段春梅 張濤川

摘 要：基于物聯(lián)網(wǎng)的牲畜管理系統(tǒng)是以射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)平臺(tái)。本文針對(duì)牲畜管理系統(tǒng)的不同終端的需求，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的PC端功能需求及智能手機(jī)客戶端功能需求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體框架圖，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟硬件的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識(shí)別；牲畜管理

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：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(guó)民對(duì)食品安全的高度關(guān)注，政府也相應(yīng)出臺(tái)了各項(xiàng)政策規(guī)定，借此加強(qiáng)對(duì)食品安全的監(jiān)控力度。由于動(dòng)物疫情的階段性爆發(fā)，在畜牧行業(yè)中，對(duì)于牲畜的飼養(yǎng)，屠宰、加工、運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控管理則日顯重要，基于此研究開(kāi)發(fā)一個(gè)可以對(duì)牲畜進(jìn)行動(dòng)態(tài)識(shí)別和跟蹤管理的系統(tǒng)即具有了形勢(shì)緊迫性和現(xiàn)實(shí)必要性。本文將針對(duì)此展開(kāi)如下研究。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)可以利用射頻技術(shù)、傳感器、激光掃描器、二維碼等信息傳感設(shè)備和技術(shù)，隨時(shí)隨地獲取相關(guān)物體或者過(guò)程的數(shù)據(jù)信息，利用云平臺(tái)提供的強(qiáng)大的計(jì)算能力，分析處理所獲取的信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)可靠地傳輸數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)信息化和智能化管理。

物聯(lián)網(wǎng)具備全面感知、數(shù)據(jù)可靠實(shí)時(shí)傳遞、智能控制、物物相息的特點(diǎn)；而與其相適應(yīng)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)將會(huì)用到諸如傳感器、射頻識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)智能分析與處理等在內(nèi)的多種熱點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)[1]。

2動(dòng)物管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的牲畜管理系統(tǒng)根據(jù)終端設(shè)備的不同，分為PC端系統(tǒng)和智能手機(jī)端APP應(yīng)用軟件，其中PC端牲畜管理系統(tǒng)包括牲畜識(shí)別、牲畜信息管理和系統(tǒng)管理三個(gè)分系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)則如圖1所示。

圖1牲畜管理系統(tǒng)PC客戶端功能結(jié)構(gòu)圖

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

下面將對(duì)圖1中由左至右的各管理子系統(tǒng)的具體功能實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行綜合性的闡述與解析。

首先，牲畜識(shí)別管理子系統(tǒng)通過(guò)將動(dòng)物識(shí)別的電子標(biāo)簽使用一定方式固定在動(dòng)物身上，并且在飼養(yǎng)場(chǎng)的周圍配備安裝上RFID標(biāo)簽固定讀寫(xiě)器，同時(shí)再搭建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)固定讀寫(xiě)器讀取了動(dòng)物身上的電子標(biāo)簽信息后將會(huì)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)將其傳遞給PC終端的牲畜管理系統(tǒng)平臺(tái)。通常，每個(gè)飼養(yǎng)場(chǎng)都會(huì)配置若干個(gè)RFID標(biāo)簽手持式讀寫(xiě)器，因?yàn)槭殖质阶x寫(xiě)器不受物理位置的限制，在對(duì)牲畜進(jìn)行放養(yǎng)時(shí)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(xiàng)的對(duì)應(yīng)功能為：牲畜種類管理能夠?qū)υ撈脚_(tái)系統(tǒng)所有管理的牲畜進(jìn)行詳細(xì)的分類，能夠更好地根據(jù)不同種類的特點(diǎn)管理牲畜；牲畜來(lái)源管理可以對(duì)牲畜的出生、購(gòu)買來(lái)源及繁殖信息進(jìn)行管理，能夠?yàn)橐院笮畔⒉樵兲峁┮罁?jù)；牲畜生長(zhǎng)過(guò)程管理可以記錄牲畜每個(gè)星期的生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)、每天的飼養(yǎng)情況、牲畜生病過(guò)程的情況；牲畜防疫管理可以實(shí)現(xiàn)牲畜接受防疫的內(nèi)容、時(shí)間、反應(yīng)情況、結(jié)果、防疫單位等相關(guān)信息的存儲(chǔ)與顯示；牲畜信息跟蹤管理則提供牲畜出售、屠殺、運(yùn)輸、最終去處的信息跟蹤查詢；飼養(yǎng)場(chǎng)及飼養(yǎng)員管理將用于記錄飼養(yǎng)場(chǎng)的信息、相關(guān)飼養(yǎng)員的信息，牲畜與飼養(yǎng)員的關(guān)系、飼養(yǎng)場(chǎng)的工作過(guò)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(shè)計(jì)包含了系統(tǒng)備份、維護(hù)功能、用戶管理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。其中，用戶管理設(shè)置了管理員用戶和普通用戶的權(quán)限。

至此，在對(duì)PC端系統(tǒng)進(jìn)行功能綜述后，研究中又對(duì)智能手機(jī)端APP應(yīng)用軟件給出對(duì)應(yīng)的功能概述。智能手機(jī)端APP應(yīng)用軟件包括個(gè)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(lái)說(shuō)，即可以通過(guò)智能手機(jī)或者平板電腦的APP應(yīng)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(guān)信息，再通過(guò)牲畜信息管理功能就可查看牲畜的基本屬性、生長(zhǎng)過(guò)程信息、防疫信息及跟蹤牲畜流通的相關(guān)信息，其功能需求如圖2所示。

圖2 智能手機(jī)端功能結(jié)構(gòu)圖

Fig.2 Functional structure diagram of smartphone

3 系統(tǒng)的軟硬件的實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件的實(shí)現(xiàn)

（1）系統(tǒng)的用戶終端是PC機(jī)、智能手機(jī)或是平板電腦。

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

（3）配備一定數(shù)量的無(wú)線RFID標(biāo)簽手持式讀寫(xiě)器和若干個(gè)安裝在飼養(yǎng)場(chǎng)內(nèi)的RFID標(biāo)簽固定讀寫(xiě)器，用來(lái)識(shí)別跟蹤牲畜的電子標(biāo)簽耳標(biāo)[5]。

（4）搭建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需要用到的有關(guān)的硬件設(shè)備。包括無(wú)線路由、網(wǎng)卡、網(wǎng)線、交換機(jī)、服務(wù)器等，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要具備高容錯(cuò)性能。并且，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還要保證其實(shí)用性、可靠性、安全性以及適用性。為了實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽讀寫(xiě)器和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綜合優(yōu)化配置，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采取了異構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

Fig.3 Network topology graph

3.2軟件的實(shí)現(xiàn)

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(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件，采用的是SSH框架開(kāi)發(fā)的基于B/S的MVC模式的Web應(yīng)用軟件。另外一種則是智能手機(jī)及平板電腦上的APP應(yīng)用軟件，該應(yīng)用軟件是基于安卓Android系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)的，能夠更方便、有效地滿足用戶對(duì)牲畜管理的實(shí)際需求。

所有的電子標(biāo)簽的牲畜信息全部存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也存儲(chǔ)了牲畜跟蹤的所有數(shù)據(jù)信息及相關(guān)飼養(yǎng)場(chǎng)及飼養(yǎng)員的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息。而不同的終端系統(tǒng)及應(yīng)用軟件將共享該統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，目的即是為了保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性、可靠性。

牲畜管理系統(tǒng)軟件的牲畜識(shí)別管理子系統(tǒng)可以將采集的信息存儲(chǔ)到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，從而對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和處理。飼養(yǎng)員可以通過(guò)閱讀器讀取電子標(biāo)簽的信息，并將信息通過(guò)電腦USB接口或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)杰浖脚_(tái)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜信息數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)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(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的牲畜管理系統(tǒng)采用了射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等關(guān)鍵策略研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)牲畜的智能化管理，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)中，將會(huì)對(duì)我國(guó)加強(qiáng)牲畜產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)和管理起到顯著可觀的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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