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大型豬場基于RFID的信息平臺研究與應用
作者:祝勝林 黃顯會 張守全
來源:RFID世界網(wǎng)
日期:2007-06-20 23:12:52
摘要:大型豬場由于缺乏統(tǒng)一的信息平臺而造成部門之間難以共享數(shù)據(jù),從而影響了企業(yè)的管理效率。RFID技術可以應用于生豬的個體標識,在養(yǎng)豬業(yè)具有較好的應用前景?;赗FID的信息平臺能夠實現(xiàn)各個部門之間數(shù)據(jù)和業(yè)務的共享,可以給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
大型豬場各個部門之間普遍存在業(yè)務條塊分割造成數(shù)據(jù)難以共享的問題,極大地影響了企業(yè)的信息化管理水平,因此,非常有必要建立一個各個部門可以相互共享數(shù)據(jù)和業(yè)務的信息化平臺。另外,問題豬和問題豬肉事件不斷曝光,普通百姓對“放心豬肉”或“無公害豬肉”的呼聲、“綠色貿(mào)易壁壘”對生豬出口的影響以及疫情防控與監(jiān)管的需要等要求對生豬飼養(yǎng)實行全程跟蹤與追溯,而如果沒有統(tǒng)一的信息平臺是難以實現(xiàn)的。傳統(tǒng)耳標編碼的識別只能靠肉眼讀出,速度慢,容
易出錯;而無線射頻識別(radio frequency identification,RFID)使用無線射頻技術,在開放系統(tǒng)環(huán)境中進行對象識別,不需物理接觸,基于RFID做成的電子耳標可以方便地實現(xiàn)生豬個體的標識,容易實現(xiàn)半自動或全自動識別⋯1。本文介紹了大型豬場基于RFID的信息平臺及其應用。
1 RFID技術及其在畜牧業(yè)中的應用
RFID技術起源于第二次世界大戰(zhàn)并已經(jīng)發(fā)展了幾十年了,由于芯片技術提高、成本急劇下降和功能不斷增強,近年來,RFID技術已經(jīng)廣泛地應用于各行各
業(yè),如零售業(yè)、制造業(yè)和物流業(yè)等,在畜牧業(yè)中也有較好的應用。
1.1 RFID技術
基本的RFID系統(tǒng)由RFID標簽、RFID讀寫器及后臺數(shù)據(jù)庫等3部分組成_2l 2。(1)RFID標簽:由芯片與天線組成,具有唯一的電子編碼,有一定的信息存儲容 量,附在物體上以標識目標對象。根據(jù)不同的射頻信號發(fā)射方式可以分為主動式(有源)標簽和被動式 (無源)標簽。前者可以主動地向讀寫器發(fā)送射頻信號;后者接收到讀寫器發(fā)出的電磁波信號后,將部分電磁能量轉化為供自己工作的能量。(2)RFID讀寫器:控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號并接受標簽的應答,對標簽對象標識信息進行解碼,將對象標識信息連同標簽上其他有關信息傳輸?shù)胶笈_主機以供處理。(3)后臺數(shù)據(jù)庫:存放標簽的基本信息和企業(yè)應用相關的數(shù)據(jù)。
1.2 RFID技術在畜牧業(yè)中的應用
國際標準ISO 11784和ISO 11785規(guī)定了用RFID識別動物的代碼結構和技術準則,ISO 11784規(guī)定動物識別代碼總共由64位(8個字節(jié))組成,ISO11785則規(guī)定了電子標簽數(shù)據(jù)的傳輸方法以及讀寫器的規(guī)范。動物電子標簽基本包括頸圈式、耳標式、可注射式和藥丸式4種。在國外,RFID電子標簽已經(jīng)成功用于動物的識別與跟蹤。在我國,RFID在畜牧業(yè)中的應用也逐漸被推廣,應用前景樂觀,如奶牛現(xiàn)代化飼養(yǎng)管理及防疫中應用RFID電子標簽實現(xiàn)了對奶牛個體的標識,電子標簽具有如下作用:(1)為每頭奶牛建立一個永久性的電子檔案;(2)架起信息化管理平臺與奶牛個體之間的橋梁;(3)實現(xiàn)對奶牛個體的自動監(jiān)控;(4)依據(jù)奶牛個體體況實現(xiàn)精細飼養(yǎng)。在肉豬生產(chǎn)中應用RFID技術可實現(xiàn)安全豬肉全程可跟蹤,在育種方面也可應用RFID技術,如母豬多功能自動飼喂系統(tǒng)和種豬性能測定自動化系統(tǒng)。但是基于RFID的養(yǎng)豬信息化平臺研究與應用還比較少。
2 基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺研究
在大型養(yǎng)豬場,應用計算機進行管理已經(jīng)比較普 遍,但多數(shù)部門的計算機管理系統(tǒng)是基于部門需要進行開發(fā)的,企業(yè)業(yè)務數(shù)據(jù)難以共享,如果重復輸入數(shù)據(jù)則影響了工作效率且難免出現(xiàn)錯誤,因此需要對養(yǎng)豬信息平臺進行研究。
2.1 信息平臺建設步驟
由于對現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng)進行了一定的投資且人員能夠較好地操作,因此信息平臺采用如下步驟進行建設:第一,全面評估現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng),明確數(shù)據(jù)來源與流程;第二,建立中心業(yè)務數(shù)據(jù)庫,對不同人員進行合理授權;第三,構建連接各個部門的網(wǎng)絡基礎設施;第四,對生豬個體進行電子標識,建立數(shù)據(jù)采集與記錄業(yè)務數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與記錄數(shù)據(jù)庫和中心業(yè)務數(shù)據(jù)庫無縫連接。信息平臺的建設需要一個過程:評估一建設一評測一培訓一使用和維護。
2.2 信息平臺建設目標
信息平臺的研究總體目標是要能夠整合已有的業(yè)務系統(tǒng),并能夠支持新的業(yè)務流程和功能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。具體目標包括:
2.2.1 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和記錄半自動化或全自動化
每頭豬掛有電子耳標(無源RFID標簽),飼養(yǎng)員手持讀寫器將喂料、喂藥、轉群和檢疫等信息記錄到電子耳標中或讀取電子耳標中的數(shù)據(jù),這是一種半自動化方式;有些測定需要全自動化方式,如母豬發(fā)情識別需要自動記錄母豬訪問公豬的次數(shù)、日期和時間。
2.2.2 建立完善的生豬個體標識檔案,實現(xiàn)生豬飼養(yǎng)
和免疫的全程跟蹤與追溯每頭豬的電子耳標具有唯一的電子編碼,能夠存儲信息,可以記錄生豬個體生長過程中的關鍵數(shù)據(jù),建立完善的個體檔案。在決定生
豬能否出欄銷售時,只需要讀取電子耳標中的數(shù)據(jù),防止生豬在休藥期內出欄,杜絕源頭污染,實現(xiàn)全程跟蹤與追溯。
2.2.3 實現(xiàn)種豬性能測定自動化,依據(jù)個體體況精細
飼養(yǎng)當掛有電子耳標的種豬進入自動給料站時,讀寫器自動讀取其電子耳標編碼,稱重傳感器獲得種豬的空腹體重、采食量和采食持續(xù)時間。將獲得的個體體況數(shù)據(jù)傳送到后臺計算機進行處理,處理后的數(shù)據(jù)作為評估預測模型的參數(shù),優(yōu)化日糧飼養(yǎng)方案,實現(xiàn)種豬的精細飼養(yǎng)。
2.3 基于RFID的信息平臺框架
以RFID技術為手段,以計算機局域網(wǎng)技術和數(shù)據(jù)庫技術為支撐,構建大型豬場的業(yè)務信息平臺框架(圖1),可以分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(邏輯)層和應用層。
(1)數(shù)據(jù)層:從統(tǒng)一全局和數(shù)據(jù)共享的角度進行規(guī)劃,包括字典庫,業(yè)務數(shù)據(jù)庫和模型庫,可以集中存放也可以分布式存儲。該層為上層業(yè)務提供數(shù)據(jù)和存儲空間,實現(xiàn)業(yè)務的透明存儲。
(2)業(yè)務層:包括各種業(yè)務
邏輯的中間件,實現(xiàn)業(yè)務的規(guī)范化和封裝,方便應用層進行調用或組裝。
(3)應用層:是在同一數(shù)據(jù)層和業(yè)務
邏輯層的基礎上實現(xiàn)的管理系統(tǒng),每個管理系統(tǒng)都有相應的部門分管,而系統(tǒng)與系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)層進行聯(lián)系,無需重復輸入。
3 基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺應用效益分析
3.1 經(jīng)濟效益
一方面是產(chǎn)品質量的提高直接帶來的經(jīng)濟效益。安全豬肉生產(chǎn)的全程跟蹤和追溯可提高產(chǎn)品的附加值,“放心豬肉”每千克價格一般比普通豬肉高幾元,基于豬個體體況的精細化養(yǎng)殖提高了生豬的品質,尤其 在出口方面,高品質的生豬同一般品質的豬相比,每頭售價要高幾十元。另一方面是節(jié)省生產(chǎn)成本間接帶來的經(jīng)濟效益。基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺應用可以減少人手,節(jié)省人工工資;通過對生豬個體的監(jiān)測和精細飼養(yǎng)可以節(jié)省飼料,降低生產(chǎn)成本;打破部門條塊分割,實現(xiàn)信息共享,完善監(jiān)控手段,減少隱性成本。
3.2 社會效益
大型豬場應用基于RFID的信息平臺進行管理,以信息化帶動傳統(tǒng)養(yǎng)豬企業(yè)的改造,可以帶來如下的社會效益:
(1)提高從業(yè)人員的信息素養(yǎng)和管理水平。
雖然養(yǎng)豬企業(yè)使用了計算機進行管理,但應用的水平比較低,而理解和使用信息平臺需要更高的信息素養(yǎng)
和全局的管理觀念。
(2)提高消費者的信心。
食品安全已經(jīng)成了普通百姓關注的焦點,在豬肉生產(chǎn)中存在的各種問題極大地挫傷了消費者的信心,為此必須實現(xiàn)對生豬飼養(yǎng)的全程跟蹤和問題豬肉的可追溯。
(3) 信息化平臺的建設具有較好的示范效益。
我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平比較低,如何進行傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)改造,光說不行,需要有好的示范。大型豬場一般采用企業(yè)化管理,類似工廠化生產(chǎn),比較容易進行信息化改造。隨著經(jīng)濟全球化,精細農(nóng)業(yè)、精細養(yǎng)殖時代的到來,通過示范加速產(chǎn)業(yè)改造具有較好的社會效益。
4 結語
由于整個養(yǎng)豬業(yè)開始進入微利時代,傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè)已經(jīng)難以適應未來的發(fā)展,以信息化改造傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè),通過集約化、工廠化和精細養(yǎng)殖可實現(xiàn)規(guī)模效應,節(jié)約養(yǎng)豬成本。大型豬場根據(jù)工作性質的差異劃分不同的部門,為了提高各個部門之間的協(xié)調和數(shù)據(jù)共享,建立一個統(tǒng)一的信息平臺十分必要。
易出錯;而無線射頻識別(radio frequency identification,RFID)使用無線射頻技術,在開放系統(tǒng)環(huán)境中進行對象識別,不需物理接觸,基于RFID做成的電子耳標可以方便地實現(xiàn)生豬個體的標識,容易實現(xiàn)半自動或全自動識別⋯1。本文介紹了大型豬場基于RFID的信息平臺及其應用。
1 RFID技術及其在畜牧業(yè)中的應用
RFID技術起源于第二次世界大戰(zhàn)并已經(jīng)發(fā)展了幾十年了,由于芯片技術提高、成本急劇下降和功能不斷增強,近年來,RFID技術已經(jīng)廣泛地應用于各行各
業(yè),如零售業(yè)、制造業(yè)和物流業(yè)等,在畜牧業(yè)中也有較好的應用。
1.1 RFID技術
基本的RFID系統(tǒng)由RFID標簽、RFID讀寫器及后臺數(shù)據(jù)庫等3部分組成_2l 2。(1)RFID標簽:由芯片與天線組成,具有唯一的電子編碼,有一定的信息存儲容 量,附在物體上以標識目標對象。根據(jù)不同的射頻信號發(fā)射方式可以分為主動式(有源)標簽和被動式 (無源)標簽。前者可以主動地向讀寫器發(fā)送射頻信號;后者接收到讀寫器發(fā)出的電磁波信號后,將部分電磁能量轉化為供自己工作的能量。(2)RFID讀寫器:控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號并接受標簽的應答,對標簽對象標識信息進行解碼,將對象標識信息連同標簽上其他有關信息傳輸?shù)胶笈_主機以供處理。(3)后臺數(shù)據(jù)庫:存放標簽的基本信息和企業(yè)應用相關的數(shù)據(jù)。
1.2 RFID技術在畜牧業(yè)中的應用
國際標準ISO 11784和ISO 11785規(guī)定了用RFID識別動物的代碼結構和技術準則,ISO 11784規(guī)定動物識別代碼總共由64位(8個字節(jié))組成,ISO11785則規(guī)定了電子標簽數(shù)據(jù)的傳輸方法以及讀寫器的規(guī)范。動物電子標簽基本包括頸圈式、耳標式、可注射式和藥丸式4種。在國外,RFID電子標簽已經(jīng)成功用于動物的識別與跟蹤。在我國,RFID在畜牧業(yè)中的應用也逐漸被推廣,應用前景樂觀,如奶牛現(xiàn)代化飼養(yǎng)管理及防疫中應用RFID電子標簽實現(xiàn)了對奶牛個體的標識,電子標簽具有如下作用:(1)為每頭奶牛建立一個永久性的電子檔案;(2)架起信息化管理平臺與奶牛個體之間的橋梁;(3)實現(xiàn)對奶牛個體的自動監(jiān)控;(4)依據(jù)奶牛個體體況實現(xiàn)精細飼養(yǎng)。在肉豬生產(chǎn)中應用RFID技術可實現(xiàn)安全豬肉全程可跟蹤,在育種方面也可應用RFID技術,如母豬多功能自動飼喂系統(tǒng)和種豬性能測定自動化系統(tǒng)。但是基于RFID的養(yǎng)豬信息化平臺研究與應用還比較少。
2 基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺研究
在大型養(yǎng)豬場,應用計算機進行管理已經(jīng)比較普 遍,但多數(shù)部門的計算機管理系統(tǒng)是基于部門需要進行開發(fā)的,企業(yè)業(yè)務數(shù)據(jù)難以共享,如果重復輸入數(shù)據(jù)則影響了工作效率且難免出現(xiàn)錯誤,因此需要對養(yǎng)豬信息平臺進行研究。
2.1 信息平臺建設步驟
由于對現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng)進行了一定的投資且人員能夠較好地操作,因此信息平臺采用如下步驟進行建設:第一,全面評估現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng),明確數(shù)據(jù)來源與流程;第二,建立中心業(yè)務數(shù)據(jù)庫,對不同人員進行合理授權;第三,構建連接各個部門的網(wǎng)絡基礎設施;第四,對生豬個體進行電子標識,建立數(shù)據(jù)采集與記錄業(yè)務數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與記錄數(shù)據(jù)庫和中心業(yè)務數(shù)據(jù)庫無縫連接。信息平臺的建設需要一個過程:評估一建設一評測一培訓一使用和維護。
2.2 信息平臺建設目標
信息平臺的研究總體目標是要能夠整合已有的業(yè)務系統(tǒng),并能夠支持新的業(yè)務流程和功能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。具體目標包括:
2.2.1 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和記錄半自動化或全自動化
每頭豬掛有電子耳標(無源RFID標簽),飼養(yǎng)員手持讀寫器將喂料、喂藥、轉群和檢疫等信息記錄到電子耳標中或讀取電子耳標中的數(shù)據(jù),這是一種半自動化方式;有些測定需要全自動化方式,如母豬發(fā)情識別需要自動記錄母豬訪問公豬的次數(shù)、日期和時間。
2.2.2 建立完善的生豬個體標識檔案,實現(xiàn)生豬飼養(yǎng)
和免疫的全程跟蹤與追溯每頭豬的電子耳標具有唯一的電子編碼,能夠存儲信息,可以記錄生豬個體生長過程中的關鍵數(shù)據(jù),建立完善的個體檔案。在決定生
豬能否出欄銷售時,只需要讀取電子耳標中的數(shù)據(jù),防止生豬在休藥期內出欄,杜絕源頭污染,實現(xiàn)全程跟蹤與追溯。
2.2.3 實現(xiàn)種豬性能測定自動化,依據(jù)個體體況精細
飼養(yǎng)當掛有電子耳標的種豬進入自動給料站時,讀寫器自動讀取其電子耳標編碼,稱重傳感器獲得種豬的空腹體重、采食量和采食持續(xù)時間。將獲得的個體體況數(shù)據(jù)傳送到后臺計算機進行處理,處理后的數(shù)據(jù)作為評估預測模型的參數(shù),優(yōu)化日糧飼養(yǎng)方案,實現(xiàn)種豬的精細飼養(yǎng)。
2.3 基于RFID的信息平臺框架
以RFID技術為手段,以計算機局域網(wǎng)技術和數(shù)據(jù)庫技術為支撐,構建大型豬場的業(yè)務信息平臺框架(圖1),可以分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(邏輯)層和應用層。
(1)數(shù)據(jù)層:從統(tǒng)一全局和數(shù)據(jù)共享的角度進行規(guī)劃,包括字典庫,業(yè)務數(shù)據(jù)庫和模型庫,可以集中存放也可以分布式存儲。該層為上層業(yè)務提供數(shù)據(jù)和存儲空間,實現(xiàn)業(yè)務的透明存儲。
(2)業(yè)務層:包括各種業(yè)務
邏輯的中間件,實現(xiàn)業(yè)務的規(guī)范化和封裝,方便應用層進行調用或組裝。
(3)應用層:是在同一數(shù)據(jù)層和業(yè)務
邏輯層的基礎上實現(xiàn)的管理系統(tǒng),每個管理系統(tǒng)都有相應的部門分管,而系統(tǒng)與系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)層進行聯(lián)系,無需重復輸入。
3 基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺應用效益分析
3.1 經(jīng)濟效益
一方面是產(chǎn)品質量的提高直接帶來的經(jīng)濟效益。安全豬肉生產(chǎn)的全程跟蹤和追溯可提高產(chǎn)品的附加值,“放心豬肉”每千克價格一般比普通豬肉高幾元,基于豬個體體況的精細化養(yǎng)殖提高了生豬的品質,尤其 在出口方面,高品質的生豬同一般品質的豬相比,每頭售價要高幾十元。另一方面是節(jié)省生產(chǎn)成本間接帶來的經(jīng)濟效益。基于RFID的養(yǎng)豬信息平臺應用可以減少人手,節(jié)省人工工資;通過對生豬個體的監(jiān)測和精細飼養(yǎng)可以節(jié)省飼料,降低生產(chǎn)成本;打破部門條塊分割,實現(xiàn)信息共享,完善監(jiān)控手段,減少隱性成本。
3.2 社會效益
大型豬場應用基于RFID的信息平臺進行管理,以信息化帶動傳統(tǒng)養(yǎng)豬企業(yè)的改造,可以帶來如下的社會效益:
(1)提高從業(yè)人員的信息素養(yǎng)和管理水平。
雖然養(yǎng)豬企業(yè)使用了計算機進行管理,但應用的水平比較低,而理解和使用信息平臺需要更高的信息素養(yǎng)
和全局的管理觀念。
(2)提高消費者的信心。
食品安全已經(jīng)成了普通百姓關注的焦點,在豬肉生產(chǎn)中存在的各種問題極大地挫傷了消費者的信心,為此必須實現(xiàn)對生豬飼養(yǎng)的全程跟蹤和問題豬肉的可追溯。
(3) 信息化平臺的建設具有較好的示范效益。
我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平比較低,如何進行傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)改造,光說不行,需要有好的示范。大型豬場一般采用企業(yè)化管理,類似工廠化生產(chǎn),比較容易進行信息化改造。隨著經(jīng)濟全球化,精細農(nóng)業(yè)、精細養(yǎng)殖時代的到來,通過示范加速產(chǎn)業(yè)改造具有較好的社會效益。
4 結語
由于整個養(yǎng)豬業(yè)開始進入微利時代,傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè)已經(jīng)難以適應未來的發(fā)展,以信息化改造傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè),通過集約化、工廠化和精細養(yǎng)殖可實現(xiàn)規(guī)模效應,節(jié)約養(yǎng)豬成本。大型豬場根據(jù)工作性質的差異劃分不同的部門,為了提高各個部門之間的協(xié)調和數(shù)據(jù)共享,建立一個統(tǒng)一的信息平臺十分必要。