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淺析rfid生豬管理解決方案
摘要：提出了一種牲畜管理的自動(dòng)化解決方案，它將現(xiàn)代化養(yǎng)殖技術(shù)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段結(jié)合在一起，為生豬的養(yǎng)殖和管理提供了新的管理方法，以提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：無線射頻識(shí)別;食品安全;供應(yīng)鏈;動(dòng)物識(shí)別
0引言
隨著市場(chǎng)的放開，生豬和豬肉市場(chǎng)也不可避免地產(chǎn)生了一系列的問題，如市場(chǎng)混亂、缺乏統(tǒng)一管理、衛(wèi)生問題嚴(yán)重。這些問題的存在嚴(yán)重阻礙了豬肉市場(chǎng)的健康發(fā)展。動(dòng)物跟蹤與識(shí)別是利用特定的標(biāo)簽,以某種技術(shù)手段與要識(shí)別的動(dòng)物相對(duì)應(yīng)，可以隨時(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)［1］。生豬管理系統(tǒng)就是動(dòng)物跟蹤與識(shí)別的一個(gè)應(yīng)用，它為加強(qiáng)牲畜的飼養(yǎng)，定期檢查牲畜的健康提供了絕佳的條件。RFID是利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的，它是自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。在農(nóng)牧漁業(yè)中可用于羊群、魚群、水果等的管理以及寵物、野生動(dòng)物跟蹤［2］。與目前應(yīng)用廣泛的基于光學(xué)技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別方法（如條形碼和攝像）相比，RFID具有一次處理多個(gè)標(biāo)簽并可將處理狀態(tài)寫入標(biāo)簽、不受大小及形狀限制、耐環(huán)境性強(qiáng)、穿透性強(qiáng)、數(shù)據(jù)的記憶容量大、可重復(fù)利用等許多優(yōu)點(diǎn)。
RFID即射頻識(shí)別，又稱為電子標(biāo)簽（E－Tag），其最早的應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛機(jī)的敵我辨識(shí)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RFID的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。如圖1是一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)。它由標(biāo)簽（Tags）、讀寫器（Reader）、天線（Antenna）、主機(jī)（Host，用于處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)）和應(yīng)用支撐軟件等部分組成［3］。
標(biāo)簽一般由芯片和天線組成；每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼。標(biāo)簽附著在物體上或嵌入物體內(nèi)用以標(biāo)志目標(biāo)對(duì)象［4］。根據(jù)發(fā)射射頻信號(hào)的方式不同，標(biāo)簽可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式標(biāo)簽（又稱為有源標(biāo)簽）通常由內(nèi)置電源供電，主動(dòng)向讀寫器發(fā)送射頻信號(hào)；被動(dòng)式標(biāo)簽（又稱為無源標(biāo)簽）不帶電池，其發(fā)射電波以及內(nèi)部芯片運(yùn)行所需的能量均來自讀寫器所產(chǎn)生的電磁波。圖1中所示為被動(dòng)標(biāo)簽。讀寫器通過控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接收標(biāo)簽應(yīng)答;同時(shí)讀寫器要把時(shí)鐘信號(hào)和能量也發(fā)送給標(biāo)簽。讀寫器要對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)志信息進(jìn)行解碼并將其連同標(biāo)簽上的其他相關(guān)信息傳送到主機(jī)以供處理。RFID讀寫器可以同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽內(nèi)的信息。主機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)讀寫器所讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯集和計(jì)算，減少?gòu)淖x寫器傳往企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)量［5］。
1需求分析
現(xiàn)代化生豬管理系統(tǒng)，要求管理無紙化、有序化、規(guī)范化、智能化。智能標(biāo)簽因?yàn)榫哂蟹浪�、防磁、防靜電、無磨損、信息儲(chǔ)存量大、一簽多用、操作方便等特點(diǎn)，所以完全能夠滿足這一要求。同時(shí)還應(yīng)滿足四點(diǎn)要求：①為使操作簡(jiǎn)單、方便、友好，要求采用全中文菜單式操作界面。②系統(tǒng)應(yīng)提供完善的管理功能，自動(dòng)形成各種報(bào)表。③政府需要加強(qiáng)對(duì)動(dòng)物接種與疾病的預(yù)防管理。④由于食品安全危機(jī)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關(guān)注。如何對(duì)食品有效跟蹤和追溯成為一個(gè)必須解決的問題。
2系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)
系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
硬件設(shè)備（耳標(biāo)、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸器）；系統(tǒng)軟件（數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)庫(kù)）；附加設(shè)備（計(jì)算機(jī)、打印機(jī)）。
3硬件設(shè)備簡(jiǎn)介
3．1耳標(biāo)
耳標(biāo)是凱泰科技有限公司利用先進(jìn)技術(shù)自行研制的智能電子標(biāo)簽，專門用于標(biāo)志和區(qū)分不同牲畜的基本信息。在2~8 cm的距離內(nèi)，內(nèi)碼標(biāo)志均可讀出。它采用美國(guó)大型集成電路，用半導(dǎo)體編碼器進(jìn)行編碼，內(nèi)置激光工藝刻錄的64位二進(jìn)制，全球唯一編碼的硅晶片；外面用強(qiáng)樹脂材料封裝，具有超強(qiáng)的抗沖擊、防靜電、防腐蝕、防水、防塵、耐磨擦等性能。
耳標(biāo)是無源器件�，F(xiàn)場(chǎng)安裝無須布線，不受現(xiàn)場(chǎng)條件限制、無須日常維護(hù)，使用壽命在20年以上，是國(guó)際通用型信息標(biāo)志物。將耳標(biāo)釘入牲畜的耳朵中，牲畜很難將它摘下，方便管理。
技術(shù)指標(biāo)：重量為1.0 g；識(shí)讀次數(shù)>100萬(wàn)次；使用壽命>20年；工作溫度-40℃～85℃；規(guī)格為硬幣、鑰匙牌、柱形等多種封裝形式。
3．2數(shù)據(jù)采集器
非接觸感應(yīng)式數(shù)據(jù)采集器是采用射頻識(shí)別技術(shù)開發(fā)的高科技產(chǎn)品。由于讀取標(biāo)示物內(nèi)碼時(shí)可避免接觸，故記錄器無接觸性的損耗、壽命長(zhǎng)。
硬件特性：采用壓模金屬外殼，堅(jiān)固耐用，可以保護(hù)內(nèi)部電子設(shè)備免受沖擊和工作時(shí)的意外損傷。沒有可拆動(dòng)的零件，LCD中文顯示、可充電鋰電池、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、非易失存儲(chǔ)器，特別適合于實(shí)際工作。
技術(shù)參數(shù)：處理器為高速32位處理器；顯示器為L(zhǎng)CD 160×128點(diǎn)陣，四級(jí)灰度，EL背光LCD96×64；工作電源為5.6V；通信接口為USB；工作溫度為-20℃~50℃；存儲(chǔ)溫度為-40℃~55℃；記錄容量為4 095條，可擴(kuò)充8 190條，可擴(kuò)展為 8 MB(NOR)+128 MB(NAND)；充電電池為970 mAH鋰離子電池；待機(jī)電流小于1 μA。
4系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)選擇
根據(jù)項(xiàng)目情況，決定在Windows .NET 框架上開發(fā)基于 Windows 平臺(tái)的應(yīng)用程序，信息采集部分采用B/S結(jié)構(gòu)。這種方式下，操作人員可以在任意地點(diǎn)進(jìn)行處理，提高了各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)工作人員的數(shù)據(jù)處理速度和安全性。并且，系統(tǒng)可以隨時(shí)統(tǒng)計(jì)出各養(yǎng)殖區(qū)縣的生豬養(yǎng)殖動(dòng)態(tài)數(shù)量信息；隨時(shí)統(tǒng)計(jì)出養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量和規(guī)模信息；隨時(shí)生成需要的各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表；如果發(fā)現(xiàn)問題，可以隨時(shí)查到問題豬肉的養(yǎng)殖場(chǎng)信息、加工廠信息，并自動(dòng)生成事故處理建議方案。
數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)選用微軟的SQL Server。其事務(wù)以及數(shù)據(jù)完整性邏輯都能作為存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器直接存于服務(wù)器中。這種編程可避免被客戶非法使用或誤操作。此外，預(yù)編譯存儲(chǔ)過程的引入使SQL Server在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)高性能地進(jìn)行事務(wù)處理方面樹立起一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)。SQL Server Client/Server 體系結(jié)構(gòu)通過數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程過程調(diào)用為Client/Server及Server/Server的通信提供了綜合的、基于消息的支持。使用數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程過程(RPC)，任何SQL Server的Client或Server可為訪問網(wǎng)絡(luò)上的任何其他Client和Server，還能夠?qū)崿F(xiàn)跨服務(wù)器的事務(wù)橫跨多個(gè)RDBMS。
SQL Server 在分布式聯(lián)機(jī)系統(tǒng)所必須關(guān)注的八個(gè)主要問題上，即查詢性能、事務(wù)處理能力、高可靠性、場(chǎng)地自治性、可擴(kuò)展性、可互操作性、應(yīng)變能力、數(shù)據(jù)完整性方面都擁有最佳的解決方案。
5系統(tǒng)簡(jiǎn)介
生豬管理系統(tǒng)工作原理如圖3所示。
生豬管理系統(tǒng)由飼養(yǎng)場(chǎng)、屠宰場(chǎng)和銷售三個(gè)部分組成。方案按照現(xiàn)代化管理要求設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜的來源、日常飼養(yǎng)、接種免疫等相關(guān)方面的全方位的計(jì)算機(jī)管理。目標(biāo)在于提高牲畜的管理作業(yè)效率，提高牲畜的質(zhì)量。
（1）飼養(yǎng)場(chǎng)管理模塊負(fù)責(zé)牲畜的健康管理和日常管理，具有界面簡(jiǎn)潔、反應(yīng)快速、運(yùn)行安全可靠的特征。主要功能有：①指定條件（牲畜編號(hào)、飼養(yǎng)員編號(hào)、出生時(shí)間、畜養(yǎng)時(shí)間、出欄時(shí)間）瀏覽查詢；②指定條件（牲畜編號(hào)、飼養(yǎng)員編號(hào)、出生時(shí)間、畜養(yǎng)時(shí)間、出欄時(shí)間）打印相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；③支持規(guī)模不同的飼養(yǎng)場(chǎng)；④支持牲畜的日常管理；⑤支持牲畜的健康管理；⑥可進(jìn)行牲畜的日常查詢和健康查詢等。
�。�2）屠宰場(chǎng)管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)生豬屠宰之后的管理操作。該部分在Windows系列的環(huán)境下運(yùn)行，界面友好，便于操作，易學(xué)易用，而且功能強(qiáng)大、極易擴(kuò)充。主要功能特征有：①?gòu)?qiáng)調(diào)以衛(wèi)生安全為主的管理模式；②生豬出場(chǎng)之后，每一步操作都要求有詳細(xì)記錄；③生豬豬肉的等級(jí)管理。
�。�3）銷售管理模塊提供銷售時(shí)間查詢，銷售的豬肉等級(jí)、重量查詢，生產(chǎn)日期查詢，出場(chǎng)時(shí)間查詢等。
以上三個(gè)模塊既可以聯(lián)合起來，讓領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)整個(gè)過程有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，又可以分散開，讓各個(gè)部門管理自己的模塊。
5．1飼養(yǎng)場(chǎng)管理模塊
�。�1）飼養(yǎng)場(chǎng)設(shè)定：①對(duì)飼養(yǎng)場(chǎng)進(jìn)行編號(hào)，對(duì)應(yīng)到各個(gè)不同的飼養(yǎng)場(chǎng)或個(gè)人；②對(duì)于大型的飼養(yǎng)場(chǎng)，可進(jìn)行養(yǎng)豬棚的設(shè)定；③一個(gè)養(yǎng)豬棚又可以有多個(gè)豬圈。
(2)生豬基本信息的設(shè)定：①對(duì)生豬進(jìn)行編號(hào)，詳細(xì)記錄牲畜來源、畜別、出生時(shí)間、畜養(yǎng)時(shí)間、出欄時(shí)間；②詳細(xì)記錄生豬的體貌特征、日常飲食、病史、生育史；③可以隨時(shí)查詢當(dāng)前每個(gè)生豬的健康狀況，是否接受過免疫檢查。
5． 2屠宰場(chǎng)管理模塊
�。�1）屠宰場(chǎng)設(shè)定與查詢：對(duì)屠宰場(chǎng)基本信息的查詢，可以對(duì)某一個(gè)屠宰場(chǎng)的當(dāng)前狀況進(jìn)行查詢；同時(shí)可以針對(duì)某一頭豬，進(jìn)行跟蹤查詢。
�。�2）豬肉的管理：對(duì)屠宰完的豬肉，可以按部位進(jìn)行檢索，查詢每個(gè)部位的用途。
5．3銷售與包裝管理模塊
可對(duì)豬肉等級(jí)、部位、重量、生產(chǎn)日期和出廠日期等進(jìn)行查詢。
6使用RFID技術(shù)會(huì)帶來的便利和優(yōu)勢(shì)
系統(tǒng)的性能特點(diǎn)如下：
�。�1）感應(yīng)式數(shù)據(jù)采集，操作更簡(jiǎn)單、便捷。數(shù)據(jù)采集時(shí)，只需將采集器在巡檢點(diǎn)耳標(biāo)附近輕輕一晃，即可讀出當(dāng)前信息；
�。�2）獲得的數(shù)據(jù)和信息不能被破壞或修改；
�。�3）系統(tǒng)使用由無源存儲(chǔ)器的射頻芯片組成的全封閉感應(yīng)信息鈕，具有全球唯一的ID碼，經(jīng)久耐用，不可竄改或復(fù)制；
�。�4）一次性全封閉封裝成型，耐熱、抗凍、防水、防震、抗電磁波，能在惡劣的環(huán)境下正常工作；
�。�5）無須布線，安裝簡(jiǎn)易；
�。�6）簡(jiǎn)單、方便的編碼設(shè)置，巡檢點(diǎn)的增減十分方便；
�。�7）無接觸式數(shù)據(jù)傳輸，從而無磨損；
�。�8）完整的軟件配套，使制定及修改復(fù)雜的多級(jí)管理系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單、方便。
RFID系統(tǒng)能夠在復(fù)雜的多步驟供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中跟蹤產(chǎn)品供應(yīng)情況，是理想的高效供應(yīng)鏈管理解決方案，使眾多的行業(yè)受益非淺。RFID解決方案在簡(jiǎn)化食品供應(yīng)物流管理方面，能為用戶帶來益處，范圍覆蓋從農(nóng)場(chǎng)的家畜及新鮮農(nóng)作物，到人們?cè)诓宛^里食用的食品以及在超市中購(gòu)買的包裝食品。
RFID解決方案可確保任何供應(yīng)鏈的高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，讓食品行業(yè)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)最重要的目標(biāo)：①?gòu)氐讓?shí)施源頭食品追蹤解決方案；②在食品供應(yīng)鏈中提供完全透明度的能力。
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(dá)超市貨架及餐館廚房的食品來源史是清晰的，并可追蹤到具體的動(dòng)物或植物個(gè)體及農(nóng)場(chǎng)。RFID是一個(gè)百分之百追蹤食品來源的解決方案，因而可回答用戶有關(guān)“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。
7結(jié)束語(yǔ)
這項(xiàng)被稱為《RFID牲畜安全防疫信息管理系統(tǒng)》的解決方案，采用美國(guó)Ipico公司的硬件設(shè)備，配以自主開發(fā)的應(yīng)用軟件。所有生豬的養(yǎng)殖場(chǎng)、加工廠、屠宰場(chǎng)等環(huán)節(jié)信息，都將被記錄在有關(guān)的RFID芯片和計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)內(nèi)，通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的電腦終端、縣級(jí)數(shù)據(jù)中心和省級(jí)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行集中處理和上報(bào)。做到生產(chǎn)、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)信息的公開、透明和高效率反饋，徹底解決問題豬和問題肉的困擾，從而確保消費(fèi)者能夠吃到放心肉。
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