利用RFID技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)奶牛疫病監(jiān)控和管理系統(tǒng)的設(shè)計

RFID技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)，該技術(shù)利用感應(yīng)、無線電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，達(dá)到識別及數(shù)據(jù)交換目的的自動識別技術(shù)。

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(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)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(biāo)簽的載波信號，對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理：計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號：RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)器有無源和有源兩種方式，RFID在動物識別領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)較為成熟，在該領(lǐng)域中使用無源的感應(yīng)器低頻段，工作頻率從120KHz到134KHz。

利用RFID技術(shù)應(yīng)用于奶牛耳標(biāo)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)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(yīng)用于畜產(chǎn)品安全管理有很好特性，通過其相應(yīng)后臺信息系統(tǒng)，達(dá)到對農(nóng)產(chǎn)品安全的有效管理。在本項目中的應(yīng)用可追蹤到具體的奶牛場的每一頭奶牛。可有效監(jiān)控奶產(chǎn)品安全問題。

1 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)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。

近年來，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，歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)要求對出口到當(dāng)?shù)氐氖称肪仨毮軌蜻M(jìn)行跟蹤和追溯，在此次項目中采用了RFID（電子標(biāo)簽）技術(shù)，實施“源頭”食品追蹤，在食品供應(yīng)鏈中提供透明度。RFID系統(tǒng)可提供食品鏈中食品與之間的可靠聯(lián)系，確保到達(dá)超市貨架及餐館廚房的食品的史是清晰的，并可追蹤到具體的奶牛場，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。

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(xì)的了解，對奶牛的飼養(yǎng)、生產(chǎn)、繁殖，特別是對疾病的預(yù)防與控治進(jìn)行嚴(yán)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(jì)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(jī)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(jiān)管系統(tǒng)的信息采集

2.1 RFID的原理

在奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的RFID標(biāo)簽采用奶牛電子編碼ECC（Electronic Cow Code）標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)，讀卡器將采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳送給中間件（Savant），Savant中間件負(fù)責(zé)管理和傳送奶牛電子碼相關(guān)數(shù)據(jù)：對象命名系統(tǒng)ONs（Object—Name

System）是一個自動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，類似于域名解析服務(wù)（DNS），提供全局范圍的信息共享機(jī)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(luò)管理與監(jiān)控。通信的語言規(guī)范采用物理標(biāo)記語言PML（Physical Markup Language）

2.2 RFlD技術(shù)應(yīng)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(biāo)，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(xì)信息包括：父號，母號，祖父、母號，外祖父、母，地，類型，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，轉(zhuǎn)入日期（轉(zhuǎn)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(luò)管理與監(jiān)控。

2.3 新型的數(shù)據(jù)采集方式

利用新型的Socket CF Reader讀卡器，結(jié)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Windows Mo—bi le設(shè)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(shè)計

Socket設(shè)計的便攜式CFRFID讀卡器能耗最低，當(dāng)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(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)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(biāo)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(jié)構(gòu)：即物理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)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(chǔ)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(luò)監(jiān)管功能添加奶牛生長過程的詳細(xì)信息，然后應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)交換組件對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、篩選等處理后重新進(jìn)入基礎(chǔ)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(yīng)用層，奶牛疫病網(wǎng)絡(luò)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(yù)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、PD A掌上電腦、電視、電話等。

4 奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用

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?；拘畔?，實現(xiàn)奶牛的標(biāo)準(zhǔn)化管理，主要指標(biāo)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，地（或出生地）、類型（分為本地出生和外來引進(jìn)），品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，轉(zhuǎn)入日期（轉(zhuǎn)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(jìn)出場信息）：包括當(dāng)前奶牛國家規(guī)定檢疫和控制的疫病狀況、出入場等相關(guān)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(jié)果顯示牛場編號、牛只編號、地、類型、品種、毛色、牛只狀態(tài)、疫病防疫狀態(tài)等。

（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(jìn)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(shè)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(chǔ)信息錄入、修改、刪除、查詢。

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(jìn)貨時間、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，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(guān)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(lán)舌病、炭疽、牛白血病、結(jié)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(yīng)急預(yù)案管理：針對疫情、疫病的發(fā)生，提出應(yīng)急預(yù)案或解決辦法：主要操作有：應(yīng)急預(yù)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(jìn)行數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能，還有用戶管理功能（如用戶權(quán)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(yù)防接種情況：系統(tǒng)管理用戶，具有數(shù)據(jù)備份、用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)升級權(quán)限等）。

4.6 警情報告

當(dāng)出現(xiàn)疫情時，可及時有效采用多種報告形式。

結(jié)語

本項目基于RFID電子標(biāo)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(qiáng)的實用性，將進(jìn)一步提升畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管能力，保障農(nóng)產(chǎn)品消費安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，保障人民群眾健康安全：有力促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展：有力促進(jìn)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(jìn)畜牧業(yè)部門職能轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化公共管理能力，這對于從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，維護(hù)公眾身體健康，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jī)管理已成為必然趨勢和發(fā)展方向。因RFID動物識別應(yīng)用技術(shù)的推行又涉及到相應(yīng)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(lǐng)域不會出現(xiàn)全方位的規(guī)?；瘧?yīng)用。