摘要：提出了一種牲畜管理的自動化解決方案，它將現代化養殖技術和先進的科學技術手段結合在一起，爲生豬的養殖和管理提供了新的管理方法，以提高生產效率。
關鍵詞：無線射頻識別;食品安全;供應鏈;動物識別
0引言
隨着市場的放開，生豬和豬肉市場也不可避免地產生了一系列的問題，如市場混亂、缺乏統一管理、衛生問題嚴重。這些問題的存在嚴重阻礙了豬肉市場的健康發展。動物跟蹤與識別是利用特定的標籤,以某種技術手段與要識別的動物相對應，可以隨時對動物的相關屬性進行跟蹤與管理的一種技術［1］。生豬管理系統就是動物跟蹤與識別的一個應用，它爲加強牲畜的飼養，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並獲取相關信息的，它是自動識別領域的一個重要分支。在農牧漁業中可用於羊羣、魚羣、水果等的管理以及寵物、野生動物跟蹤［2］。與目前應用廣泛的基於光學技術的自動識別方法（如條形碼和攝像）相比，RFID具有一次處理多個標籤並可將處理狀態寫入標籤、不受大小及形狀限制、耐環境性強、穿透性強、數據的記憶容量大、可重複利用等許多優點。
RFID即射頻識別，又稱爲電子標籤（E－Tag），其最早的應用可以追溯到第二次世界大戰中用於區分聯軍和納粹飛機的敵我辨識系統。隨着技術的進步，RFID的應用領域日益擴大。如圖1是一個典型的RFID系統。它由標籤（Tags）、讀寫器（Reader）、天線（Antenna）、主機（Host，用於處理數據的計算機）和應用支撐軟件等部分組成［3］。
標籤一般由芯片和天線組成；每個標籤具有唯一的電子編碼。標籤附着在物體上或嵌入物體內用以標誌目標對象［4］。根據發射射頻信號的方式不同，標籤可分爲主動式和被動式兩種。主動式標籤（又稱爲有源標籤）通常由內置電源供電，主動向讀寫器發送射頻信號；被動式標籤（又稱爲無源標籤）不帶電池，其發射電波以及內部芯片運行所需的能量均來自讀寫器所產生的電磁波。圖1中所示爲被動標籤。讀寫器通過控制射頻模塊向標籤發射讀取信號，並接收標籤應答;同時讀寫器要把時鐘信號和能量也發送給標籤。讀寫器要對標籤的對象標誌信息進行解碼並將其連同標籤上的其他相關信息傳送到主機以供處理。RFID讀寫器可以同時讀取多個標籤內的信息。主機負責對讀寫器所讀取的標籤數據進行過濾、彙集和計算，減少從讀寫器傳往企業應用的數據量［5］。
1需求分析
現代化生豬管理系統，要求管理無紙化、有序化、規範化、智能化。智能標籤因爲具有防水、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。同時還應滿足四點要求：①爲使操作簡單、方便、友好，要求採用全中文菜單式操作界面。②系統應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防管理。④由於食品安全危機頻繁發生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關注。如何對食品有效跟蹤和追溯成爲一個必須解決的問題。
2系統構成及特點
系統主要由以下幾部分組成：
硬件設備（耳標、數據採集器、數據傳輸器）；系統軟件（數據採集、信息發佈、數據庫）；附加設備（計算機、打印機）。
3硬件設備簡介
3．1耳標
耳標是凱泰科技有限公司利用先進技術自行研製的智能電子標籤，專門用於標誌和區分不同牲畜的基本信息。在2~8 cm的距離內，內碼標誌均可讀出。它採用美國大型集成電路，用半導體編碼器進行編碼，內置激光工藝刻錄的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，具有超強的抗衝擊、防靜電、防腐蝕、防水、防塵、耐磨擦等性能。
耳標是無源器件。現場安裝無須佈線，不受現場條件限制、無須日常維護，使用壽命在20年以上，是國際通用型信息標誌物。將耳標釘入牲畜的耳朵中，牲畜很難將它摘下，方便管理。
技術指標：重量爲1.0 g；識讀次數>100萬次；使用壽命>20年；工作溫度-40℃～85℃；規格爲硬幣、鑰匙牌、柱形等多種封裝形式。
3．2數據採集器
非接觸感應式數據採集器是採用射頻識別技術開發的高科技產品。由於讀取標示物內碼時可避免接觸，故記錄器無接觸性的損耗、壽命長。
硬件特性：採用壓模金屬外殼，堅固耐用，可以保護內部電子設備免受衝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，特別適合於實際工作。
技術參數：處理器爲高速32位處理器；顯示器爲LCD 160×128點陣，四級灰度，EL背光LCD96×64；工作電源爲5.6V；通信接口爲USB；工作溫度爲-20℃~50℃；存儲溫度爲-40℃~55℃；記錄容量爲4 095條，可擴充8 190條，可擴展爲 8 MB(NOR)+128 MB(NAND)；充電電池爲970 mAH鋰離子電池；待機電流小於1 μA。
4系統軟件及數據庫選擇
根據項目情況，決定在Windows 框架上開發基於 Windows 平臺的.應用程序，信息採集部分採用B/S結構。這種方式下，操作人員可以在任意地點進行處理，提高了各數據採集點工作人員的數據處理速度和安全性。並且，系統可以隨時統計出各養殖區縣的生豬養殖動態數量信息；隨時統計出養殖場數量和規模信息；隨時生成需要的各種統計報表；如果發現問題，可以隨時查到問題豬肉的養殖場信息、加工廠信息，並自動生成事故處理建議方案。
數據庫平臺選用微軟的SQL Server。其事務以及數據完整性邏輯都能作爲存儲過程和觸發器直接存於服務器中。這種編程可避免被客戶非法使用或誤操作。此外，預編譯存儲過程的引入使SQL Server在使用關係型數據庫高性能地進行事務處理方面樹立起一個新標準。SQL Server Client/Server 體系結構通過數據庫的遠程過程調用爲Client/Server及Server/Server的通信提供了綜合的、基於消息的支持。使用數據庫的遠程過程(RPC)，任何SQL Server的Client或Server可爲訪問網絡上的任何其他Client和Server，還能夠實現跨服務器的事務橫跨多個RDBMS。
SQL Server 在分佈式聯機系統所必須關注的八個主要問題上，即查詢性能、事務處理能力、高可靠性、場地自治性、可擴展性、可互操作性、應變能力、數據完整性方面都擁有最佳的解決方案。
5系統簡介
生豬管理系統工作原理如圖3所示。
生豬管理系統由飼養場、屠宰場和銷售三個部分組成。方案按照現代化管理要求設計，實現對牲畜的來源、日常飼養、接種免疫等相關方面的全方位的計算機管理。目標在於提高牲畜的管理作業效率，提高牲畜的質量。
（1）飼養場管理模塊負責牲畜的健康管理和日常管理，具有界面簡潔、反應快速、運行安全可靠的特徵。主要功能有：①指定條件（牲畜編號、飼養員編號、出生時間、畜養時間、出欄時間）瀏覽查詢；②指定條件（牲畜編號、飼養員編號、出生時間、畜養時間、出欄時間）打印相關的數據統計報表；③支持規模不同的飼養場；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對生豬屠宰之後的管理操作。該部分在Windows系列的環境下運行，界面友好，便於操作，易學易用，而且功能強大、極易擴充。主要功能特徵有：①強調以衛生安全爲主的管理模式；②生豬出場之後，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，生產日期查詢，出場時間查詢等。
以上三個模塊既可以聯合起來，讓領導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飼養場管理模塊
（1）飼養場設定：①對飼養場進行編號，對應到各個不同的飼養場或個人；②對於大型的飼養場，可進行養豬棚的設定；③一個養豬棚又可以有多個豬圈。
(2)生豬基本信息的設定：①對生豬進行編號，詳細記錄牲畜來源、畜別、出生時間、畜養時間、出欄時間；②詳細記錄生豬的體貌特徵、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、生產日期和出廠日期等進行查詢。
6使用RFID技術會帶來的便利和優勢
系統的性能特點如下：
（1）感應式數據採集，操作更簡單、便捷。數據採集時，只需將採集器在巡檢點耳標附近輕輕一晃，即可讀出當前信息；
（2）獲得的數據和信息不能被破壞或修改；
（3）系統使用由無源存儲器的射頻芯片組成的全封閉感應信息鈕，具有全球唯一的ID碼，經久耐用，不可竄改或複製；
（4）一次性全封閉封裝成型，耐熱、抗凍、防水、防震、抗電磁波，能在惡劣的環境下正常工作；
（5）無須佈線，安裝簡易；
（6）簡單、方便的編碼設置，巡檢點的增減十分方便；
（7）無接觸式數據傳輸，從而無磨損；
（8）完整的軟件配套，使制定及修改複雜的多級管理系統變得非常簡單、方便。
RFID系統能夠在複雜的多步驟供應網絡中跟蹤產品供應情況，是理想的高效供應鏈管理解決方案，使衆多的行業受益非淺。RFID解決方案在簡化食品供應物流管理方面，能爲用戶帶來益處，範圍覆蓋從農場的家畜及新鮮農作物，到人們在餐館裏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鏈的高質量數據交流，讓食品行業實現兩個最重要的目標：①徹底實施源頭食品追蹤解決方案；②在食品供應鏈中提供完全透明度的能力。
RFID系統可提供食品鏈中食品與來源之間的可靠聯繫，確保到達超市貨架及餐館廚房的食品來源史是清晰的，並可追蹤到具體的動物或植物個體及農場。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“食品從哪裏來，中間處理環節是否完善”等問題，並給出詳盡、可靠的回答；可有效監控解決食品安全問題。
7結束語
這項被稱爲《RFID牲畜安全防疫信息管理系統》的解決方案，採用美國Ipico公司的硬件設備，配以自主開發的應用軟件。所有生豬的養殖場、加工廠、屠宰場等環節信息，都將被記錄在有關的RFID芯片和計算機信息系統內，通過鄉鎮一級的電腦終端、縣級數據中心和省級數據中心進行集中處理和上報。做到生產、銷售等各個環節信息的公開、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。
