研究背景：

新疆是全國畜牧業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)基地之一，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的不斷增加，以及國家和自治區(qū)對(duì)傳統(tǒng)畜牧業(yè)政策的大力扶持，畜牧業(yè)取得了飛速發(fā)展，牲畜量激增。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全疆牲畜存欄數(shù)量多達(dá)5 000多萬頭，其中60%～70%在草原放牧。畜群數(shù)量大大增加，各種問題隨之而來，增加了管理的難度。但在畜牧管理方式上，絕大多數(shù)牧民仍然沿襲著傳統(tǒng)的管理方式，尤其是游牧轉(zhuǎn)場(chǎng)式放養(yǎng)，牲畜丟失、被盜等時(shí)有發(fā)生。即使對(duì)牲畜采取定點(diǎn)圈養(yǎng)，類似事情也時(shí)常發(fā)生。如何能夠及時(shí)準(zhǔn)確地掌握牲畜的數(shù)量情況，在發(fā)現(xiàn)牲畜丟失或被盜時(shí)，可及時(shí)采取相應(yīng)措施，將損失挽回到最小程度，是牧民在牲畜管理問題上迫切需要解決的問題。

怎樣幫助他們解決這一問題，這始終縈繞在我腦海中。后來受到日常生活中接觸到的無線識(shí)別系統(tǒng)，如公共汽車的自動(dòng)刷卡繳費(fèi)、辦公樓的門禁系統(tǒng)，以及GPS定位、GSM通訊等技術(shù)的啟發(fā)，我有了靈感。

研究目標(biāo)：

我的研究目標(biāo)是利用無線射頻識(shí)別（RFlD）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一套自動(dòng)清點(diǎn)及輔助定位尋蹤系統(tǒng)。在清點(diǎn)系統(tǒng)確認(rèn)有牲畜丟失時(shí)，利用GPS/GSM定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)牲畜的定位尋蹤。這兩個(gè)系統(tǒng)相結(jié)合，可以為牧民朋友在牲畜管理方面長(zhǎng)期存在的棘手問題，提供一個(gè)較好的解決方案和思路，也是一次積極嘗試和探索。

針對(duì)牲畜自動(dòng)清點(diǎn)系統(tǒng)實(shí)際的功能需求，我選擇系統(tǒng)工作頻率為超高頻，即頻率范圍在860MHz～960MHz。在這個(gè)工作頻率上，電子標(biāo)簽的讀取距離可以達(dá)到10米以上，可以滿足實(shí)際需求。另外，由于牲畜數(shù)量大，往往是成批的牲畜同時(shí)進(jìn)出圈門，這就要求計(jì)數(shù)系統(tǒng)在同一時(shí)間能夠識(shí)別多個(gè)牲畜目標(biāo)數(shù)量，而超高頻RFID系統(tǒng)則具有在識(shí)別范圍內(nèi)可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽的性能。

自動(dòng)清點(diǎn)系統(tǒng)由一臺(tái)Android智能手機(jī)、超高頻RFID讀寫器、讀寫器天線以及牲畜配帶的電子標(biāo)簽組成。智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示等功能。超高頻RFID讀寫器和天線放置在牲畜圈舍大門的一側(cè)，離地面約1米左右，天線方向朝向圈門。每只牲畜的耳朵或脖頸部位都配帶一個(gè)具有唯一序列號(hào)的電子標(biāo)簽。當(dāng)牲畜進(jìn)入到天線信號(hào)輻射范圍內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽通過耦合讀寫器天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生感應(yīng)電流，為電子標(biāo)簽提供能量、時(shí)序和數(shù)據(jù)，將標(biāo)簽的序列號(hào)讀出，并按照既定協(xié)議反饋給讀寫器。讀寫器接收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)后，經(jīng)過解調(diào)、解碼等處理后，將數(shù)據(jù)通過WiFi無線通信方式傳輸給智能手機(jī)，智能手機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理結(jié)果顯示在界面上。

該系統(tǒng)能夠?qū)M(jìn)出圈舍的牲畜自動(dòng)計(jì)數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示牲畜的相關(guān)信息，同時(shí)避免了重復(fù)計(jì)數(shù)的問題。在減輕牧民勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，為牧民及時(shí)掌握牲畜數(shù)量和相關(guān)信息提供依據(jù)。

當(dāng)牧民通過清點(diǎn)設(shè)備確認(rèn)有牲畜丟失時(shí)，用GSM手機(jī)發(fā)送查詢短信到牲畜攜帶的GPS定位器上，定位器接收到短信后，通過GPS系統(tǒng)獲取其方位數(shù)據(jù)信息，然后將數(shù)據(jù)信息以短信方式發(fā)送回手機(jī)，牧民根據(jù)短信中牲畜方位信息，即可搜尋到丟失的牲畜。

系統(tǒng)中的GPS終端設(shè)備采用某公司生產(chǎn)的GPS定位器，該定位器基于GPS定位系統(tǒng)和GSM通訊技術(shù)，使用者用手機(jī)可以完成定位、追蹤、查詢狀態(tài)、查詢參數(shù)、設(shè)置參數(shù)等操作。該定位器如同火柴盒大小，配有充電電池，使用起來也較為簡(jiǎn)單方便。在正常工作時(shí)，定位器插入一張移動(dòng)通訊使用的SIM卡，其卡號(hào)作為識(shí)別牲畜定位器的唯一標(biāo)識(shí)，這也是GPS與GSM相結(jié)合的具體體現(xiàn)，即利用GSM的短信功能完成GPS信息數(shù)據(jù)的傳輸。

研究結(jié)果：

依照研究目標(biāo)，我制作了模擬測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)模擬了牲畜進(jìn)出圈舍時(shí)，對(duì)牲畜數(shù)量進(jìn)行清點(diǎn)計(jì)數(shù)的情況。根據(jù)實(shí)際測(cè)試的情況看，測(cè)試系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能完全達(dá)到了當(dāng)初設(shè)定的目標(biāo)。在現(xiàn)有定位設(shè)備的基礎(chǔ)上，我還對(duì)定位尋蹤演示系統(tǒng)中GPS電池充電方式進(jìn)行了改進(jìn)，使用太陽能對(duì)其進(jìn)行充電。從測(cè)試結(jié)果看，基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但從成本和實(shí)用性角度來看，離實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距，還有待今后不斷地研究和完善。

前景展望：

系統(tǒng)研制完成之后，我前往牧區(qū)嘗試應(yīng)用情況，牧民踴躍前來察看效果，試用后有意愿使用和購買者達(dá)90%，牛羊大戶達(dá)100%。不少受訪牧民稱，只要不超過1 000元，就愿意購買使用。由此可見，該項(xiàng)目在我國游牧區(qū)還是有很大的需求量，將會(huì)有非常好的發(fā)展前景。