基于物聯(lián)網的牲畜管理系統(tǒng)的構建

段春梅 張濤川

摘 要：基于物聯(lián)網的牲畜管理系統(tǒng)是以射頻識別技術、無線網絡技術為基礎的智能系統(tǒng)平臺。本文針對牲畜管理系統(tǒng)的不同終端的需求，設計該系統(tǒng)的PC端功能需求及智能手機客戶端功能需求，設計了系統(tǒng)的總體框架圖，詳細介紹了系統(tǒng)軟硬件的實現。

關鍵詞：物聯(lián)網；射頻識別；牲畜管理

中圖分類號：TP391 文獻標識號：A

Architecture of Livestock Management System based on the Internet of Things

DUAN Chunmei， ZHANG Taochuan

（Heyuan Polytechnic， Heyuan Guangdong 517000， China）

Abstract： Livestock management system is the intelligent system platform based on technology of Internet of things、technology of wireless network. According to the needs of livestock management system with different terminal， the functional requirements of client of PC and smartphone and the overall frame of the system are respectively designed in this paper. After that， the implementation of system hardware and software is detailedly introduced.

Keywords： Internet of Things； Radio Frequency Identification； Livestock Management

0 引 言

隨著國民對食品安全的高度關注，政府也相應出臺了各項政策規(guī)定，借此加強對食品安全的監(jiān)控力度。由于動物疫情的階段性爆發(fā)，在畜牧行業(yè)中，對于牲畜的飼養(yǎng)，屠宰、加工、運輸的監(jiān)控管理則日顯重要，基于此研究開發(fā)一個可以對牲畜進行動態(tài)識別和跟蹤管理的系統(tǒng)即具有了形勢緊迫性和現實必要性。本文將針對此展開如下研究。

1 物聯(lián)網技術

物聯(lián)網可以利用射頻技術、傳感器、激光掃描器、二維碼等信息傳感設備和技術，隨時隨地獲取相關物體或者過程的數據信息，利用云平臺提供的強大的計算能力，分析處理所獲取的信息數據，并通過互聯(lián)網、無線網絡或者通信網絡實時可靠地傳輸數據信息，實現信息化和智能化管理。

物聯(lián)網具備全面感知、數據可靠實時傳遞、智能控制、物物相息的特點；而與其相適應，物聯(lián)網的應用實現將會用到諸如傳感器、射頻識別、網絡通信、數據智能分析與處理等在內的多種熱點關鍵技術[1]。

2動物管理系統(tǒng)的功能設計

基于物聯(lián)網的牲畜管理系統(tǒng)根據終端設備的不同，分為PC端系統(tǒng)和智能手機端APP應用軟件，其中PC端牲畜管理系統(tǒng)包括牲畜識別、牲畜信息管理和系統(tǒng)管理三個分系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能結構則如圖1所示。

圖1牲畜管理系統(tǒng)PC客戶端功能結構圖

Fig.1 Functional structure diagram of livestock management system of PC

下面將對圖1中由左至右的各管理子系統(tǒng)的具體功能實現分別進行綜合性的闡述與解析。

首先，牲畜識別管理子系統(tǒng)通過將動物識別的電子標簽使用一定方式固定在動物身上，并且在飼養(yǎng)場的周圍配備安裝上RFID標簽固定讀寫器，同時再搭建無線網絡，當固定讀寫器讀取了動物身上的電子標簽信息后將會通過無線網絡及時將其傳遞給PC終端的牲畜管理系統(tǒng)平臺。通常，每個飼養(yǎng)場都會配置若干個RFID標簽手持式讀寫器，因為手持式讀寫器不受物理位置的限制，在對牲畜進行放養(yǎng)時則尤顯其重要突出作用。

其次，在牲畜信息管理子系統(tǒng)中，各組成分項的對應功能為：牲畜種類管理能夠對該平臺系統(tǒng)所有管理的牲畜進行詳細的分類，能夠更好地根據不同種類的特點管理牲畜；牲畜來源管理可以對牲畜的出生、購買來源及繁殖信息進行管理，能夠為以后信息查詢提供依據；牲畜生長過程管理可以記錄牲畜每個星期的生長發(fā)育指標、每天的飼養(yǎng)情況、牲畜生病過程的情況；牲畜防疫管理可以實現牲畜接受防疫的內容、時間、反應情況、結果、防疫單位等相關信息的存儲與顯示；牲畜信息跟蹤管理則提供牲畜出售、屠殺、運輸、最終去處的信息跟蹤查詢；飼養(yǎng)場及飼養(yǎng)員管理將用于記錄飼養(yǎng)場的信息、相關飼養(yǎng)員的信息，牲畜與飼養(yǎng)員的關系、飼養(yǎng)場的工作過程管理以及飼養(yǎng)員工作日志記錄[2-4]。

最后，系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設計包含了系統(tǒng)備份、維護功能、用戶管理模塊和數據處理模塊。其中，用戶管理設置了管理員用戶和普通用戶的權限。

至此，在對PC端系統(tǒng)進行功能綜述后，研究中又對智能手機端APP應用軟件給出對應的功能概述。智能手機端APP應用軟件包括個人信息管理、二維碼掃描功能、牲畜信息管理功能和系統(tǒng)管理功能，具體來說，即可以通過智能手機或者平板電腦的APP應用的二維碼掃描功能掃描牲畜身上的二維碼信息，獲取牲畜的相關信息，再通過牲畜信息管理功能就可查看牲畜的基本屬性、生長過程信息、防疫信息及跟蹤牲畜流通的相關信息，其功能需求如圖2所示。

圖2 智能手機端功能結構圖

Fig.2 Functional structure diagram of smartphone

3 系統(tǒng)的軟硬件的實現

3.1 硬件的實現

（1）系統(tǒng)的用戶終端是PC機、智能手機或是平板電腦。

（2）可以安裝在牲畜身上的超高頻電子標簽和二維碼標簽。一般采取耳標式，即在牲畜耳朵上釘入專屬于某一個牲畜的電子標簽，該標簽會記載相關牲畜的所有信息。

（3）配備一定數量的無線RFID標簽手持式讀寫器和若干個安裝在飼養(yǎng)場內的RFID標簽固定讀寫器，用來識別跟蹤牲畜的電子標簽耳標[5]。

（4）搭建計算機網絡環(huán)境需要用到的有關的硬件設備。包括無線路由、網卡、網線、交換機、服務器等，這些網絡設備要具備高容錯性能。并且，網絡設計還要保證其實用性、可靠性、安全性以及適用性。為了實現RFID標簽讀寫器和無線傳感器網絡的綜合優(yōu)化配置，網絡設計采取了異構性網絡拓撲結構，能夠保證系統(tǒng)的實時性，具體的網絡拓撲結構如圖3所示。

圖3 網絡拓撲結構圖

Fig.3 Network topology graph

3.2軟件的實現

系統(tǒng)的用戶控制終端軟件分為兩種，一種是電腦上安裝的基于J2EE開發(fā)的應用軟件，采用的是SSH框架開發(fā)的基于B/S的MVC模式的Web應用軟件。另外一種則是智能手機及平板電腦上的APP應用軟件，該應用軟件是基于安卓Android系統(tǒng)設計研發(fā)的，能夠更方便、有效地滿足用戶對牲畜管理的實際需求。

所有的電子標簽的牲畜信息全部存儲在后臺數據庫當中，同時數據庫也存儲了牲畜跟蹤的所有數據信息及相關飼養(yǎng)場及飼養(yǎng)員的對應數據信息。而不同的終端系統(tǒng)及應用軟件將共享該統(tǒng)一的數據庫，目的即是為了保證數據的完整性、安全性、可靠性。

牲畜管理系統(tǒng)軟件的牲畜識別管理子系統(tǒng)可以將采集的信息存儲到服務器的數據庫當中，從而對采集數據進行分析、統(tǒng)計和處理。飼養(yǎng)員可以通過閱讀器讀取電子標簽的信息，并將信息通過電腦USB接口或者無線網絡傳輸到軟件平臺，存儲到數據庫當中，實現對牲畜信息數據的計算機管理。研究系統(tǒng)的總體框架如圖4所示[4]。

圖4 牲畜管理系統(tǒng)框架圖

Fig.4 Architecture diagram of livestock management system

4 結束語

基于物聯(lián)網技術建設的牲畜管理系統(tǒng)采用了射頻識別技術、無線網絡技術等關鍵策略研究實現了對牲畜的智能化管理，該系統(tǒng)廣泛應用于畜牧業(yè)中，將會對我國加強牲畜產品質量安全檢測和管理起到顯著可觀的促進作用。

參考文獻：

[1]張應福.物聯(lián)網技術與應用[J].通信與信息技術，2010（1）：51-53.

[2]文漢云，金升藻.基于RFID技術的動物識別與跟蹤管理系統(tǒng)研究[J]. 計算機系統(tǒng)應用，2006，15（3）：73-75.

[3]高吉，陳文賢，唐榮年.基于RFID的畜牧生產管理系統(tǒng)[J].農機化研究，2013（1）：197-200.

[4]許博，高樹東.無線動物識別和跟蹤管理系統(tǒng)的設計[J]. 世界電子元器件，2009（3）：90-91.

[5]張海峰，沈媛萍.RFID技術在動物識別與跟蹤管理中的應用[J]. 青海畜牧獸醫(yī)，2012（3）：36-38.