劉秀敏，魏冬霞

(1.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000；2.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)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(biāo)自動識別技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，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(biāo)并獲取目標(biāo)物體的相關(guān)信息[1]。近年來，順應(yīng)國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的要求，RFID技術(shù)作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的核心關(guān)鍵技術(shù)，更是倍受人們的青睞。

1 RFID技術(shù)基于原理剖析

RFID利用電磁感應(yīng)、無線電波(微波)進(jìn)行非接觸式的雙向通訊，自動識別目標(biāo)物體，獲取相關(guān)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(yù)，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(biāo)簽、閱讀器和天線三個部分組成[3]。電子標(biāo)簽由芯片和標(biāo)簽天線組成，通常作為對目標(biāo)物體的標(biāo)識，通過電感偶合或電磁反向散射原理與讀寫器進(jìn)行通信。閱讀器主要讀寫標(biāo)簽信息，該設(shè)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(biāo)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(nèi)定期的發(fā)送射頻信號，一旦當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入識別區(qū)域，對于無源標(biāo)簽而言，因受射頻信息激活而獲取能量，并將自身標(biāo)簽攜帶的信息通過天線發(fā)送給閱讀器；對于有源標(biāo)簽而言，它進(jìn)入閱讀器識別區(qū)域內(nèi)則會主動發(fā)送信息。 閱讀器接收電子標(biāo)簽發(fā)射的信息，對信息進(jìn)行讀、寫、停止等相應(yīng)命令后，送至中央計算機(jī)數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)，再由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理[4]。RFID的工作原理如圖1所示[5]。

2 RFID技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 編碼唯一性

RFID的每個電子標(biāo)簽都具有全球唯一的ID編號相對應(yīng)，這個編號是在RFID電子標(biāo)簽的制造過程中寫入到存儲器中的，而且不易復(fù)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(biāo)簽和閱讀器之間是通過無線方式進(jìn)行雙向通信，可同時識別高速移動的目標(biāo)物體，穿透障礙物實現(xiàn)無屏障閱讀和批量讀取目標(biāo)物體。

2.3 數(shù)據(jù)存儲容量大

RFID技術(shù)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(biāo)簽同時具有可讀可寫功能。因此，其應(yīng)用范圍非常廣泛，應(yīng)用也很便捷，可以非常方便的應(yīng)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(biāo)簽可以粘貼在物體表面，也可以嵌入物體內(nèi)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(jìn)行加密設(shè)置，因為RFID電子標(biāo)簽的芯片是采用大規(guī)模集成電路技術(shù)設(shè)計的，可以進(jìn)行加密設(shè)置，技術(shù)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(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2.5 抗污性好

RFID技術(shù)的數(shù)據(jù)信息均存儲在電子芯片中，因此避免了電子標(biāo)簽受到破壞，而芯片采用獨(dú)特的金屬材質(zhì)制成，這決定了電子標(biāo)簽可以抵抗很高的溫度，對油污和粉塵也有很強(qiáng)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(shù)在畜禽業(yè)中的應(yīng)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(shù)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(guān)重要，養(yǎng)殖場可通過光照、溫度、濕度、氣體傳感設(shè)備等收集畜禽場環(huán)境信息，再把收集到的信息通過藍(lán)牙、Wi-Fi、云平臺、4G等現(xiàn)代化的信息化技術(shù)傳送至服務(wù)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(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息分別進(jìn)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(biāo)，再發(fā)送到用戶端，利用光照強(qiáng)度控制器、溫度控制器等自動化的控制技術(shù)方式對養(yǎng)殖場生長環(huán)境進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的控制，為畜禽養(yǎng)殖提供適宜的生長環(huán)境，促進(jìn)畜禽產(chǎn)品提質(zhì)增效[7]。

3.2 畜禽個體識別和跟蹤管理

無線射頻識別技術(shù)可以實現(xiàn)非接觸式的目標(biāo)物體的自動識別，讀取速度快，并且可以同時識別多個目標(biāo)物。在畜禽場的畜禽身上或耳朵上裝上RFID電子標(biāo)簽，這些標(biāo)簽都記錄有相應(yīng)的動物個體信息，一旦目標(biāo)畜禽到達(dá)RFID閱讀器的識別區(qū)域，電子標(biāo)簽被激活，閱讀器立刻讀取目標(biāo)動物的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行目標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽中，電子標(biāo)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(jìn)行記錄存儲，如果飼料有任何問題都可以及時進(jìn)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(dāng)前狀況，確保養(yǎng)殖場健康有序的運(yùn)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(biāo)簽的儲存信息進(jìn)行篩選，通過RFID電子標(biāo)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(zhì)量。在畜禽育種管理中，利用RFID技術(shù)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(xué)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(xué)和課堂教學(xué)提供了寶貴的試驗數(shù)據(jù)和原始資料。Chien等[8]設(shè)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(luò)Wi-Fi進(jìn)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(guān)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(guān)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(shù)，通過無線通信方式實現(xiàn)非接觸式的識別目標(biāo)，從而獲取目標(biāo)物體的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，適合各種惡劣環(huán)境下工作，無須人工干預(yù)。在畜禽身上安裝無線射頻標(biāo)簽，每一個電子標(biāo)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(xì)信息，例如什么時間生病了進(jìn)行了藥物治療，什么時間進(jìn)行了免疫檢疫，什么時間進(jìn)行了消毒檢測等，這些電子標(biāo)簽都清楚的記錄著每頭牲畜的詳細(xì)信息，畜禽場管理人員和當(dāng)?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(jìn)行查詢和目標(biāo)鎖定，聯(lián)系最近的獸醫(yī)站點(diǎn)進(jìn)行緊急防疫和治療。

3.5 畜禽產(chǎn)品質(zhì)量溯源管理

產(chǎn)品溯源指從供應(yīng)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(yīng)標(biāo)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(yán)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(zhuǎn)的，這些畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、儲運(yùn)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(yīng)鏈中，通過使用RFID技術(shù)，用電子標(biāo)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(biāo)、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(yīng)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(jìn)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(fèi)者的風(fēng)險危害系數(shù)，提高畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量和社會食品安全。

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

無線射頻識別技術(shù)與全球衛(wèi)星定位(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)相結(jié)合是畜牧獸醫(yī)應(yīng)用的一個新趨勢。RFID技術(shù)通過電子標(biāo)簽記錄了每個牲畜的具體信息，實現(xiàn)了獨(dú)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(diǎn)等具體信息，當(dāng)有重大疫病發(fā)生時，用戶可以通過信息系統(tǒng)查詢詳細(xì)信息，快速準(zhǔn)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(guān)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(biāo)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(jī)的關(guān)聯(lián)，下載系統(tǒng)APP，還可以用手機(jī)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(yù)防工作，防止動物疫情的擴(kuò)散。此外，還可以實行遠(yuǎn)程醫(yī)療，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)，或者服務(wù)于畜牧獸醫(yī)專業(yè)教師的課題教學(xué)工作[10]。