RFID技術在畜牧業(yè)中的應用探析

劉秀敏，魏冬霞

(1.商丘職業(yè)技術學院，河南 商丘 476000；2.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院，江蘇 泰州 225300)

無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)，是一種非接觸式的目標自動識別技術和數(shù)據(jù)采集技術，位于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，可用它隨時隨地通過無線電訊號識別特定目標并獲取目標物體的相關信息[1]。近年來，順應國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的要求，RFID技術作為構建物聯(lián)網(wǎng)的核心關鍵技術，更是倍受人們的青睞。

1 RFID技術基于原理剖析

RFID利用電磁感應、無線電波(微波)進行非接觸式的雙向通訊，自動識別目標物體，獲取相關物體信息數(shù)據(jù)，RFID工作過程可以自動實現(xiàn)，不需要任何人工干預，也不受外界惡劣環(huán)境所限[2]。最基本的無線射頻識別系統(tǒng)由電子標簽、閱讀器和天線三個部分組成[3]。電子標簽由芯片和標簽天線組成，通常作為對目標物體的標識，通過電感偶合或電磁反向散射原理與讀寫器進行通信。閱讀器主要讀寫標簽信息，該設備作為數(shù)據(jù)采集終端可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，它既可以由工人手持操作，也可以固定在貨架、門廊等物體上；天線工作在標簽和讀寫器之間，主要傳播空間射頻信號。RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器在識別區(qū)域內定期的發(fā)送射頻信號，一旦當電子標簽進入識別區(qū)域，對于無源標簽而言，因受射頻信息激活而獲取能量，并將自身標簽攜帶的信息通過天線發(fā)送給閱讀器；對于有源標簽而言，它進入閱讀器識別區(qū)域內則會主動發(fā)送信息。 閱讀器接收電子標簽發(fā)射的信息，對信息進行讀、寫、停止等相應命令后，送至中央計算機數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)，再由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行后續(xù)處理[4]。RFID的工作原理如圖1所示[5]。

2 RFID技術應用優(yōu)勢

2.1 編碼唯一性

RFID的每個電子標簽都具有全球唯一的ID編號相對應，這個編號是在RFID電子標簽的制造過程中寫入到存儲器中的，而且不易復制，可以真正的實現(xiàn)一物一碼。

2.2 可實現(xiàn)無屏障閱讀

RFID電子標簽和閱讀器之間是通過無線方式進行雙向通信，可同時識別高速移動的目標物體，穿透障礙物實現(xiàn)無屏障閱讀和批量讀取目標物體。

2.3 數(shù)據(jù)存儲容量大

RFID技術可以實現(xiàn)非接觸性讀取數(shù)據(jù)，存儲容量大，并且有的RFID電子標簽同時具有可讀可寫功能。因此，其應用范圍非常廣泛，應用也很便捷，可以非常方便的應用到畜牧業(yè)中來。

2.4 安全性高

無線射頻識別的智能電子標簽可以粘貼在物體表面，也可以嵌入物體內部，芯片中攜帶大量的數(shù)據(jù)信息，也可以讀出和寫入產(chǎn)品信息，進行加密設置，因為RFID電子標簽的芯片是采用大規(guī)模集成電路技術設計的，可以進行加密設置，技術要求高，難度大，為造假者創(chuàng)造了難以逾越的障礙，從而保證數(shù)據(jù)信息不被改寫或偽造，保密性高。這也為畜牧產(chǎn)品的追根溯源提供了強有力的技術支持。

2.5 抗污性好

RFID技術的數(shù)據(jù)信息均存儲在電子芯片中，因此避免了電子標簽受到破壞，而芯片采用獨特的金屬材質制成，這決定了電子標簽可以抵抗很高的溫度，對油污和粉塵也有很強的抵抗力。在使用過程中不易被損壞，而且對人體沒有電磁污染。

3 RFID技術在畜禽業(yè)中的應用

3.1 實時環(huán)境控制和智能化信息采集

基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術為養(yǎng)殖場提供了便利條件，養(yǎng)殖場的環(huán)境狀況對畜禽生長至關重要，養(yǎng)殖場可通過光照、溫度、濕度、氣體傳感設備等收集畜禽場環(huán)境信息，再把收集到的信息通過藍牙、Wi-Fi、云平臺、4G等現(xiàn)代化的信息化技術傳送至服務器[6]，在系統(tǒng)中心，收集到的數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)庫內的標準數(shù)據(jù)信息分別進行比對，依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫精確的計算出養(yǎng)殖場養(yǎng)殖的各項環(huán)境數(shù)據(jù)指標，再發(fā)送到用戶端，利用光照強度控制器、溫度控制器等自動化的控制技術方式對養(yǎng)殖場生長環(huán)境進行科學準確的控制，為畜禽養(yǎng)殖提供適宜的生長環(huán)境，促進畜禽產(chǎn)品提質增效[7]。

3.2 畜禽個體識別和跟蹤管理

無線射頻識別技術可以實現(xiàn)非接觸式的目標物體的自動識別，讀取速度快，并且可以同時識別多個目標物。在畜禽場的畜禽身上或耳朵上裝上RFID電子標簽，這些標簽都記錄有相應的動物個體信息，一旦目標畜禽到達RFID閱讀器的識別區(qū)域，電子標簽被激活，閱讀器立刻讀取目標動物的相關數(shù)據(jù)信息，并進行目標識別，把識別出的信息傳送到RFID的中央信息系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)中心，從而完成對目標畜禽的識別和跟蹤。RFID可把畜禽出生產(chǎn)地信息、品種類別等信息存儲在電子標簽中，電子標簽中也可以登記上養(yǎng)殖場信息、畜禽出生產(chǎn)地信息、出欄日期等。對飼料生產(chǎn)廠商、飼料名稱、添加劑使用狀況也非常方便的進行記錄存儲，如果飼料有任何問題都可以及時進行查詢。養(yǎng)殖場可以通過后臺管理信息系統(tǒng)，有針對性的查詢畜禽的當前狀況，確保養(yǎng)殖場健康有序的運行。

3.3 畜禽育種監(jiān)測管理

畜禽的選種育種可通過RFID電子標簽的儲存信息進行篩選，通過RFID電子標簽記錄的信息，把攜帶不良基因的畜禽刪除備選之列，提高品種質量。在畜禽育種管理中，利用RFID技術能實現(xiàn)畜禽的信息化選種、育種，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)管理的科學性和有效性，也可從源頭上保證畜禽產(chǎn)品的安全可控性，同時，也為實驗教學和課堂教學提供了寶貴的試驗數(shù)據(jù)和原始資料。Chien等[8]設計了基于RFID的智能化監(jiān)測系統(tǒng)，以Arduino作為微控制單元，利用無線網(wǎng)絡Wi-Fi進行訪問控制，從而實現(xiàn)母雞個體產(chǎn)蛋過程的監(jiān)測。并通過傳感器獲取蛋雞的生產(chǎn)相關信息，如采食量、飲水量、排泄量、產(chǎn)蛋時間和產(chǎn)蛋重量等 ，實現(xiàn)了自然狀態(tài)下蛋雞生產(chǎn)數(shù)據(jù)的智能化采集和數(shù)據(jù)化處理，為養(yǎng)殖場提供了相關參考。

3.4 畜禽疾病防控防疫管理

RFID作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術，通過無線通信方式實現(xiàn)非接觸式的識別目標，從而獲取目標物體的相關數(shù)據(jù)信息，適合各種惡劣環(huán)境下工作，無須人工干預。在畜禽身上安裝無線射頻標簽，每一個電子標簽都具有唯一代碼，可以作為畜禽的電子身份識別碼，記錄畜禽的詳細信息，例如什么時間生病了進行了藥物治療，什么時間進行了免疫檢疫，什么時間進行了消毒檢測等，這些電子標簽都清楚的記錄著每頭牲畜的詳細信息，畜禽場管理人員和當?shù)匦竽莲F醫(yī)部門可以掌握牲畜的具體信息，以便有疫情發(fā)生時及時進行查詢和目標鎖定，聯(lián)系最近的獸醫(yī)站點進行緊急防疫和治療。

3.5 畜禽產(chǎn)品質量溯源管理

產(chǎn)品溯源指從供應鏈的末端到始端識別產(chǎn)品或產(chǎn)品成分來源的能力，也就是通過記錄或者相應標志來追溯農(nóng)產(chǎn)品的歷史、位置等信息的能力[9]。近年來，食品安全問題時有發(fā)生，嚴重的甚至引起社會恐慌。畜牧業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品是無法逆轉的，這些畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、儲運環(huán)節(jié)、乃至銷售環(huán)節(jié)，不排除出現(xiàn)安全問題的可能。在畜禽產(chǎn)品的供應鏈中，通過使用RFID技術，用電子標簽記錄和存儲畜禽產(chǎn)品的繁育喂養(yǎng)信息、出欄屠宰信息、流通加工信息、藥物殘留指標、檢疫檢測信息，建立畜禽產(chǎn)品的溯源信息管理系統(tǒng)，保障畜禽類產(chǎn)品供應鏈中的可追溯性，一旦有問題出現(xiàn)，可以迅速查出問題環(huán)節(jié)和部門，找出問題的原因和根源，有針對性的對不合格的畜禽產(chǎn)品進行召回或銷毀處理，避免不合格畜禽產(chǎn)品的社會流通，降低其對消費者的風險危害系數(shù)，提高畜禽產(chǎn)品的質量和社會食品安全。

3.6 RFID與GIS、GPS結合實現(xiàn)實時監(jiān)控管理

無線射頻識別技術與全球衛(wèi)星定位(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)相結合是畜牧獸醫(yī)應用的一個新趨勢。RFID技術通過電子標簽記錄了每個牲畜的具體信息，實現(xiàn)了獨有的數(shù)字身份，而基于GIS和GPS的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)則記錄了畜牧場分布位置、畜禽類別、獸醫(yī)站點等具體信息，當有重大疫病發(fā)生時，用戶可以通過信息系統(tǒng)查詢詳細信息，快速準確的鎖定疫情發(fā)生地，分析有何分布特征和傳染規(guī)律，動態(tài)搜索出相關管理部門的位置信息和通信方式，查找最近的獸醫(yī)管理站，及時分析疫情，在電子地圖上標記出發(fā)病動物的具體位置，動態(tài)追蹤傳染源。通過系統(tǒng)與手機的關聯(lián)，下載系統(tǒng)APP，還可以用手機隨時查看發(fā)病動物的移動軌跡，以便防疫人員及時做好檢查和預防工作，防止動物疫情的擴散。此外，還可以實行遠程醫(yī)療，進行遠程診斷服務，或者服務于畜牧獸醫(yī)專業(yè)教師的課題教學工作[10]。