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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化解決方案，它將現(xiàn)代化養(yǎng)殖技術(shù)和先進的科學(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：無線射頻識別;食品安全;供應(yīng)鏈;動物識別
0引言
隨著市場的放開，生豬和豬肉市場也不可避免地產(chǎn)生了一系列的問題，如市場混亂、缺乏統(tǒng)一管理、衛(wèi)生問題嚴重。這些問題的存在嚴重阻礙了豬肉市場的健康發(fā)展。動物跟蹤與識別是利用特定的標簽,以某種技術(shù)手段與要識別的動物相對應(yīng)，可以隨時對動物的相關(guān)屬性進行跟蹤與管理的一種技術(shù)［1］。生豬管理系統(tǒng)就是動物跟蹤與識別的一個應(yīng)用，它為加強牲畜的飼養(yǎng)，定期檢查牲畜的健康提供了絕佳的條件。RFID是利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)信息的，它是自動識別領(lǐng)域的一個重要分支。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、野生動物跟蹤［2］。與目前應(yīng)用廣泛的基于光學(xué)技術(shù)的自動識別方法（如條形碼和攝像）相比，RFID具有一次處理多個標簽并可將處理狀態(tài)寫入標簽、不受大小及形狀限制、耐環(huán)境性強、穿透性強、數(shù)據(jù)的記憶容量大、可重復(fù)利用等許多優(yōu)點。
RFID即射頻識別，又稱為電子標簽（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)軍和納粹飛機的敵我辨識系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進步，RFID的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。如圖1是一個典型的RFID系統(tǒng)。它由標簽（Tags）、讀寫器（Reader）、天線（Antenna）、主機（Host，用于處理數(shù)據(jù)的計算機）和應(yīng)用支撐軟件等部分組成［3］。
標簽一般由芯片和天線組成；每個標簽具有唯一的電子編碼。標簽附著在物體上或嵌入物體內(nèi)用以標志目標對象［4］。根據(jù)發(fā)射射頻信號的方式不同，標簽可分為主動式和被動式兩種。主動式標簽（又稱為有源標簽）通常由內(nèi)置電源供電，主動向讀寫器發(fā)送射頻信號；被動式標簽（又稱為無源標簽）不帶電池，其發(fā)射電波以及內(nèi)部芯片運行所需的能量均來自讀寫器所產(chǎn)生的電磁波。圖1中所示為被動標簽。讀寫器通過控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽應(yīng)答;同時讀寫器要把時鐘信號和能量也發(fā)送給標簽。讀寫器要對標簽的對象標志信息進行解碼并將其連同標簽上的其他相關(guān)信息傳送到主機以供處理。RFID讀寫器可以同時讀取多個標簽內(nèi)的信息。主機負責(zé)對讀寫器所讀取的標簽數(shù)據(jù)進行過濾、匯集和計算，減少從讀寫器傳往企業(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。智能標簽因為具有防水、防磁、防靜電、無磨損、信息儲存量大、一簽多用、操作方便等特點，所以完全能夠滿足這一要求。同時還應(yīng)滿足四點要求：①為使操作簡單、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，自動形成各種報表。③政府需要加強對動物接種與疾病的預(yù)防管理。④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。如何對食品有效跟蹤和追溯成為一個必須解決的問題。
2系統(tǒng)構(gòu)成及特點
系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
硬件設(shè)備（耳標、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）；附加設(shè)備（計算機、打印機）。
3硬件設(shè)備簡介
3．1耳標
耳標是凱泰科技有限公司利用先進技術(shù)自行研制的智能電子標簽，專門用于標志和區(qū)分不同牲畜的基本信息。在2~8 cm的距離內(nèi)，內(nèi)碼標志均可讀出。它采用美國大型集成電路，用半導(dǎo)體編碼器進行編碼，內(nèi)置激光工藝刻錄的64位二進制，全球唯一編碼的硅晶片；外面用強樹脂材料封裝，具有超強的抗沖擊、防靜電、防腐蝕、防水、防塵、耐磨擦等性能。
耳標是無源器件。現(xiàn)場安裝無須布線，不受現(xiàn)場條件限制、無須日常維護，使用壽命在20年以上，是國際通用型信息標志物。將耳標釘入牲畜的耳朵中，牲畜很難將它摘下，方便管理。
技術(shù)指標：重量為1.0 g；識讀次數(shù)>100萬次；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別技術(shù)開發(fā)的高科技產(chǎn)品。由于讀取標示物內(nèi)碼時可避免接觸，故記錄器無接觸性的損耗、壽命長。
硬件特性：采用壓模金屬外殼，堅固耐用，可以保護內(nèi)部電子設(shè)備免受沖擊和工作時的意外損傷。沒有可拆動的零件，LCD中文顯示、可充電鋰電池、實時時鐘、非易失存儲器，特別適合于實際工作。
技術(shù)參數(shù)：處理器為高速32位處理器；顯示器為LCD 160×128點陣，四級灰度，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℃；存儲溫度為-40℃~55℃；記錄容量為4 095條，可擴充8 190條，可擴展為 8 MB(NOR)+128 MB(NAND)；充電電池為970 mAH鋰離子電池；待機電流小于1 μA。
4系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫選擇
根據(jù)項目情況，決定在Windows .NET 框架上開發(fā)基于 Windows 平臺的應(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進行處理，提高了各數(shù)據(jù)采集點工作人員的數(shù)據(jù)處理速度和安全性。并且，系統(tǒng)可以隨時統(tǒng)計出各養(yǎng)殖區(qū)縣的生豬養(yǎng)殖動態(tài)數(shù)量信息；隨時統(tǒng)計出養(yǎng)殖場數(shù)量和規(guī)模信息；隨時生成需要的各種統(tǒng)計報表；如果發(fā)現(xiàn)問題，可以隨時查到問題豬肉的養(yǎng)殖場信息、加工廠信息，并自動生成事故處理建議方案。
數(shù)據(jù)庫平臺選用微軟的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)編譯存儲過程的引入使SQL Server在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫高性能地進行事務(wù)處理方面樹立起一個新標準。SQL Server Client/Server 體系結(jié)構(gòu)通過數(shù)據(jù)庫的遠程過程調(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)庫的遠程過程(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RDBMS。
SQL Server 在分布式聯(lián)機系統(tǒng)所必須關(guān)注的八個主要問題上，即查詢性能、事務(wù)處理能力、高可靠性、場地自治性、可擴展性、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、屠宰場和銷售三個部分組成。方案按照現(xiàn)代化管理要求設(shè)計，實現(xiàn)對牲畜的來源、日常飼養(yǎng)、接種免疫等相關(guān)方面的全方位的計算機管理。目標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)場管理模塊負責(zé)牲畜的健康管理和日常管理，具有界面簡潔、反應(yīng)快速、運行安全可靠的特征。主要功能有：①指定條件（牲畜編號、飼養(yǎng)員編號、出生時間、畜養(yǎng)時間、出欄時間）瀏覽查詢；②指定條件（牲畜編號、飼養(yǎng)員編號、出生時間、畜養(yǎng)時間、出欄時間）打印相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表；③支持規(guī)模不同的飼養(yǎng)場；④支持牲畜的日常管理；⑤支持牲畜的健康管理；⑥可進行牲畜的日常查詢和健康查詢等。
（2）屠宰場管理模塊主要負責(zé)對生豬屠宰之后的管理操作。該部分在Windows系列的環(huán)境下運行，界面友好，便于操作，易學(xué)易用，而且功能強大、極易擴充。主要功能特征有：①強調(diào)以衛(wèi)生安全為主的管理模式；②生豬出場之后，每一步操作都要求有詳細記錄；③生豬豬肉的等級管理。
�。�3）銷售管理模塊提供銷售時間查詢，銷售的豬肉等級、重量查詢，生產(chǎn)日期查詢，出場時間查詢等。
以上三個模塊既可以聯(lián)合起來，讓領(lǐng)導(dǎo)層對整個過程有一個宏觀的認識，又可以分散開，讓各個部門管理自己的模塊。
5．1飼養(yǎng)場管理模塊
�。�1）飼養(yǎng)場設(shè)定：①對飼養(yǎng)場進行編號，對應(yīng)到各個不同的飼養(yǎng)場或個人；②對于大型的飼養(yǎng)場，可進行養(yǎng)豬棚的設(shè)定；③一個養(yǎng)豬棚又可以有多個豬圈。
(2)生豬基本信息的設(shè)定：①對生豬進行編號，詳細記錄牲畜來源、畜別、出生時間、畜養(yǎng)時間、出欄時間；②詳細記錄生豬的體貌特征、日常飲食、病史、生育史；③可以隨時查詢當前每個生豬的健康狀況，是否接受過免疫檢查。
5． 2屠宰場管理模塊
（1）屠宰場設(shè)定與查詢：對屠宰場基本信息的查詢，可以對某一個屠宰場的當前狀況進行查詢；同時可以針對某一頭豬，進行跟蹤查詢。
�。�2）豬肉的管理：對屠宰完的豬肉，可以按部位進行檢索，查詢每個部位的用途。
5．3銷售與包裝管理模塊
可對豬肉等級、部位、重量、生產(chǎn)日期和出廠日期等進行查詢。
6使用RFID技術(shù)會帶來的便利和優(yōu)勢
系統(tǒng)的性能特點如下：
�。�1）感應(yīng)式數(shù)據(jù)采集，操作更簡單、便捷。數(shù)據(jù)采集時，只需將采集器在巡檢點耳標附近輕輕一晃，即可讀出當前信息；
（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，安裝簡易；
�。�6）簡單、方便的編碼設(shè)置，巡檢點的增減十分方便；
（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)雜的多級管理系統(tǒng)變得非常簡單、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)場的家畜及新鮮農(nóng)作物，到人們在餐館里食用的食品以及在超市中購買的包裝食品。
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)實現(xiàn)兩個最重要的目標：①徹底實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物或植物個體及農(nóng)場。RFID是一個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
這項被稱為《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、加工廠、屠宰場等環(huán)節(jié)信息，都將被記錄在有關(guān)的RFID芯片和計算機信息系統(tǒng)內(nèi)，通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級的電腦終端、縣級數(shù)據(jù)中心和省級數(shù)據(jù)中心進行集中處理和上報。做到生產(chǎn)、銷售等各個環(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，從而確保消費者能夠吃到放心肉。
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