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農業與畜牧業的應用

2016-04-13 15:12:18 北京中農互聯信息技術有限公司 點擊數:

(一)RFID射頻識別

它是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。具有數據儲存量大,可讀寫,穿透力強,讀寫距離遠,讀取速率快,使用壽命長,環境適應性好等特點,它還是唯一可以實現多目標識別的自動識別技術。

RFID系統是由閱讀器(Reader)、電子標簽(Tag)和天線(Antenna)組成。它的工作方式是把電子標簽附在被識別物體的表面或內部,當被識別物體進入閱讀器的識別范時,閱讀器自動以無接觸的方式讀取電子標簽中對物體的識別數據,從而實現自動識別物體或自動收集物體信息數據的功能。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。

(二)RFID在農業中的應用

大棚監控及智能控制

1.概述

水稻育秧大棚監控及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器,對農作物溫室內的溫度,濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環境參數進行實時采集,自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。同時在溫室現場布置攝像頭等監控設備,實時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G手機,隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據和控制遠程智能調節指定設備。

2、系統架構設計

(1)總體架構

系統的總體架構分為傳感信息采集、視頻監控、智能分析和遠程控制四部分。

數據采集系統:主要負責溫室內部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。數據傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據傳輸方式的不同,溫室現場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊將傳感器的數值傳送到zigBee節點上;有線版采用電纜方式將數據傳送到Rs485節點上。無線版具有部署靈活,擴展方便等優點;有線版具有高速部署,數據穩定等優點。

視頻采集系統。該系統采用高精度網絡攝像機,系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關標準。

控制系統。該系統主要由控制設備和相應的繼電器控制電路組成,通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備,包括:噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風機等空氣調節系統等。

無線傳輸系統。該系統主要將設備采集到的數據,通過3G網絡傳送到服務器上,在傳輸協議上支持IPv4現網協議及下一代互聯網IPv6協議。

數據處理系統。該系統負責對采集的數據進行存儲和信息處理,為用戶提供分析和決策依據,用戶可隨時隨地通過電腦和手機等終端進行查詢。

本系統是采用最先進的ZigBee無線傳輸技術。在糧庫的不同地方分置溫濕度傳感器,溫濕度傳感器是采用無線傳輸,將現場測量到的數據通過無線電磁波,傳送給糧庫內的讀寫器,讀寫器再通過無線中繼器,將數據無線傳輸給電腦,電腦將接受到的數據存儲,并與系統設定的標準值比較。若現場值超出標準值,系統會報警告知管理人員,并會自動的控制風機等設備作降溫處理。

流程介紹

當在糧庫中,安放好標簽后,標簽會時時采集糧庫中的溫濕度信息;并自動的將數據發送給讀寫器;讀寫器并將數據通過串口或網口,傳輸給電腦;電腦將接受到的數據存儲并比較,系統會掉出設置的標準值,與采集到的現場數據做比較;當現場的溫濕度高于標準值時,電腦則通過其I/O控制口,控制現場的風機啟動降溫;在此同時電腦會時時通過傳感器的信號,監控糧倉內的溫濕度,知道達到設定值。

實例:

每只溫濕度傳感器都帶有一個ID號,而此ID號是有24位的字母、數字組成,可以實現無限的序號組合,即可實現全球唯一ID號;

每只標簽的ID號與其所在的位置是相對應的,這個可以在系統建數據庫時,位置綁定在該ID號的信息中。即當系統讀取到序號為“1234567”的ID號時,系統即會知道該標簽是處于:第6號倉的,第3只溫濕度標簽,具體位置是:高6.5米;距離A面墻3.2米;距離B面墻6.2米;如該標簽測量的溫度較高時,系統就會知道具體的位置,方便調整。

當標簽測量到現場的數據后,即會利用自身內置電源,激活單片機中的無線收發模塊,將數據無線發出,傳輸距離可最長達1000米;標簽的發送距離可以根據現場的具體距離調制,可做到10~1000米間調整。 同時標簽利用電磁波傳送,具有較強的穿透力,即便將標簽植入糧食內,同樣可以準確讀取。

標簽將數據傳送到讀寫器,讀寫器通過解調過來的數據,并通過串口485總線傳送給電腦。讀寫器掛式的安裝到糧倉外部,在通過線纜傳送給電腦數據。這樣可以為空間有限的糧倉節省空間,同時避免倉內繁瑣布線的問題。

(三)RFID畜牧業中的應用

1.為牛安裝電子身份證

基于RFID的牛類養殖與追蹤中的第一步就是在牛身上安裝電子身份證,為每頭牛建立一個永久性的數碼檔案,唯一標識每頭牛的屬性。動物安裝電子標簽的基本方法包括有:頸圈式、耳標式、可注射式和藥丸式電子標簽。

2基于RFID 的養牛場管理系統

將牲畜信息寫入芯片中,包括:牲畜主人-畜主姓名、性別、畜別、特征、是否免疫、疫苗種類、生產廠家、生產批號、接種方法、接種劑量、免疫數量以及免疫員姓名等內容,畜主需要一臺手持式數據采集器及可以獲取牲畜相關信息。按照中國農業部規定牛只編碼格式為:2-××××××(縣級行政區域代碼)-××××××××(標識順序號)。其他國家要按照當地的編號進行修改。

具體操作流程為:在對畜牧的日常管理中,畜主只需要攜帶一臺無線手持終端,識讀所要跟著的牲畜耳標,該牲畜的相關信息就可手持式終端上顯示出來。畜主可以感覺此信息對其日常飲食、病史、生育史、免疫記錄等進行相應的處理。快捷方便,節省大量的時間。不必在翻查原始的收購編制檔案卡片。同時可以將數據傳輸之后臺計算機中,在后臺計算機中建立牲畜檔案。通過計算機專業記錄每頭牲畜的詳細信息。不必為記錄模糊不清或檔案卡片丟失而苦惱。與此同時部門及相關領導通過網絡即時查閱任意牧場、欄、牲畜的情況,實現信息透明化。

3基于RFID的奶牛精密喂養子系統

精細養殖數字化以數據庫系統為基礎,在分布式網絡環境中實現各業務單元用戶對數據的獲取與更新、數據的存儲與管理、信息的提取與分析,通過數字農業基礎數據倉庫機制形成基礎數據的共享與信息挖掘。將精細養殖專家知識和經驗抽象,建立數據模型用于指導奶牛養殖,利用在養殖實踐中形成的反饋對模型進行調整。

奶牛精細養殖數字系統的邏輯結構劃分為數據層、服務層、應用層3 層體系結構。數據層由數字農業基礎數據倉庫(包括元數據庫、影像數據庫、綜合飼料養分數據庫)、傳感器信息庫(包括無線射頻傳感數據、視頻監控數據等)、專家模型庫等數據庫群組成。服務層由數字農業精細養殖支撐平臺和信息共享、交換平臺構成,包括計算機網絡系統、通信系統、監控系統、顯示系統和操作系統等。應用層主要包括各種應用系統,作為客戶端調用數據庫服務器信息和服務。

4基于RFID 的肉類追蹤系統

RFID技術可以應用于畜牧業食品生產的全過程,包括飼養、防疫滅菌、產品加工、食品流通等各個環節,全面引入標準化的技術規程和質量監管措施,建立“從農場到餐桌”的食品供應鏈跟蹤與可追溯體系。

(1). 政府牽頭,建設肉類食品監管平臺,實現供應鏈各環節關聯企業和部門的信息接入和共享,實現從生產源頭到零售環節的端到端監控。

(2). 牛只養殖環節,通過RFID 技術和配套輔助手段實現其全程飼養跟蹤,實現和后端的畜牧生產管理系統集成,并實現和行業主管部門的生畜檢疫檢驗系統對接,同時,相關信息輸入肉類食品監管平臺。

(3). 牛肉運輸環節,通過RFID 技術和配套輔助手段在不同運輸節點上部署道口監控系統,實現對整個運輸過程的監控,并提供生豬檢疫檢驗和運輸消毒等活動,同時,相關信息輸入肉類食品監管平臺。

(4). 牛只屠宰環節,通過RFID 技術和配套輔助手段實現對牛只的健康狀況核實和確認,集成屠宰場后端管理系統,同時,相關信息輸入肉類食品監管平臺。

(5). 牛肉加工環節,通過RFID 技術,配合條碼技術實現牛只信息和牛肉信息之間的關聯,同時,相關信息輸入肉類食品監管平臺。

(6). 牛肉批發、零售環節,通過RFID 技術加速物流環節的效率,通過條碼技術追溯其源頭的信息,強化其市場交易管理,同時,同時,相關信息輸入肉類食品監管平臺。

(四)RFID優勢

電子標識管理在歐美已使用數年,并已成為技術的展示。除了企業內部在飼養的自動配給和產量統計方面的應用之外,還可用于動物標識、疫病監控、質量控制及追蹤動物的品種等方面。RFID技術在畜牧行業的優勢主要有以下幾點:

接觸自動識讀,數據采集方法實時有效

是利用非接觸的射頻識別方式,將安置于動物耳垂或體內的電子標識內的數據進行采集并進行系統管理,是掌握動物的健康狀況和控制動物疫情發生的極為有效的管理方法。

防水,可以應用于動物機體

采用低頻標簽,可以穿透水和動物機體,對水和金屬不敏感,不論標簽是安放在動物體內還是安放在牛耳朵上,都可以方便快捷的進行識讀。

號碼唯一,不易偽造,便于管理

當動物初生時電子標識就被安置于動物耳垂或體內,電子標識一次性使用、統一編號、號碼唯一。通過對奶牛個體的可追蹤管理,進行精密喂養,提高料奶比;同時進行健康預警和牛奶品質監控,提高優質奶產量,以大大增加企業的經濟效益。

與信息技術結合,有利于跟蹤管理

通過配套軟件管理程序,對其生長的周期進行全程監控。如是否在無污染的自然環境中放養,水土、空氣等指數是否達標,獸藥和添加劑的使用情況,飼料是否受到過農藥或殘留添加劑的污染等,并記錄它在不同時期在何牧場進行放養,以及其防疫情況、健康狀況等重要信息。當食品動物達到出欄標準時,屠宰場將嚴格查閱該動物的“ 品質檔案”,只有通過嚴格的檢查后方可進行宰殺,并將該“ 檔案” 存檔,以備今后進行“品質追溯”。

(五)總結

發展以RFID技術為基礎的信息化農業和精細養殖既是體現和實現我國農業和畜牧業規范化、標準化和現代化的需要,也是縮短與其他國家之間差距的必然要求。這一系統已成功應用于國內多個示范基地,現已卓有成效,RFID未來在更多的領域將發揮更大的作用。

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