无线射频识别技术应用于规模化奶牛场

    射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

    从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。

    1 RFID在现代化奶牛场中的应用

    信息与自动化的现代管理技术在畜牧业发展中的地位越来越重要，基于无线射频原理的奶牛自动识别系统，是现代化奶牛场管理 中不可或缺的一部分。无线射频识别技术（RFID）是一种非接触式的标签识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，并获取相关数据，可进行无线读写 。

    目前，国内应用成功的是近距离的RFID系统，识别范围仅在20～30era以内，而物流或现代化动物识别管理中往往需要在数十厘米甚至数米的距离范围内读取数据，RFID在超高频段（UHF）的读写距离可达1m以上。我国在超高频段的研究和应用目前还处于起步阶段，也还没有自己的标准，发达国家早已形成了统一的标准和成熟的体系 。

    我国规模的UHF RFID行业应用是铁路车号自动识别系统，识别距离可达6m 。因此，应以国际ISO／IEC和EPCglobal相关标准为基础，结合我国实际情况制定适合自己的标准，同时借鉴国内外现有经验，推进RFID在我国相关行业中的应用。

    系统采用超高频读写器模块S1871作为无线射频部分。LPC2214作为系统的主控制芯片，辅之于显示及外部接口等电路搭建系统的硬件平台，在txCLinux实时操作系统下，采用C语言完成系统的软件部分设计，同时采用SQL Sever2000作为系统数据库服务器软件，旨在搭建一个能应用于奶牛场快速准确识别奶牛信息的RFID系统，识别系统符合国际标准ISO18000—6C和EPC C1 Gen2。

    1.1 个体电子档案

    区别于传统的奶牛卡片和纸制档案，针对奶牛设计的电子标识中存储了奶牛的各种基本信息，并有一个严格按国际标准化组织（1SO）编码标准编制的16位号码，当奶牛初生时电子标识就被固定于动物体上，电子标识性使用、统一编号、号码。从此亥4起该电子标识就将陪伴其一生，从而做到，实现100 的一畜一标。电子标识通常设计并封装成注射植入型、耳挂型、瘤胃型和脚环型等多种形式。在实际应用中，通过配套软件管理程序，还可以将各种动态资料对应储存，并实时更新，形成奶牛个体的动态数据库。

    1.2 实时监控与数据采集

    应用无线射频技术，可以对奶牛群体进行实时的状态监控，并及时准确的采集电子标识记录下的各种数据信息。无线射频系统可以动态识别、记录牛只的体重、采食量、运动量等数据，结合各养殖模块其它传感器传输记录牛只体况、牛场环境温度、湿度，在计算机终端对牛只状况进行动态监控，一旦系统采集的数据超出计算机中设定健康预警界限，管理系统均能自动识别出来，并及时地反馈，为管理者判断牛只的生理状态，调整饲料结构和供给数量，制定处理方案提供参考数据。

    1.3 搭载模块进行辅助饲养管理

    无线射频系统可以作为信息平台搭载诸多辅助饲养模块。通过电子标识上的运动计步器记载奶牛的运动量，结合数据库中的累计数据和标准参数判断奶牛的缝康状况和发情鉴定；搭载精密喂养模块，对处于不同生长阶段、当日奶产量不同的奶牛，在计算机系统中综合训‘算出的精料补给量，反馈给精密饲养系统进行精密补料，以达到不同奶牛个体不同饲养的目的；搭载牛奶分析检测模块，可以对每头产奶牛的牛奶产量、产奶效率、牛奶成分等数据进行监测分析并记录比对，及时掌握奶牛的乳房健康状态，饲料配方是否科学完善；搭载挤奶站台监控模块，可以记录进入挤奶厅的每个班次，每头奶牛的挤奶时间，挤奶状态，设备状态，管理者可以从中发现挤奶工人在挤奶过程中的规范性与熟练程度，挤奶丁人也可以在挤奶过程中将发现的问题用预先设定的数字语言输入系统反馈给管理者。

    1.4 跟踪溯源防控疫病

    利用RFID的性，管理者可以对奶牛场中每头奶牛的流动过程进行密切跟踪监控，一旦发现传染性疫病，可迅速发现源头并及时隔离相应个体和接触群体，减少疫病扩大的可能。同时利用该系统的网络平台，可以在时问为政府职能部门和相关科研部门提供及时、准确、详细的参考资料。该系统同时也可以作为政府政策性补贴，奶牛保险业务等工作的跟踪鉴定依据。

    2 RFID在奶牛场应用中暴露的问题

    2.1 奶牛电子标识的成本居高不下

    价格是影响RFID大规模应用的个重要因素，RFID的价格特别是其电子标签的价格，决定了RFID在规模化奶牛场中能否普遍应用。

    2.1.1 RFID配套设备的价格昂贵

    其先进性和复杂性决定了安装配置必须由人员进行，这成为其普及的个障碍。

    2.1.2 标签价格较高

    很难做到每头奶牛都有RFID标签，无法实现大规模应用。RFID业界普遍有“5美分标签”之说，认为在RFII）标签的单价降到5美分之前，不可能存许多领域特别是日用消费品领域获得普及，“5美分标签”是RFID能否获得成功的关键因素之一。 。

    2.2 识别系统的环境要求相对严格

    目前，国外一些畜牧业发达的国家和地区如欧盟、北美和澳大利亚等在这方面已有较多的研究，将中低频段应用于奶牛的识别系统中，识读距离达1 m左右。但是这样的识读距离对于大规模随意活动的牛体来说是远远不够的，需要更远的距离才能达到实时、准确的监测奶牛的目的 ;另外多目标识别中的冲突问题也是急需解决的问题。国内在乳牛场实时监控方面也进行了积极的探索。应用无线射频技术，建立了比较完善的奶牛自动识别系统，但在识读距离方面还没有达到大规模奶牛养殖场的需要。因此，远距离识读对实现奶牛的可溯源性及可控性管理是十分必要的。

    2.3 无线射频系统对操作者的要求较高

    RFID系统以计算机为平台T具发挥作用，这就要求使用者能够熟练的完成计算机操作，管理软件的应用和开发，电子芯片和管理系统间链接安装等T作。但我国的奶牛养殖管理行业，从业人员的基本素质相对较低，大规模奶牛养殖场的现代化程度不高，所以使用者的操作水平也成为制约系统发挥功能的一个重要因素。

    3 结语

    我国是一个畜产品的生产大国和消费大国，但非畜牧业强国，将无线射频技术应用在奶牛产业上还处于尝试摸索阶段，以该技术为基础的牲畜自动化精密喂养技术、疫病诊断和控制系统以及性能测定系统等管理系统尚未在畜牧业生产中得到较广泛的运用。中国加入WTO后，面临着与国际惯例和通行做法接轨的问题，电子标识技术在畜牧业中的应用也在其列。发展以RFID技术为基础的数字化精细养殖既是体现和实现我国畜牧业规范化、标准化和现代化的需要，也是缩短与其他国家之间差距的必然要求。

  

参考文献:

[1]. 6m  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/6m+_2278549.html.
[2]. LPC2214 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/LPC2214_454564.html.