基于RFID技術的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

　　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(shù)據(jù)交換目的的自動識別技術。

　　RFID系統(tǒng)的工作原理是：讀寫器通過天線發(fā)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(chǎn)生感應電流，從而RFID標簽被激活并向讀寫器發(fā)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(tǒng)根據(jù)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(shù)據(jù)解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)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(nèi)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(wǎng)絡技術和應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對奶牛疫病的監(jiān)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，通過其相應后臺信息系統(tǒng)，達到對農(nóng)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的每一頭奶牛?？捎行ПO(jiān)控奶產(chǎn)品安全問題。

　　1 基于RFID技術的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)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)絡監(jiān)管系統(tǒng)總體結構圖

　　近年來，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注，歐盟、美國等發(fā)達國家和地區(qū)要求對出口到當?shù)氐氖称肪仨毮軌蜻M行跟蹤和追溯，在此次項目中采用了RFID(電子標簽)技術，實施“源頭”食品追蹤，在食品供應鏈中提供透明度。RFID系統(tǒng)可提供食品鏈中食品與來源之間的可靠聯(lián)系，確保到達超市貨架及餐館廚房的食品的來源史是清晰的，并可追蹤到具體的奶牛場，可回答用戶有關“食品從哪里來，中間處理環(huán)節(jié)是否完善”等問題，并給出詳盡、可靠的回答。可有效監(jiān)控解決食品安全問題。

　　利用RFID實現(xiàn)奶牛疫病監(jiān)管全過程的監(jiān)控。這本身就要求對飼養(yǎng)奶牛群的總體狀況有詳細的了解，對奶牛的飼養(yǎng)、生產(chǎn)、繁殖，特別是對疾病的預防與控治進行嚴格的監(jiān)控，這對保障奶牛產(chǎn)品的安全衛(wèi)生，保障奶牛業(yè)生產(chǎn)健康持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、保障人民身體健康和生命財產(chǎn)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(xiàn)奶牛飼養(yǎng)的規(guī)?；?、集約化、現(xiàn)代化管理方式。隨著奶牛飼養(yǎng)業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個體產(chǎn)乳量、提高飼養(yǎng)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(xiàn)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技術的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的信息采集

　　2.1RFID的原理

　　在奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)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(jiān)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(qū)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(shù)據(jù)，養(yǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)：對象命名系統(tǒng)ONs(Object—NameSystem)是一個自動的網(wǎng)絡服務系統(tǒng)，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(xiàn)ECC與奶牛疫病監(jiān)管各個環(huán)節(jié)信息采集：從而實現(xiàn)網(wǎng)絡管理與監(jiān)控。通信的語言規(guī)范采用物理標記語言PML(PhysicalMarkupLanguage)

　　2.2RFlD技術應用與實現(xiàn)

　　飼養(yǎng)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(tǒng)數(shù)據(jù)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(tài)，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(xiàn)了網(wǎng)絡管理與監(jiān)控。

　　2.3 新型的數(shù)據(jù)采集方式

　　利用新型的SocketCFReader讀卡器，結合現(xiàn)有的掌上電腦PDA，開發(fā)新的數(shù)據(jù)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WindowsMo—bile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(jiān)管系統(tǒng)的設計

　　整個系統(tǒng)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(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)將采用四層體系結構：即物理層、數(shù)據(jù)層、應用層、表現(xiàn)層。其中物理層主要是建立RFID與數(shù)據(jù)層物理接口，實現(xiàn)RFID編碼采集。數(shù)據(jù)層主要包含基礎數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)匯總處理組成，將采集的編碼通過數(shù)據(jù)庫中的奶牛疫病網(wǎng)絡監(jiān)管功能添加奶牛生長過程的詳細信息，然后應用平臺的數(shù)據(jù)交換組件對數(shù)據(jù)進行匯總、篩選等處理后重新進入基礎數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)庫中的資源由各養(yǎng)殖場和生產(chǎn)合作社提供。在應用層，奶牛疫病網(wǎng)絡監(jiān)管系統(tǒng)的信息資源，通過疫病監(jiān)管環(huán)節(jié)對疫病分析、疫情預案整理，警情發(fā)布環(huán)節(jié)，最終在數(shù)據(jù)展現(xiàn)層根據(jù)發(fā)布渠道選擇將監(jiān)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、電話等。

　　4 奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的應用

圖2奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的應用模型

　　4.1 牛群管理功能

　　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(xiàn)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(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(shù)等：異動信息(限進出場信息)：包括當前奶牛國家規(guī)定檢疫和控制的疫病狀況、出入場等相關繁育信息，發(fā)病記錄等：

　　系統(tǒng)具備可修改刪除奶?；拘畔⒐δ?，瀏覽系統(tǒng)對現(xiàn)有奶牛實行“照片管理”顯示奶牛照片，可添加修改刪除現(xiàn)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(tài)、疫病防疫狀態(tài)等。

圖3奶?；A信息

圖4奶牛記錄查詢

　　(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，查詢父、母譜系，生成種牛譜系繁殖圖譜等功能。

　　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(tǒng)提供奶牛場各方面管理，包括人員管理，奶農(nóng)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

　　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(shù)量、進貨時間、生產(chǎn)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(lián)，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(guī)疾病的監(jiān)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(jiān)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(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。

　　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(tǒng)管理

　　主要進行數(shù)據(jù)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(jiān)測信息和預防接種情況：系統(tǒng)管理用戶，具有數(shù)據(jù)備份、用戶權限管理、系統(tǒng)升級權限等)。

　　4.6 警情報告

　　當出現(xiàn)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(shù)據(jù)庫，具有很強的實用性，將進一步提升畜產(chǎn)品質量安全監(jiān)管能力，保障農(nóng)產(chǎn)品消費安全，促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟健康發(fā)展，保障人民群眾健康安全：有力促進社會主義新農(nóng)村建設，促進城鄉(xiāng)協(xié)調發(fā)展：有力促進現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展，提高畜牧業(yè)的市場競爭力；有力促進畜牧業(yè)部門職能轉變，強化公共管理能力，這對于從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品質量安全，維護公眾身體健康，促進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。而且，隨著奶牛飼養(yǎng)業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個體產(chǎn)乳量、提高飼養(yǎng)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(xiàn)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動物識別應用技術的推行又涉及到相應管理、監(jiān)察工作流程模式的改變，短期內(nèi)RFID在動物識別領域不會出現(xiàn)全方位的規(guī)?；瘧?