基于RFID技術的奶牛疫病監管系統的設計與實現
RFID世界網
趙蕓，何湘
摘要： 無線射頻識別RFID(RadioFrequencyIdentification)技術是自動識別技術的一種高級形式。隨著信息化技術...
Abstract：
Key words :
引言
RFID技術是一種非接觸式自動識別技術，該技術利用感應、無線電波或微波進行非接觸雙向通信，達到識別及數據交換目的的自動識別技術。
RFID系統的工作原理是：讀寫器通過天線發送出一定頻率的射頻信號：當RFID標簽進入讀寫器工作場時，其天線產生感應電流，從而RFID標簽被激活并向讀寫器發送出自身編碼等信息：讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理：計算機系統根據邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定作出相應的處理和控制，發出指令信號：RFID標簽的數據解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發送數據或其他操作。
目前定義RF ID產品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內的符合不同標準的不同的產品，而且不同頻段的RFID產品會有不同的特性。其中感應器有無源和有源兩種方式，RFID在動物識別領域的應用技術較為成熟，在該領域中使用無源的感應器低頻段，工作頻率從120KHz到134KHz。
利用RFID技術應用于奶牛耳標，利用網絡技術和應用系統，實現對奶牛疫病的監控和管理，有效提高奶牛生產的管理水平和工作效率RFID的特性使其應用于畜產品安全管理有很好特性，通過其相應后臺信息系統，達到對農產品安全的有效管理。在本項目中的應用可追蹤到具體的奶牛場的每一頭奶牛。可有效監控奶產品安全問題。
1 基于RFID技術的奶牛疫病監管系統的設計意義
利用RFID保障奶牛產品的安全性，使產品具有可追溯能力。
圖1 奶牛疫病網絡監管系統總體結構圖
利用RFID實現奶牛疫病監管全過程的監控。這本身就要求對飼養奶牛群的總體狀況有詳細的了解，對奶牛的飼養、生產、繁殖，特別是對疾病的預防與控治進行嚴格的監控，這對保障奶牛產品的安全衛生，保障奶牛業生產健康持續穩定發展、保障人民身體健康和生命財產安全起著重要作用。利用RFID給決策部門提供有利信息作好疫病防控措施，實現奶牛飼養的規模化、集約化、現代化管理方式。隨著奶牛飼養業的不斷發展，提高奶牛個體產乳量、提高飼養牛群總體經濟效益、生產管理水平和對主要疫病的控制水平已經是提升奶牛生產發展的重要措施，從目前的生產現狀以及對奶牛生產和疫病控制管理的要求，奶牛生產引入計算機管理已成為必然趨勢和發展方向。
2 基于RFID技術的奶牛疫病監管系統的信息采集
2.1 RFID的原理
在奶牛疫病監管系統的RFID標簽采用奶牛電子編碼ECC(Electronic CowCode)標準體系，該體系包括ECC、Tag、Reader、Savant、ONS、PML等要素。ECC碼是奶牛疫病監管過程中給奶牛打上的惟一標識，記錄著奶牛場所屬行政區域代碼、牛只編碼、出生基本信息編碼等：讀卡器(Reader)用于采集標簽數據，養殖場管理員通過固定式RFID讀卡器讀取奶牛的RFID耳標，讀卡器將采集的標簽數據傳送給中間件(Savant)，Savant中間件負責管理和傳送奶牛電子碼相關數據：對象命名系統ONs(Object—Name System)是一個自動的網絡服務系統，類似于域名解析服務(DNS)，提供全局范圍的信息共享機制，這樣Savant軟件通過ONS實現ECC與奶牛疫病監管各個環節信息采集：從而實現網絡管理與監控。通信的語言規范采用物理標記語言PML(PhysicalMarkup Language)
2.2 RFlD技術應用與實現
飼養管理員通過固定式RFID讀卡器，讀取任一頭奶牛的RFID耳標，電腦識別出該頭牛的編號：牛場編號(牛場名稱)、牛只編號，在電腦系統數據庫中獲取該頭牛的詳細信息包括：父號，母號，祖父、母號，外祖父、母，來源地，來源類型，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態，轉入日期(轉入日期必須大于出生日期)，別名等，奶牛實行RFID電子信息卡制管理，全部實現了網絡管理與監控。
2.3 新型的數據采集方式
利用新型的Socket CF Reader讀卡器，結合現有的掌上電腦PDA，開發新的數據采集方式特點：
(1)雙重功能
獨特的雙重功能CFRFID掃描讀卡器6M／6P為帶cF插槽的Windows Mo—bi le設各添加HFRFID讀／寫和條形碼掃描功能。
(2) 手操作
將CFRFID讀卡器插入到PDA后，可以單手操作。
(3)低能耗設計
Socket設計的便攜式CFRFID讀卡器能耗最低，當讀卡器用于電池供電的掌上電腦時，這點顯得十分重要。工作幾小時而不必更換電池或為掌上電腦的電池充電。
3 基于RFID技術的奶牛疫病監管系統的設計
整個系統的運作都是以RFID中記錄的奶牛編號為唯一一標識，來獲取奶牛生長過程中的所有數據。
系統將采用四層體系結構：即物理層、數據層、應用層、表現層。其中物理層主要是建立RFID與數據層物理接口，實現RFID編碼采集。數據層主要包含基礎數據中心、數據匯總處理組成，將采集的編碼通過數據庫中的奶牛疫病網絡監管功能添加奶牛生長過程的詳細信息，然后應用平臺的數據交換組件對數據進行匯總、篩選等處理后重新進入基礎數據中心。數據庫中的資源由各養殖場和生產合作社提供。在應用層，奶牛疫病網絡監管系統的信息資源，通過疫病監管環節對疫病分析、疫情預案整理，警情發布環節，最終在數據展現層根據發布渠道選擇將監管信息發布出去。發布方式包括WEB信息網站、P D A掌上電腦、電視、電話等。
4 奶牛疫病監管系統的應用
圖2 奶牛疫病監管系統的應用模型
牛群管理功能叉包括兩個主要功能模塊
(1)牛只管理模塊記錄奶牛基本信息，實現奶牛的標準化管理，主要指標包括：牛場編號(牛場名稱)，牛只編號，父號，母號，祖父、母號，外祖父、母號，來源地(或出生地)、來源類型(分為本地出生和外來引進)，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態，轉入日期(轉入日期必須大于出生日期)，別名，備注：奶牛哺乳信息：犢牛斷奶重量、哺乳期、哺乳天數等：異動信息(限進出場信息)：包括當前奶牛國家規定檢疫和控制的疫病狀況、出入場等相關繁育信息，發病記錄等：
系統具備可修改刪除奶牛基本信息功能，瀏覽系統對現有奶牛實行“照片管理”顯示奶牛照片，可添加修改刪除現有奶牛照片，簡單搜索奶牛信息：搜索結果顯示牛場編號、牛只編號、來源地、來源類型、品種、毛色、牛只狀態、疫病防疫狀態等。
圖3 奶牛基礎信息
圖4 奶牛記錄查詢
4.2 奶牛場管理功能
對各個奶牛場基本信息進行管理，包括系統提供奶牛場各方面管理，包括人員管理，奶農管理，奶廳管理，設備管理，還有飼料，獸藥，凍精的庫存管理等：主要操作有：奶牛場基礎信息錄入、修改、刪除、查詢。
圖5 奶牛場基礎信息
(1)疫苗管理功能：針對疫苗的數量、進貨時間、生產日期或批號等進行管理：主要操作有：疫苗信息錄入、修改、刪除、查詢，各奶牛場疫苗注射情況查詢。
(2)接種管理功能：與牛只管理相關聯，存放每頭牛或每群牛的防疫免疫接種的信息。
(3)疫情信息管理：對奶牛場常規疾病的監測(如口蹄疫、藍舌病、炭疽、牛白血病、結核病、布魯氏菌病等的發病情況監測)，疫病名稱、特征等：主要操作有：疫病信息的錄入、修改、刪除、查詢。
(4)應急預案管理：針對疫情、疫病的發生，提出應急預案或解決辦法：主要操作有：應急預案信息的錄入、修改、刪除、查詢。
4.4 產乳管理
主要記錄日或月產量，并可生成產量報表，可提供牛只或牛群產奶量分析表。
4.5 系統管理
主要進行數據備份與恢復功能，還有用戶管理功能(如用戶權限管理：畜牧管理部門用戶，可查詢奶牛場的疫病監測信息和預防接種情況：系統管理用戶，具有數據備份、用戶權限管理、系統升級權限等)。
4.6 警情報告
當出現疫情時，可及時有效采用多種報告形式。
結語
本項目基于RFID電子標簽在任何時候，任何地方去訪問不斷變化的中心數據庫，具有很強的實用性，將進一步提升畜產品質量安全監管能力，保障農產品消費安全，促進農業農村經濟健康發展，保障人民群眾健康安全：有力促進社會主義新農村建設，促進城鄉協調發展：有力促進現代畜牧業發展，提高畜牧業的市場競爭力；有力促進畜牧業部門職能轉變，強化公共管理能力，這對于從源頭上保障農產品質量安全，維護公眾身體健康，促進農業和農村經濟發展具有重要意義。而且，隨著奶牛飼養業的不斷發展，提高奶牛個體產乳量、提高飼養牛群總體經濟效益、生產管理水平和對主要疫病的控制水平已經是提升奶牛生產發展的重要措施，從目前的生產現狀以及對奶牛生產和疫病控制管理的要求，奶牛生產引入計算機管理已成為必然趨勢和發展方向。因RFID動物識別應用技術的推行又涉及到相應管理、監察工作流程模式的改變，短期內RFID在動物識別領域不會出現全方位的規模化應用
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