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农业与畜牧业的应用

2016-04-13 15:12:18 北京中农互联信息技术有限公司 点击数:

(一)RFID射频识别

它是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。具有数据储存量大,可读写,穿透力强,读写距离远,读取速率快,使用寿命长,环境适应性好等特点,它还是唯一可以实现多目标识别的自动识别技术。

RFID系统是由阅读器(Reader)、电子标签(Tag)和天线(Antenna)组成。它的工作方式是把电子标签附在被识别物体的表面或内部,当被识别物体进入阅读器的识别范时,阅读器自动以无接触的方式读取电子标签中对物体的识别数据,从而实现自动识别物体或自动收集物体信息数据的功能。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。

(二)RFID在农业中的应用

大棚监控及智能控制

1.概述

水稻育秧大棚监控及智能控制解决方案是通过光照、温度、湿度等无线传感器,对农作物温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数进行实时采集,自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。同时在温室现场布置摄像头等监控设备,实时采集视频信号。用户通过电脑或3G手机,随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。

2、系统架构设计

(1)总体架构

系统的总体架构分为传感信息采集、视频监控、智能分析和远程控制四部分。

数据采集系统:主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。数据传感器的上传采用ZigBee和Rs485两种模式。根据传输方式的不同,温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到zigBee节点上;有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485节点上。无线版具有部署灵活,扩展方便等优点;有线版具有高速部署,数据稳定等优点。

视频采集系统。该系统采用高精度网络摄像机,系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。

控制系统。该系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成,通过继电器可以自由控制各种农业生产设备,包括:喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

无线传输系统。该系统主要将设备采集到的数据,通过3G网络传送到服务器上,在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

数据处理系统。该系统负责对采集的数据进行存储和信息处理,为用户提供分析和决策依据,用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

本系统是采用最先进的ZigBee无线传输技术。在粮库的不同地方分置温湿度传感器,温湿度传感器是采用无线传输,将现场测量到的数据通过无线电磁波,传送给粮库内的读写器,读写器再通过无线中继器,将数据无线传输给电脑,电脑将接受到的数据存储,并与系统设定的标准值比较。若现场值超出标准值,系统会报警告知管理人员,并会自动的控制风机等设备作降温处理。

流程介绍

当在粮库中,安放好标签后,标签会时时采集粮库中的温湿度信息;并自动的将数据发送给读写器;读写器并将数据通过串口或网口,传输给电脑;电脑将接受到的数据存储并比较,系统会掉出设置的标准值,与采集到的现场数据做比较;当现场的温湿度高于标准值时,电脑则通过其I/O控制口,控制现场的风机启动降温;在此同时电脑会时时通过传感器的信号,监控粮仓内的温湿度,知道达到设定值。

实例:

每只温湿度传感器都带有一个ID号,而此ID号是有24位的字母、数字组成,可以实现无限的序号组合,即可实现全球唯一ID号;

每只标签的ID号与其所在的位置是相对应的,这个可以在系统建数据库时,位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时,系统即会知道该标签是处于:第6号仓的,第3只温湿度标签,具体位置是:高6.5米;距离A面墙3.2米;距离B面墙6.2米;如该标签测量的温度较高时,系统就会知道具体的位置,方便调整。

当标签测量到现场的数据后,即会利用自身内置电源,激活单片机中的无线收发模块,将数据无线发出,传输距离可最长达1000米;标签的发送距离可以根据现场的具体距离调制,可做到10~1000米间调整。 同时标签利用电磁波传送,具有较强的穿透力,即便将标签植入粮食内,同样可以准确读取。

标签将数据传送到读写器,读写器通过解调过来的数据,并通过串口485总线传送给电脑。读写器挂式的安装到粮仓外部,在通过线缆传送给电脑数据。这样可以为空间有限的粮仓节省空间,同时避免仓内繁琐布线的问题。

(三)RFID畜牧业中的应用

1.为牛安装电子身份证

基于RFID的牛类养殖与追踪中的第一步就是在牛身上安装电子身份证,为每头牛建立一个永久性的数码档案,唯一标识每头牛的属性。动物安装电子标签的基本方法包括有:颈圈式、耳标式、可注射式和药丸式电子标签。

2基于RFID 的养牛场管理系统

将牲畜信息写入芯片中,包括:牲畜主人-畜主姓名、性别、畜别、特征、是否免疫、疫苗种类、生产厂家、生产批号、接种方法、接种剂量、免疫数量以及免疫员姓名等内容,畜主需要一台手持式数据采集器及可以获取牲畜相关信息。按照中国农业部规定牛只编码格式为:2-××××××(县级行政区域代码)-××××××××(标识顺序号)。其他国家要按照当地的编号进行修改。

具体操作流程为:在对畜牧的日常管理中,畜主只需要携带一台无线手持终端,识读所要跟着的牲畜耳标,该牲畜的相关信息就可手持式终端上显示出来。畜主可以感觉此信息对其日常饮食、病史、生育史、免疫记录等进行相应的处理。快捷方便,节省大量的时间。不必在翻查原始的收购编制档案卡片。同时可以将数据传输之后台计算机中,在后台计算机中建立牲畜档案。通过计算机专业记录每头牲畜的详细信息。不必为记录模糊不清或档案卡片丢失而苦恼。与此同时部门及相关领导通过网络即时查阅任意牧场、栏、牲畜的情况,实现信息透明化。

3基于RFID的奶牛精密喂养子系统

精细养殖数字化以数据库系统为基础,在分布式网络环境中实现各业务单元用户对数据的获取与更新、数据的存储与管理、信息的提取与分析,通过数字农业基础数据仓库机制形成基础数据的共享与信息挖掘。将精细养殖专家知识和经验抽象,建立数据模型用于指导奶牛养殖,利用在养殖实践中形成的反馈对模型进行调整。

奶牛精细养殖数字系统的逻辑结构划分为数据层、服务层、应用层3 层体系结构。数据层由数字农业基础数据仓库(包括元数据库、影像数据库、综合饲料养分数据库)、传感器信息库(包括无线射频传感数据、视频监控数据等)、专家模型库等数据库群组成。服务层由数字农业精细养殖支撑平台和信息共享、交换平台构成,包括计算机网络系统、通信系统、监控系统、显示系统和操作系统等。应用层主要包括各种应用系统,作为客户端调用数据库服务器信息和服务。

4基于RFID 的肉类追踪系统

RFID技术可以应用于畜牧业食品生产的全过程,包括饲养、防疫灭菌、产品加工、食品流通等各个环节,全面引入标准化的技术规程和质量监管措施,建立“从农场到餐桌”的食品供应链跟踪与可追溯体系。

(1). 政府牵头,建设肉类食品监管平台,实现供应链各环节关联企业和部门的信息接入和共享,实现从生产源头到零售环节的端到端监控。

(2). 牛只养殖环节,通过RFID 技术和配套辅助手段实现其全程饲养跟踪,实现和后端的畜牧生产管理系统集成,并实现和行业主管部门的生畜检疫检验系统对接,同时,相关信息输入肉类食品监管平台。

(3). 牛肉运输环节,通过RFID 技术和配套辅助手段在不同运输节点上部署道口监控系统,实现对整个运输过程的监控,并提供生猪检疫检验和运输消毒等活动,同时,相关信息输入肉类食品监管平台。

(4). 牛只屠宰环节,通过RFID 技术和配套辅助手段实现对牛只的健康状况核实和确认,集成屠宰场后端管理系统,同时,相关信息输入肉类食品监管平台。

(5). 牛肉加工环节,通过RFID 技术,配合条码技术实现牛只信息和牛肉信息之间的关联,同时,相关信息输入肉类食品监管平台。

(6). 牛肉批发、零售环节,通过RFID 技术加速物流环节的效率,通过条码技术追溯其源头的信息,强化其市场交易管理,同时,同时,相关信息输入肉类食品监管平台。

(四)RFID优势

电子标识管理在欧美已使用数年,并已成为技术的展示。除了企业内部在饲养的自动配给和产量统计方面的应用之外,还可用于动物标识、疫病监控、质量控制及追踪动物的品种等方面。RFID技术在畜牧行业的优势主要有以下几点:

接触自动识读,数据采集方法实时有效

是利用非接触的射频识别方式,将安置于动物耳垂或体内的电子标识内的数据进行采集并进行系统管理,是掌握动物的健康状况和控制动物疫情发生的极为有效的管理方法。

防水,可以应用于动物机体

采用低频标签,可以穿透水和动物机体,对水和金属不敏感,不论标签是安放在动物体内还是安放在牛耳朵上,都可以方便快捷的进行识读。

号码唯一,不易伪造,便于管理

当动物初生时电子标识就被安置于动物耳垂或体内,电子标识一次性使用、统一编号、号码唯一。通过对奶牛个体的可追踪管理,进行精密喂养,提高料奶比;同时进行健康预警和牛奶品质监控,提高优质奶产量,以大大增加企业的经济效益。

与信息技术结合,有利于跟踪管理

通过配套软件管理程序,对其生长的周期进行全程监控。如是否在无污染的自然环境中放养,水土、空气等指数是否达标,兽药和添加剂的使用情况,饲料是否受到过农药或残留添加剂的污染等,并记录它在不同时期在何牧场进行放养,以及其防疫情况、健康状况等重要信息。当食品动物达到出栏标准时,屠宰场将严格查阅该动物的“ 品质档案”,只有通过严格的检查后方可进行宰杀,并将该“ 档案” 存档,以备今后进行“品质追溯”。

(五)总结

发展以RFID技术为基础的信息化农业和精细养殖既是体现和实现我国农业和畜牧业规范化、标准化和现代化的需要,也是缩短与其他国家之间差距的必然要求。这一系统已成功应用于国内多个示范基地,现已卓有成效,RFID未来在更多的领域将发挥更大的作用。

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