности микрочипы располагали поочередно справа и слева.

Клинические наблюдения

В течение 16 недель микрочипы находились под кожей животных. В течение первых трех недель позиция микрочипа и состояние области имплантации (воспаление, отёк и т. д.) оценивались еженедельно; впоследствии обследования проводились с интервалом в три недели. Положение микрочипа определялось с помощью карманного сканера (расстояние для считывания — до 10 см). Кроме того, в момент имплантации, а также через 1, 3 и 16 недель были сделаны рентгеновские снимки: в боковой и дорсовентральной проекции.

Гистологическая оценка

Гистологическая оценка проводилась биопсией микрочипов и окружающих тканей по истечении 16 недель. Сразу после изъятия микрочипы и окружающие ткани были зафиксированы в 10%-ном буферном растворе формалина. Образцы тканей были помещены в метилметакрилат с помощью стандартных процедур. После полимеризации с помощью режущего микротома были отделены 10 μm-вые сегменты перпендикулярно продольной оси микрочипа. Сегменты были окрашены метиленовой синью и фуксином и исследованы с помощью оптической микроскопии.

Статистическая оценка

Различия в масштабах миграции и их зависимость от места имплантации и типа микрочипов были исследованы по данным рентгеновских снимков с помощью теста хи-квадрат.

Результаты

Клиническая оценка

Ни у одной из собак не наблюдалось раневых осложнений, вызванных имплантацией микрочипов. Животные находились в хорошем состоянии в течение всего периода исследования. Один микрочип DMr в месте A (голова) не мог быть обнаружен через 2 недели после имплантации, т. к., по всей вероятности, он мигрировал из инъекционной области. Второй микрочип DMr, имплантированный в место A, не подавал сигнала через 12 недель после введения. Рентгеновские снимки показали, что все микрочипы в некоторой степени мигрировали, и что миграция началась в ранний период и продолжалась в ходе наблюдения. Микрочипы, имплантированные в оба плеча, мигрировали более активно, чем микрочипы, имплантированные в голову (P < 0,05). Тест хи-квадрат показал, что не существует значительного различия в миграции между двумя типами микрочипов, имплантированных в область головы (DM и DMr). В то же время, микрочипы DPr, имплантированные в переднюю часть плеча, мигрировали в меньшей степени, чем DM-микрочипы, имплантированные в то же самое место (P < 0,05). Более того, микрочипы, имплантированные в заднюю часть плеча, мигрировали в наибольшей степени; не наблюдалось значительной разницы в степени миграции микрочипов DM и DMr в этом месте.

Гистологическая оценка

Результаты макроскопии

Большинство микрочипов можно было легко определить с помощью пальпации; они были заключены в тонкую, волокнистую капсулу. Не наблюдалось различий в толщине капсулы в зависимости от вида микрочипа или места имплантации. Микрочип DMr, не передающий сигнал через 12 недель после имплантации, был также изъят и оказался раздробленным. Рентгеновские снимки показали, что на капсуле из биостекла был разлом над катушкой индуктивности. Реакция тканей на микрочипы была приблизительно одинаковой и не зависела от типа микрочипа или места имплантации. Через 16 недель почти все имплантанты были окружены волокнистотканной капсулой небольшой или средней толщины. Капсула содержала фиброциты и коллаген и, в целом, не содержала воспалительных клеток. Вокруг трех микрочипов (двух микрочипов DPr в передней части плеча и одного микрочипа DM в задней части плеча) наблюдались скопления воспалительных клеток. Не наблюдалось очевидной зависимости между этими инфекциями и миграцией микрочипов. В капсулу проникли лишь несколько кровеносных сосудов. Кроме того, не наблюдалось воспалительной реакции на стыке микрочипа и окружающих тканей. Реакция тканей на микрочип DPr оказалась менее благоприятной, чем реакция на часть микрочипа из биостекла или на целый микрочип DM из биостекла.

Выводы

Принимая во внимание наличие данных о миграции имплантированных микрочипов на большое расстояние в отдельных случаях, очевидной была необходимость проверки биологических и миграционных характеристик микрочипов в контролируемом исследовании на животных.

При планировании подобного исследования необходимо принимать во внимание тот факт, что конечная реакция тканей на материал имплантанта определяется различными факторами, включающими вид животного, здоровье и общее состояние, локальные характеристики места имплантации, варианты хирургической процедуры имплантации, биосовместимость материала имплантанта, форму имплантанта и разрушение тканей в результате движения имплантанта.

Гистологический и гистоморфометрический анализ показал, что почти все микрочипы были заключены в тонкую волокнистотканную капсулу при почти полном отсутствии воспалительной реакции. Наиболее вероятно, что данное явление наблюдалось вследствие использования биосовместимого материала в качестве оболочки. Тем не менее, форма микрочипа также являлась важным фактором. Очевидно, округлая цилиндрическая форма повлияла на благоприятную реакцию тканей.

Микрочипы, имплантированные в область головы, либо не мигрировали, либо мигрировали на расстояние менее 2 см. Микрочипы, имплантированные в эту область, не подвергаются большим нагрузкам, в отличие от микрочипов, введенных в область плеча. Механическое напряжение, вызываемое движением конечностей, постоянно разрывает соединения, формируемые между микрочипами и окружающими тканями. Предположено, что в результате каждой такой микротравмы может быть сформирована грануляционная ткань. Образование рубцовой ткани связано с активностью миофибропластов, что влияет на миграцию микрочипа. Эта теория подтверждается результатами гистологических исследований. Не наблюдалось воспалительной реакции вокруг микрочипов, которые мигрировали на большое расстояние. Теория также объясняет, почему некоторые микрочипы мигрировали вверх, а не вниз. Направление миграции определяется состоянием тканей. Результаты показывают, что миграция микрочипа может быть сведена к минимуму при соблюдении строгих правил в сочетании с тщательно выбранным местом имплантации. Опытность врача является важным фактором для обеспечения безопасности здоровья животного. В данном исследовании имплантацию проводил очень опытный врач.

В ходе гистологического исследования вблизи границ капсулы микрочипа были обнаружены гематомы. Считается, что эти кровоизлияния были вызваны давлением в процессе изъятия микрочипа. Подобные гематомы в результате могли сформироваться в дополнительную грануляционную ткань и усилить миграцию микрочипов. Таким образом, не следует допускать слишком частых манипуляций с микрочипами.

Движение микрочипа на расстояние, по крайней мере, 1 см, зафиксированное с помощью рентгена, считалось значительной миграцией. Тем не менее, остается сомнительным, следует ли считать движение микрочипа на 1 см серьезной проблемой (угрозой здоровью), особенно принимая во внимание тот факт, что подобное небольшое движение не может быть обнаружено с помощью карманного сканера.

Используемые в исследовании микрочипы являлись биосовместимыми. Выяснилось, что степень их миграции зависела от места имплантации, и что в течение 16 недель исследования миграции более всего были подвержены микрочипы, имплантированные в плечо.

В результате многолетних исследований и практических наработок были выработаны единые правила, касающиеся мест имплантации микрочипов различным видам животных:

Собаки и кошки — подкожно между лопаток (по средней линии в районе холки)

Лошади — с левой стороны шеи в выйную связку

Слоны — подкожно в левую сторону хвоста в толщу каудальной складки

Даманы — подкожно в межпоясничную область слева

Ленивцы — подкожно в межпоясничную область слева 

Другие млекопитающие:

Взрослые особи > 17 см. от позвоночника до лопаток — подкожно в основание левого уха, < 17 см — между лопаток.

Земноводные — в лимфатическую полость

Птицы:

Взрослые особи > 1,5 кг подкожно, < 1,5 кг внутримышечно в самое широкое место левой грудной мышцы в вентральном направлении

Бескилевые птицы (страусы и пр.) — в мышцу на вершине изгиба шеи

Пингвины — подкожно в основание шеи

Грифы, стервятники — подкожно в основание шеи

Рыбы > 30 см — во внутреннюю сторону левого спинного плавника, < 30 см — в полость матки

Черепахи — во впадину левой задней конечности

Крокодилы — подкожно напротив затылочной группы

Ящерицы > 12,5 см от головы до хвоста — подкожно в паховую зону с левой стороны, < 12,5 см — внутриматочно

Змеи — подкожно в левую сторону шеи

Следующим типом электронных меток являются болюсы, представляющие из себя микрочип, заключенный в керамическую капсулу. При помощи имплантационного устройства (болюсодавателя) помещаются в отдел желудка животного — сетку. Этот способ подходит для крупного рогатого скота, а также овец и коз. Из-за наибольшего размера использующихся чипов имеют самое большое расстояние считывания.

Электронная ушная бирка — диск, содержащий микрочип и помещаемый между входной и полой частями обыкновенной ушной бирки. Способ биркования достаточно широко применяется для идентификации животных, несмотря на такие недостатки, как относительная легкость снятия бирки и подмены животного. При использовании диска возможно его повторное применение. Этот способ может применяться для всех сельскохозяйственных животных. Вообще для мечения сельскохозяйственных животных подходят все типы электронных меток. Вид, метод и составляющие подбираются исходя из необходимых требований и технических условий.

Отчет о проделанной работе по чипированию северных оленей ненецкой породы в ОАО «Салехардагро»

Данное мероприятие было проведено с целью исследования применения электронной системы идентификации в экстремальных условиях Крайнего Севера и работоспособности отдельных компонентов.

В период с 2 – 3 декабря 2008 г. на территории ОАО «Салехардагро» с целью внедрения электронной идентификации животных было проведено электронное чипирование 200 голов северных оленей ненецкой породы.

Цель работы 

1. Для повышения успеха селекционной и племенной работы, а также любой другой, связанной с учетом поголовья, провести электронное мечение животных, используя радиочастотные метки.
2. Проверить работу электронных сканеров в условиях низких температур.
3. Изучить энергоемкость данного технологического процесса.

Оборудование

1. Инъекционные чипы Animal-ID для подкожной и/или внутримышечной имплантации
2. Чипы-бирки Animal-ID
3. Сканер Animal-ID
4. Щипцы для биркования
5. Выносная антенна

Методика

Чипирование животных проводилось на зимнем корале Пунг-ю параллельно с бонитировкой. Температура воздуха –40 ºС. Номер каждой имплантированной радиочастотной метки тут же считывался с помощью сканера и записывался в журнал зоотехника.

Имплантацию проводили двумя способами: установка чипа-бирки (далее РЧБ) в левое ухо, ближе к черепу щипцами для биркования, подкожное введение инъекционных чипов (далее РЧМ) в область затылка.

Выводы

В первую очередь хотелось бы отметить технологическую разницу между двумя видами меток (инъекционные чипы и чипы-бирки). Первым неудобством, с которым приходиться сталкиваться при работе с РЧМ, является то, что затруднена сама фиксация оленя, что делает практически невозможным введение чипа в область холки и шеи. На наш взгляд наиболее удобным местом для введения и сканирования была выбрана область затылка и атланта. Вторым неудобством является то, что инъекционная игла на инъекторе достаточно короткая, что делает неудобным введение РЧП под кожу, учитывая плотный шерстный покров и достаточно жесткую шкуру в месте инъекции. Третьим, что инъектором возможно работать только голыми руками, не используя рукавиц, перчаток и проч., что в условиях низких температур резко снижает работоспособность специалиста. Что касается РЧБ, — они более удобны в применении. Это объясняется тем, что на щипцах имеется специальный фиксатор для составных частей бирки, что позволяет специалисту держать щипцы в заряженном состоянии, не опасаясь падения и потери РЧБ. Само время введения сокращается в разы по сравнению с первым способом, т. к. введение происходит одномоментно, одним нажимом на бранши. При этом руки специалиста защищены от мороза. Также к удобствам данного способа хотелось бы отнести и, то, что существует дополнительная возможность визуализировать обработанных животных. Сама бирка и номер читаются как визуально, так и через сканер. К отрицательным сторонам данной технологии хотелось бы отнести то, что, несмотря на всю прочность фиксации, возможность потери бирки все-таки существует, что может привести к обезличиванию определенного процента племенного поголовья.

Работа сканера

Работая при температуре воздуха –40 ºC,сканер, оснащенный встроенной стандартной антенной, производит считывание с расстояния 5 – 7 см от наружной поверхности кожи оленя. Заряда батареи хватает на 50 считываний. Нарушений в работе жидкокристаллического дисплея обнаружено не было, хотя в целях безопасности сам сканер держался за пазухой и извлекался на несколько секунд для проведения сканирования номера с метки. При считывании номеров меток сканером, оснащенным выносной антенной, расстояние считывания не увеличилось, но значительно возросло количество считываний, батарея так и не разрядилась, хотя было произведено более 200 считываний. Сканер находился за пазухой, и батарея не подвергалась воздействию низкой температуры.

Предложения

Учитывая то, что информационное обеспечение племенного животноводства предусматривает:

• своевременное мечение животных определенным для северного оленеводства способами с присвоением унифицированного номера,
• ведение учета происхождения, продуктивности, воспроизводства и определения племенной ценности животного, и возможности учета случек важенок и приписки телят к матерям,
• на осеннем корале или перед гоном во время инвентаризации всего поголовья важенкам и нетелям на обоих боках вырезают временный шерстный номер, который регистрируется в ведомости, где указан постоянный унифицированный номер,

Считаем, что технология чипирования с целью идентификации поголовья полностью подходит к требованиям учета. Для более удобного внедрения будет необходимым исполнение следующих технологических требований:

• адаптировать сканер к работе от постоянного источника питания или от сменных заряжаемых аккумуляторов большей емкости, что позволит снизить количество технологических перерывов.
• оснастить все сканеры, наряду со встроенными антеннами, выносными (stick) антеннами, во избежание температурных повреждений жидкокристаллического дисплея и увеличения срока работы батареи, а само считывание сопровождать звуковым сигналом.
• разработать программу по учету племенных животных с внедрением стандартных таблиц, используемых в селекционной работе с северными оленями.
• обеспечить быструю параллельную беспроводную связь через Bluetooth между сканером и ПК с программным обеспечением для отражения и обработки информации получаемой с рабочей площадки кораля.

Исследование было выполнено врачом ветеринарной медицины Плахотником А. В., г. Салехард, 2008 г.

Ридеры (от англ. reader), сканеры, считыватели — приборы, которые с помощью антенн считывают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учетной системе (базе данных) или работать автономно. Считыватели делятся на три вида: ручные, стационарные и мобильные (переносные).

Ручные сканеры наиболее применяемые из-за простоты в использовании и невысокой цены. В зависимости от исполнения, оснащены как широким, так и ограниченным набором функциональных возможностей. Например, самый простой ручной сканер имеет возможность только считывания номера с метки. Оснащаются внутренней антенной. Из-за малого размера антенны, маломощного источника питания, расстояние считывания минимально (примерно 5 – 20 см).

Мобильные (переносные) сканеры обладают большей дальностью действия и могут иметь постоянную связь с программой контроля и учета. Мобильные считыватели имеют внутреннюю память, в которую записываются данные с прочитанных меток (потом эту информацию можно загрузить в компьютер) и, как и стационарные считыватели, способны записывать данные в метку (например, информацию о произведённом контроле). Комплектуются внешними антеннами.

Стационарные считыватели крепятся неподвижно в зонах контроля и обеспечивают максимально возможные показатели по дальности и быстродействию. Подключаются к системам учета по сети Ethernet, работают с антеннами различных типов, способны одновременно обрабатывать данные с нескольких десятков меток. Задача таких считывателей — поэтапно фиксировать перемещение маркированных объектов в реальном времени, либо идентифицировать положение меченых объектов в пространстве.

Антенна является важнейшим элементом RFID-системы.

Все выпускаемые антенны можно классифицировать (в зависимости от частоты):

• По дальности радиуса действия (короткого, среднего и дальнего)
• По исполнению (стационарные (портальные), встроенные, выносные)
• По направлению поляризации (левосторонняя, правосторонняя, двусторонняя)
• По скорости работы (обычные, быстродействующие)

Как уже описывалось выше, при идентификации животных, в ручных сканерах используются обычные встроенные антенны короткого радиуса действия. В мобильных сканерах наряду со встроенной антенной есть возможность подключения выносной антенны. Со стационарными считывателями используются лево- или правосторонние стационарные антенны короткого радиуса действия. Как правило, они выполнены в виде рамок и могут быть вмонтированы или закреплены в загоне на пути следования животных.

Следующей, несомненно, неотъемлемой частью электронной системы идентификации животных, является база данных. Базы данных могут иметь различную форму и вид в зависимости от направления использования, однако в общем случае электронному коду ставится в соответствие дополнительная информация о животном, с возможностью фильтрации данных по различным параметрам. Например, если речь идет о базе данных чипированных домашних животных, то можно отсортировать животных по виду, дате идентификации, владельцу и т. д. Более того, наличие подобной базы данных позволяет организации, например, клинике, систематизировать сведения о животных, вести электронный учетный журнал, амбулаторную карту.

Очевидно, что при широком распространении электронных систем идентификации в мире, логичным являлось учреждение международных баз данных чипированных животных, как для мелких домашних животных, так и для импортируемых и экспортируемых сельскохозяйственных животных. Наличие таких баз значительно облегчило бы проведение таможенных проверок, в т. ч. наличия необходимых вакцинаций, подлинности документов и пр. На данный момент не существует единой международной базы данных, содержащей информацию всех чипированных животных. Одной из причин является то, что учредителями существующих баз данных являются компании-производители и дистрибьюторы определенных систем идентификации, а не организации по международному сотрудничеству или другие службы, которые бы обеспечивали объективность и полноту информации. Тем не менее, большинство таких баз данных стремятся содержать максимально полную информацию о чипированных животных, например, Petmaxx, предназначенная для регистрации домашних животных и объединяющая большое число локальных баз данных (в т. ч. и общероссийскую Animal-ID).

Локальные базы, как правило, создаются под определенные нужды и обслуживаются заинтересованными организациями.

Электронная идентификация животных особенно активно развивается в Канаде, США, Австралии и Европе. В Канаде с января 2005 г. требуется наличие электронной метки у всех животных, покидающих хозяйство, где они появились. Представитель австралийского Национального Проекта по сельскохозяйственным животным сообщил, что только в идентификации овец потенциальный доход составит 200 млн. долларов, между тем, в Австралии, насчитывается около 30 млн. голов скота и 20 млн. голов овец.

В целом, европейский рынок является одним из наиболее перспективных для идентификации сельскохозяйственных животных, в связи с «горьким опытом» борьбы с опаснейшими заразными заболеваниями. Например, в Испании количество голов идентифицированного скота уже составляет 500000.

Своему широкому распространению во многих зарубежных странах электронная идентификация животных обязана существованию нормативно-правовой базы, включающей в статью обязательных процедур регистрации животного именно электронную идентификацию. Такие законы существуют в Австрии, Бельгии, Германии, Греции, Венгрии, Италии, Ирландии, Израиле, Нидерландах, Норвегии, Польше, Швейцарии, Австралии, Гонконге, Малайзии и других странах. Во многих случаях формулировка законов допускает применение татуировки как альтернативного способа идентификации, однако лишь в течение переходного периода, после которого планируется полностью перейти только к электронной идентификации. Помимо местных, в последнее время были также приняты международные законы, регулирующие перемещение животных между странами. В частности, одним из таких документов стал Регламент Европейского Парламента № 998/2003, вступивший в силу 3 июля 2004 г. и определивший, что домашние животные (собаки, кошки и хорьки), путешествующие через границы Европейского Союза, должны быть идентифицированы микрочипом либо отчетливым клеймом; при этом, переходный период для клейма составит 5 лет, по истечении которых, единственным идентификатором станет микрочип.

Таким образом, во всем мире происходит стремительное развитие радиочастотной идентификации животных. Как же обстоит дело в России?

Ситуация с электронной идентификацией животных за последние несколько лет сдвинулась с места. С принятием вышеупомянутой Директивы Европейского Союза, вступившей в силу 3 июля 2004 г., в ответ на повышение спроса у клиентов, врачи ветеринарных клиник и владельцы питомников и клубов начали активно заниматься внедрением новой технологии. Весной 2005 г. открылся специальный российский портал, посвященный чипированию www.ANIMAL-ID.RU, содержащий базу данных чипированных животных ANIMAL-ID, которая, в свою очередь, подключена к международной базе данных Petmaxx. Этот проект ведет российская компания «ВетИмпекс», входящая в группу компаний GlobalvetGroup. Кроме того, в политических и общественных кругах столицы активно обсуждается проект электронной идентификации всех бездомных животных Москвы, где, по разным оценкам, насчитывается от 25 до 70 тысяч только одних бродячих собак.

В целом, Россия обладает достаточно большим потенциалом. В одной только столице насчитывается, по разным оценкам, до 1 млн. собак и 2 млн. кошек, содержащихся в квартирах. В Санкт-Петербурге показатели составляют соответственно 250 и 500 тысяч животных. В сельскохозяйственном секторе, по оценке FAO (Foodand Agricultural Organization), насчитывается около 25 млн. голов крупного и мелкого рогатого скота, 15 млн. голов овец, 16 млн. голов свиней.

Подводя итог, рассмотрим, чем же радиочастотная идентификация так интересна, ведь наряду с достоинствами и расширением возможностей и она имеет ряд недостатков. Собственно достоинства самой RFID технологии состоят в следующем:

1. Отсутствие в необходимости прямой видимости метки
2. Большой объем памяти
3. Возможность перезаписи данных и многократного использования метки
4. Дальность регистрации
5. Одновременная идентификация нескольких объектов
6. Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге
7. Большой срок жизни метки
8. Безопасность и защита от подделки
9. Идентификация движущихся объектов
10. Использование как стационарных, так и ручных терминалов для идентификации
11. Возможность введения в тело животного
12. Малые габаритные характеристики

Система, достоинства, возможности:

• Упорядочение системы учета
• Соответствие животного документам
• Соответствие продуктов питания региону происхождения и документам
• Возможность внедрения процесса автоматизации содержания с/х животных
• Налогообложение, страхование
• Наличие новой платной услуги (чипирование, аренда сканеров)
• Оптимизация процесса пользования программным обеспечением ведения амбулаторного учета в ветеринарном учреждении
• Идентификация принадлежности потерянного, брошенного животного
• Возможность вывоза за границу
• Снижение возможности кражи или подмены
• Отслеживание миграций
• Соответствие международным нормам гуманного отношения к животным

Недостатки:

• Относительно высокая стоимость
• Невозможность самостоятельного изготовления
• Подверженность помехам в виде электромагнитных полей.
• Недоверие пользователей из-за новизны технологии

И основная проблема RFID-устройств заключается в том, что для них требуется внешняя антенна, которая по размерам превосходит чип в лучшем случае в 80 раз.

Заключение

В условиях стремительного научно-технического прогресса происходит не только модернизация, но и удешевление технологий, за счет использования новых материалов, методов производства и новейших научных разработок. Уменьшение физического размера метки, увеличение радиуса действия, повышение помехозащищенности и защиты данных — дело, поверьте, недалекого будущего.

В 2006 компания Hitachi изготовила пассивное устройство, названное µ-Chip (мю-чип), размерами 0,15 на 0,15 мм и тоньше бумажного листа (7,5 мкм). Такого уровня интеграции позволяет достичь технология «кремний-на-изоляторе» (SOI). µ-Chip может передавать 128-битный уникальный идентификационный номер, записанный в микросхему на этапе производства. Данный номер не может быть изменен в дальнейшем, что гарантирует высокий уровень достоверности и означает, что этот номер будет жёстко привязан (ассоциирован) с тем объектом, к которому присоединяется или в который встраивается этот чип. µ-Chipот Hitachi имеет типичный радиус считывания 30 см (1 фут)[4]. В феврале 2007 года Hitachi представила RFID-устройство, обладающее размерами 0,05 на 0,05 мм, и толщиной, достаточной для встраивания в лист бумаги.

Наименьшая стоимость RFID-меток, которые стали стандартом для таких компаний, как Wal-Mart, DoD, Target, Tesco в Великобритании и Metro AG в Германии, составляет примерно 5 центов за метку фирмы SmartCode.

Производственные процессы от Alien Technology под названием Fluidic Self Assembly, от Smart Code — Flexible Area Synchronized Transfer (FAST) и от Symbol Technologies — PICA направлены на дальнейшее уменьшение стоимости меток за счёт применения массового параллельного производства. Alien Technology в настоящее время использует процессы FSA и HiSam для изготовления меток, в то время как PICA — процесс от Symbol Technologies — находится ещё на стадии разработки. Процесс FSA позволяет производить свыше 2 миллионов интегральных схем в час, а PICAпроцесс — более 70 миллиардов меток в год (если его доработают). В этих технических процессах интегральные схемы присоединяются к пластинам меток, которые в свою очередь присоединяются к антеннам, образуя законченный чип. Присоединение интегральных схем к пластинам и в дальнейшем пластин к антеннам — самые пространственно чувствительные элементы процесса производства. Это значит, что при уменьшении размеров интегральных схем монтаж станет самой дорогой операцией. Альтернативные методы производства, такие как FSA и HiSam, могут значительно уменьшить себестоимость меток. Стандартизация производства, в конечном счете, приведёт к дальнейшему падению цен на метки при их широкомасштабном внедрении.

Некремниевые метки изготавливаются из полимерных полупроводников. В настоящее время их разработкой занимаются несколько компаний по всему миру. Метки, изготавливаемые в лабораторных условиях и работающие на частотах 13,56 МГц были продемонстрированы в 2005 году компаниями Poly IC (Германия) и Philips (Голландия). В промышленных условиях полимерные метки будут изготавливаться методом прокатной печати (технология напоминает печать журналов и газет), в результате чего они будут дешевле, чем метки на основе интегральных схем. В конечном счете это может закончиться тем, что для большинства сфер применения метки станут печатать так же просто, как и штрих-коды, и они станут такими же дешевыми.

По оценке аналитиков Deutch Bank Research, к 2010 ёмкость рынка RFID-систем составит 22 млрд. евро по сравнению с 1,5 млрд. евро в 2004. Один из источников роста — применение RFID-технологий в паспортах и иных удостоверениях.

На текущий момент RFID-технологии применяются в самых разнообразных сферах человеческой деятельности: промышленность, транспортная и складская логистика, медицина, паспорта, транспортные платежи, дистанционное управление, опознавание животных, сельское хозяйство, человеческие имплантанты, и как следствие — развитие в одной области тянет за собой развитие во всех остальных.

Материалы

Плахотник А. В. Отчет о проделанной работе по чипированию северных оленей ненецкой породы в ОАО «Салехардагро».

Доморацкий И. А., д.т.н., доц., академик МАИСУ, Ильин В. М., д.т.н., академик МАИСУ «Тайны штрих-кода».

• Обсудить на форуме