無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)及其在畜牧業(yè)動(dòng)物管理中的應(yīng)用

在最近的10多年以來(lái)，全世界的動(dòng)物疫情不斷爆發(fā)，嚴(yán)重地打擊了全世界特別是歐洲的畜牧業(yè)，引起了世界各國(guó)特別是歐洲各國(guó)的高度重視，促使各國(guó)政府迅速制訂政策和采取各種措施。為此，世界各國(guó)都在畜牧業(yè)和商業(yè)中加強(qiáng)了對(duì)動(dòng)物的管理，其中對(duì)動(dòng)物的識(shí)別與跟蹤成為各國(guó)采取的重大措施之一。例如，英國(guó)政府就規(guī)定對(duì)牛、豬、綿羊與山羊、馬等飼養(yǎng)動(dòng)物都必須采取各種跟蹤與識(shí)別手段。

一、對(duì)動(dòng)物的識(shí)別與跟蹤

動(dòng)物識(shí)別與跟蹤是指利用特定的標(biāo)簽，以某種技術(shù)手段與擬識(shí)別的動(dòng)物相對(duì)應(yīng)，并能隨時(shí)對(duì)

動(dòng)物的相關(guān)屬性進(jìn)行跟蹤與管理的一種技術(shù)。

對(duì)各種動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，能夠加強(qiáng)對(duì)外來(lái)動(dòng)物疾病的控制與監(jiān)督，保護(hù)本土物種的安全和保證畜產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易的安全性；能加強(qiáng)政府對(duì)動(dòng)物的接種與疾病預(yù)防管理，提高對(duì)動(dòng)物疾病的診斷與報(bào)告能力，以及對(duì)境內(nèi)、外動(dòng)物疫情的應(yīng)急反應(yīng)。因此，對(duì)動(dòng)物的識(shí)別和跟蹤管理，不僅是畜牧業(yè)方面的需要，而且是一種國(guó)家政府行為和國(guó)際行為。下面分別介紹對(duì)牛、豬和羊的識(shí)別與跟蹤。

對(duì)牛的識(shí)別與跟蹤

目前，在歐洲已經(jīng)建立了對(duì)牛的跟蹤系統(tǒng)。在1998年9月，英國(guó)宣布了牛跟蹤系統(tǒng)計(jì)劃。在1999年年底，歐共體各成員國(guó)都實(shí)施這個(gè)系統(tǒng)計(jì)劃。

英國(guó)政府規(guī)定，2000年7月1日以后出生的或者進(jìn)口的牛必須采取數(shù)字識(shí)別。牛的識(shí)別與

注冊(cè)包括標(biāo)識(shí)、農(nóng)場(chǎng)記錄和許可證等方面。在牛出生后的20天之內(nèi)必須安裝標(biāo)識(shí)標(biāo)簽，標(biāo)識(shí)標(biāo)簽有這頭牛的標(biāo)識(shí)碼，這個(gè)標(biāo)識(shí)碼將伴隨牛的一生。在農(nóng)場(chǎng)的記錄中，記載有關(guān)于每一頭牛的出生、進(jìn)口、活動(dòng)與死亡的全部情況。每一頭牛都有一個(gè)CTS許可證，它存儲(chǔ)了牛的生命的全部記錄。CTS 是英國(guó)建立的對(duì)牛進(jìn)行跟蹤和管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，英國(guó)政府為它的建立和在使用的開始階段支付費(fèi)用。

對(duì)豬的識(shí)別與跟蹤

從2003年11月1日，英國(guó)開始實(shí)施新的豬的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。新的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所有+ 年以下直接送到屠宰場(chǎng)的豬和超過(guò)一歲的送到其他任何目的地的豬進(jìn)行了不同的識(shí)別規(guī)定。

對(duì)羊的識(shí)別與跟蹤

從2008年1月1日起，歐洲規(guī)定強(qiáng)制性對(duì)綿羊進(jìn)行電子識(shí)別。為了驗(yàn)證電子識(shí)別系統(tǒng)的工作性能，Delta將于2004年3月開始進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的實(shí)時(shí)電子識(shí)別與數(shù)字傳輸試驗(yàn)。農(nóng)場(chǎng)主、牧場(chǎng)和屠宰場(chǎng)將選擇不同的電子識(shí)別系統(tǒng)。這項(xiàng)測(cè)試計(jì)劃在2005年3月結(jié)束，同年6月份提交報(bào)告。

此外，英國(guó)政府也規(guī)定從2004年6月30日開始，所有的馬都要被識(shí)別與跟蹤。

目前，廣泛使用的動(dòng)物識(shí)別方法包括：耳標(biāo)、背標(biāo)、項(xiàng)鏈、尾標(biāo)、凍印、紋身、漆標(biāo)和腿標(biāo)等。從最近幾年動(dòng)物電子識(shí)別的實(shí)踐表明，電子識(shí)別方法當(dāng)中的無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）在動(dòng)物管理中起到的作用越來(lái)越重要。

二、無(wú)線射頻識(shí)別RFID技術(shù)

無(wú)線射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量大、可讀寫、穿透力強(qiáng)、讀

寫距離遠(yuǎn)、讀取速率快、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。而且它還是惟一可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

RFID由閱讀器（reader） 和電子標(biāo)簽(Tag)組成。把電子標(biāo)簽附在被識(shí)別物體(例如動(dòng)物)的表面或內(nèi)部，當(dāng)被識(shí)別物體(例如動(dòng)物)進(jìn)入閱讀器的識(shí)別范圍時(shí)，閱讀器自動(dòng)以無(wú)接觸的方式讀取電子標(biāo)簽中的物體(例如動(dòng)物)的識(shí)別數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物體(例如動(dòng)物)或自動(dòng)收集物體(例如動(dòng)物)信息數(shù)據(jù)的功能。

(一) 閱讀器

RFID的閱讀器由控制系統(tǒng)、通信接口、微帶天線和電源等模塊構(gòu)成。手持閱讀器(Handheld reader,HR)是閱讀器當(dāng)中的一種，它適合于移動(dòng)用戶手持使用，其工作原理和其它的閱讀器完全一樣。它除了一般閱讀器所具有的模塊以外，還可以帶有LCD鍵盤和條形碼掃描模塊。HR的通信接口可選802.11、RS323。HR的供電電壓采用可充電池供電；操作系統(tǒng)可以采用WinCE或其它操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)32MB閃存、32MB內(nèi)存；天線為內(nèi)置天線或探針探測(cè)

器。

(二) 電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、通信接口、微帶天線和電源等模塊構(gòu)成。電子標(biāo)簽寫入ID代碼和物品的有關(guān)信息。電子標(biāo)簽根據(jù)不同的供電形式分為無(wú)源電子標(biāo)簽和有源電子標(biāo)簽。無(wú)源電子標(biāo)簽的電能供應(yīng)從閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)中取得，因此閱讀器要有較高的發(fā)射功率，識(shí)別距離較近。有源電子標(biāo)簽依靠自身的微型電池供電，因此對(duì)閱讀器的發(fā)射功率要求較低，系統(tǒng)的識(shí)別距離較遠(yuǎn)。無(wú)源電子標(biāo)簽與有源電子標(biāo)簽相比較，具有成本低、不用維護(hù)、可靠性高和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。在動(dòng)物的識(shí)別與跟蹤中，除了特殊的科學(xué)研究使用有源電子標(biāo)簽以外，大部分都使用無(wú)源電子標(biāo)簽。

(三) 的數(shù)據(jù)通信

RFID的數(shù)據(jù)通信是指閱讀器讀取電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)時(shí)，兩者之間的通信。RFID的數(shù)據(jù)通信通過(guò)閱讀器與電子標(biāo)簽之間的射頻傳輸來(lái)進(jìn)行。閱讀器與電子標(biāo)簽之間的信息傳輸應(yīng)符合選定的通信協(xié)議。

閱讀器與電子標(biāo)簽之間進(jìn)行無(wú)線通信的頻段是：低頻135KH以下；高頻13.56MH；超高頻869MHz、902~928MHz；微波2.4GHz、5.8GHz。低頻和高頻的通信距離近，數(shù)據(jù)傳輸速率慢。高頻、超高頻和微波的通信距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速率快。

目前，全球還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的RFID標(biāo)準(zhǔn)(包括電子標(biāo)簽)，但是存在兩個(gè)主要的技術(shù)標(biāo)

準(zhǔn)：歐美采用的EPC標(biāo)準(zhǔn)，日本采用的UID標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)也沒(méi)有相應(yīng)的RFID標(biāo)準(zhǔn)。在2004

年1月，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式成立了“電子標(biāo)簽”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組，負(fù)責(zé)起草、制定我國(guó)有關(guān)電子標(biāo)簽的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

三、RFID在動(dòng)物識(shí)別與跟蹤中的應(yīng)用

在動(dòng)物身上安裝電子標(biāo)簽，并寫入代表該動(dòng)物的ID代碼。當(dāng)動(dòng)物進(jìn)入RFID閱讀器的識(shí)別范圍，或者工人拿著手持閱讀器靠近動(dòng)物時(shí)，閱讀器就會(huì)自動(dòng)將動(dòng)物的數(shù)據(jù)信息識(shí)別出來(lái)。如果將閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼?dòng)物管理信息系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物的跟蹤。

RFID的一個(gè)很大的特點(diǎn)是多目標(biāo)同時(shí)識(shí)別，即一個(gè)閱讀器可以對(duì)接多個(gè)電子標(biāo)簽。優(yōu)良的RFID可以同時(shí)識(shí)別的電子標(biāo)簽數(shù)量多達(dá)300多個(gè)。因此，使用RFID的動(dòng)物識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)，能夠用一個(gè)閱讀器同時(shí)讀取多頭動(dòng)物(帶有電子標(biāo)簽)的信息數(shù)據(jù)，這是任何其它識(shí)別技術(shù)所不能做到的。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11784和11785規(guī)定了對(duì)動(dòng)物用RFID進(jìn)行識(shí)別的代碼結(jié)構(gòu)和技術(shù)準(zhǔn)則。

ISO11784規(guī)定動(dòng)物識(shí)別代碼總共由64位(8個(gè)字節(jié))組成。ISO11785 則規(guī)定了電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的傳輸方法以及閱讀器的規(guī)范。

動(dòng)物安裝電子標(biāo)簽的基本方法包括有：頸圈式、耳標(biāo)式、可注射式和藥丸式電子標(biāo)簽。

頸圈式電子標(biāo)簽?zāi)軌蚍浅Ｈ菀椎貜囊活^動(dòng)物身上換到另外一頭動(dòng)物身上。主要應(yīng)用于廄欄中的自動(dòng)飼料配給以及測(cè)定牛奶產(chǎn)量。

耳標(biāo)式電子標(biāo)簽的性能大大優(yōu)于條碼耳牌。因?yàn)殡娮訕?biāo)簽比起條碼存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)多得多，

而且適合于有油污、雨水的惡劣環(huán)境，閱讀器與電子標(biāo)簽相距最遠(yuǎn)數(shù)米都可以把數(shù)據(jù)讀出來(lái)，而只有幾個(gè)厘米大小的條碼耳牌，要放到條形碼閱讀器旁邊，才能識(shí)別這些動(dòng)物，因此不適用于全自動(dòng)化過(guò)程。

可注射式電子標(biāo)簽是在近幾年才開始應(yīng)用。其原理是利用一個(gè)特殊工具將電子標(biāo)簽放置

到動(dòng)物皮下，因此在動(dòng)物的軀體與電子標(biāo)簽之間就建立起了一個(gè)固定的聯(lián)系，這種聯(lián)系只有通過(guò)手術(shù)才能撤消。

藥丸式電子標(biāo)簽是將一個(gè)電子標(biāo)簽安放在一個(gè)耐酸的圓柱形容器內(nèi)，太多是陶瓷的。然后將這個(gè)容器通過(guò)動(dòng)物的食道放置到反芻動(dòng)物的前胃頁(yè)內(nèi)，一般情況下，藥丸式電子標(biāo)簽會(huì)終身停留在動(dòng)物的胃內(nèi)。這種方式的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和牢靠，并且可以在不傷害動(dòng)物的情況下將電子標(biāo)簽放置于動(dòng)物體內(nèi)。

研究結(jié)果表明，歐洲各國(guó)通過(guò)使用%’( 系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)物的跟蹤能力大大提高。而且這項(xiàng)技術(shù)適用于各種場(chǎng)合的動(dòng)物，無(wú)論是集中飼養(yǎng)的還是分散飼養(yǎng)的牲畜，無(wú)論是運(yùn)往歐洲成員國(guó)的還是運(yùn)往歐洲以外國(guó)家的動(dòng)物，無(wú)論使用何種屠宰方法宰殺的動(dòng)物，也無(wú)論是生活在歐洲南部還是北部的極端自然環(huán)境中的動(dòng)物。

四、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，畜牧產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的流通領(lǐng)域中具有重要地位。最近幾年，我國(guó)因?yàn)閯?dòng)物及其產(chǎn)品而造成的重大疫情時(shí)有發(fā)生，而且由于地域?qū)拸V、人口多、人員的流動(dòng)性大，造成的危害巨大，制止疫情需要的時(shí)間長(zhǎng)、付出代價(jià)大。因此，在對(duì)動(dòng)物的識(shí)別和跟蹤管理中進(jìn)一步研究和使用RFID技術(shù)，將能促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也是我國(guó)構(gòu)建21世紀(jì)和諧社會(huì)的一個(gè)保證。