基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監管系統的設計與實(shí)現

　　引言

　　RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)，該技術(shù)利用感應、無(wú)線(xiàn)電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，達到識別及數據交換目的的自動(dòng)識別技術(shù)。

　　RFID系統的工作原理是：讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號：當RFID標簽進(jìn)入讀寫(xiě)器工作場(chǎng)時(shí)，其天線(xiàn)產(chǎn)生感應電流，從而RFID標簽被激活并向讀寫(xiě)器發(fā)送出自身編碼等信息：讀寫(xiě)器接收到來(lái)自標簽的載波信號，對接收的信號進(jìn)行解調和解碼后送至計算機主機進(jìn)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(fā)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(fā)送數據或其他操作。

　　目前定義RFID產(chǎn)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(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì )有不同的特性。其中感應器有無(wú)源和有源兩種方式，RFID在動(dòng)物識別領(lǐng)域的應用技術(shù)較為成熟，在該領(lǐng)域中使用無(wú)源的感應器低頻段，工作頻率從120KHz到134KHz。

　　利用RFID技術(shù)應用于奶牛耳標，利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和應用系統，實(shí)現對奶牛疫病的監控和管理，有效提高奶牛生產(chǎn)的管理水平和工作效率RFID的特性使其應用于畜產(chǎn)品安全管理有很好特性，通過(guò)其相應后臺信息系統，達到對農產(chǎn)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(chǎng)的每一頭奶牛?？捎行ПO控奶產(chǎn)品安全問(wèn)題。

　　1 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監管系統的設計意義

　　利用RFID保障奶牛產(chǎn)品的安全性，使產(chǎn)品具有可追溯能力。

圖1奶牛疫病網(wǎng)絡(luò )監管系統總體結構圖

　　近年來(lái)，由于食品安全危機頻繁發(fā)生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關(guān)注，歐盟、美國等發(fā)達國家和地區要求對出口到當地的食品均必須能夠進(jìn)行跟蹤和追溯，在此次項目中采用了RFID(電子標簽)技術(shù)，實(shí)施“源頭”食品追蹤，在食品供應鏈中提供透明度。RFID系統可提供食品鏈中食品與來(lái)源之間的可靠聯(lián)系，確保到達超市貨架及餐館廚房的食品的來(lái)源史是清晰的，并可追蹤到具體的奶牛場(chǎng)，可回答用戶(hù)有關(guān)“食品從哪里來(lái)，中間處理環(huán)節是否完善”等問(wèn)題，并給出詳盡、可靠的回答?？捎行ПO控解決食品安全問(wèn)題。

　　利用RFID實(shí)現奶牛疫病監管全過(guò)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(chǎn)、繁殖，特別是對疾病的預防與控治進(jìn)行嚴格的監控，這對保障奶牛產(chǎn)品的安全衛生，保障奶牛業(yè)生產(chǎn)健康持續穩定發(fā)展、保障人民身體健康和生命財產(chǎn)安全起著(zhù)重要作用。利用RFID給決策部門(mén)提供有利信息作好疫病防控措施，實(shí)現奶牛飼養的規?；?、集約化、現代化管理方式。隨著(zhù)奶牛飼養業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個(gè)體產(chǎn)乳量、提高飼養牛群總體經(jīng)濟效益、生產(chǎn)管理水平和對主要疫病的控制水平已經(jīng)是提升奶牛生產(chǎn)發(fā)展的重要措施，從目前的生產(chǎn)現狀以及對奶牛生產(chǎn)和疫病控制管理的要求，奶牛生產(chǎn)引入計算機管理已成為必然趨勢和發(fā)展方向。

　　2 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監管系統的信息采集

　　2.1RFID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(ElectronicCowCode)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(guò)程中給奶牛打上的惟一標識，記錄著(zhù)奶牛場(chǎng)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(chǎng)管理員通過(guò)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(guān)數據：對象命名系統ONs(Object—NameSystem)是一個(gè)自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)系統，類(lèi)似于域名解析服務(wù)(DNS)，提供全局范圍的信息共享機制，這樣Savant軟件通過(guò)ONS實(shí)現ECC與奶牛疫病監管各個(gè)環(huán)節信息采集：從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )管理與監控。通信的語(yǔ)言規范采用物理標記語(yǔ)言PML(PhysicalMarkupLanguage)

　　2.2RFlD技術(shù)應用與實(shí)現

　　飼養管理員通過(guò)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(chǎng)編號(牛場(chǎng)名稱(chēng))、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(lái)源地，來(lái)源類(lèi)型，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，轉入日期(轉入日期必須大于出生日期)，別名等，奶牛實(shí)行RFID電子信息卡制管理，全部實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )管理與監控。

　　2.3 新型的數據采集方式

　　利用新型的SocketCFReader讀卡器，結合現有的掌上電腦PDA，開(kāi)發(fā)新的數據采集方式特點(diǎn)：

　　(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WindowsMo—bile設各添加HFRFID讀／寫(xiě)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(shí)，這點(diǎn)顯得十分重要。工作幾小時(shí)而不必更換電池或為掌上電腦的電池充電。

　　3 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監管系統的設計

　　整個(gè)系統的運作都是以RFID中記錄的奶牛編號為唯一一標識，來(lái)獲取奶牛生長(cháng)過(guò)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(shí)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(guò)數據庫中的奶牛疫病網(wǎng)絡(luò )監管功能添加奶牛生長(cháng)過(guò)程的詳細信息，然后應用平臺的數據交換組件對數據進(jìn)行匯總、篩選等處理后重新進(jìn)入基礎數據中心。數據庫中的資源由各養殖場(chǎng)和生產(chǎn)合作社提供。在應用層，奶牛疫病網(wǎng)絡(luò )監管系統的信息資源，通過(guò)疫病監管環(huán)節對疫病分析、疫情預案整理，警情發(fā)布環(huán)節，最終在數據展現層根據發(fā)布渠道選擇將監管信息發(fā)布出去。發(fā)布方式包括WEB信息網(wǎng)站、PDA掌上電腦、電視、電話(huà)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

　　4.1 牛群管理功能

　　牛群管理功能叉包括兩個(gè)主要功能模塊

　　(1)牛只管理模塊記錄奶?；拘畔?，實(shí)現奶牛的標準化管理，主要指標包括：牛場(chǎng)編號(牛場(chǎng)名稱(chēng))，牛只編號，父號，母號，祖父、母號，外祖父、母號，來(lái)源地(或出生地)、來(lái)源類(lèi)型(分為本地出生和外來(lái)引進(jìn))，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，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(dòng)信息(限進(jìn)出場(chǎng)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(chǎng)等相關(guān)繁育信息，發(fā)病記錄等：

　　系統具備可修改刪除奶?；拘畔⒐δ?，瀏覽系統對現有奶牛實(shí)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(jiǎn)單搜索奶牛信息：搜索結果顯示牛場(chǎng)編號、牛只編號、來(lái)源地、來(lái)源類(lèi)型、品種、毛色、牛只狀態(tài)、疫病防疫狀態(tài)等。

圖3奶?；A信息

圖4奶牛記錄查詢(xún)

　　(2)牛群繁殖管理模塊記錄牛群繁殖情況，管理種牛譜系資料，查詢(xún)父、母譜系，生成種牛譜系繁殖圖譜等功能。

　　4.2 奶牛場(chǎng)管理功能

　　對各個(gè)奶牛場(chǎng)基本信息進(jìn)行管理，包括系統提供奶牛場(chǎng)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(chǎng)基礎信息錄入、修改、刪除、查詢(xún)。

圖5奶牛場(chǎng)基礎信息

　　4.3 疫病與防疫管理主要包括以下功能

　　(1)疫苗管理功能：針對疫苗的數量、進(jìn)貨時(shí)間、生產(chǎn)日期或批號等進(jìn)行管理：主要操作有：疫苗信息錄入、修改、刪除、查詢(xún)，各奶牛場(chǎng)疫苗注射情況查詢(xún)。

　　(2)接種管理功能：與牛只管理相關(guān)聯(lián)，存放每頭?；蛎咳号５姆酪呙庖呓臃N的信息。

　　(3)疫情信息管理：對奶牛場(chǎng)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(fā)病情況監測)，疫病名稱(chēng)、特征等：主要操作有：疫病信息的錄入、修改、刪除、查詢(xún)。

　　(4)應急預案管理：針對疫情、疫病的發(fā)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(xún)。

　　4.4 產(chǎn)乳管理

　　主要記錄日或月產(chǎn)量，并可生成產(chǎn)量報表，可提供牛只或牛群產(chǎn)奶量分析表。

　　4.5 系統管理

　　主要進(jìn)行數據備份與恢復功能，還有用戶(hù)管理功能(如用戶(hù)權限管理：畜牧管理部門(mén)用戶(hù)，可查詢(xún)奶牛場(chǎng)的疫病監測信息和預防接種情況：系統管理用戶(hù)，具有數據備份、用戶(hù)權限管理、系統升級權限等)。

　　4.6 警情報告

　　當出現疫情時(shí)，可及時(shí)有效采用多種報告形式。

　　結語(yǔ)

　　本項目基于RFID電子標簽在任何時(shí)候，任何地方去訪(fǎng)問(wèn)不斷變化的中心數據庫，具有很強的實(shí)用性，將進(jìn)一步提升畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監管能力，保障農產(chǎn)品消費安全，促進(jìn)農業(yè)農村經(jīng)濟健康發(fā)展，保障人民群眾健康安全：有力促進(jìn)社會(huì )主義新農村建設，促進(jìn)城鄉協(xié)調發(fā)展：有力促進(jìn)現代畜牧業(yè)發(fā)展，提高畜牧業(yè)的市場(chǎng)競爭力；有力促進(jìn)畜牧業(yè)部門(mén)職能轉變，強化公共管理能力，這對于從源頭上保障農產(chǎn)品質(zhì)量安全，維護公眾身體健康，促進(jìn)農業(yè)和農村經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。而且，隨著(zhù)奶牛飼養業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個(gè)體產(chǎn)乳量、提高飼養牛群總體經(jīng)濟效益、生產(chǎn)管理水平和對主要疫病的控制水平已經(jīng)是提升奶牛生產(chǎn)發(fā)展的重要措施，從目前的生產(chǎn)現狀以及對奶牛生產(chǎn)和疫病控制管理的要求，奶牛生產(chǎn)引入計算機管理已成為必然趨勢和發(fā)展方向。因RFID動(dòng)物識別應用技術(shù)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(dòng)物識別領(lǐng)域不會(huì )出現全方位的規?；瘧?