RFID技术在畜牧业中的应用探析

刘秀敏，魏冬霞

(1.商丘职业技术学院，河南 商丘 476000；2.江苏农牧科技职业学院，江苏 泰州 225300)

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)，是一种非接触式的目标自动识别技术和数据采集技术，位于物联网的感知层，可用它随时随地通过无线电讯号识别特定目标并获取目标物体的相关信息[1]。近年来，顺应国家“互联网+”战略的要求，RFID技术作为构建物联网的核心关键技术，更是倍受人们的青睐。

1 RFID技术基于原理剖析

RFID利用电磁感应、无线电波(微波)进行非接触式的双向通讯，自动识别目标物体，获取相关物体信息数据，RFID工作过程可以自动实现，不需要任何人工干预，也不受外界恶劣环境所限[2]。最基本的无线射频识别系统由电子标签、阅读器和天线三个部分组成[3]。电子标签由芯片和标签天线组成，通常作为对目标物体的标识，通过电感偶合或电磁反向散射原理与读写器进行通信。阅读器主要读写标签信息，该设备作为数据采集终端可以实现数据采集功能，它既可以由工人手持操作，也可以固定在货架、门廊等物体上；天线工作在标签和读写器之间，主要传播空间射频信号。RFID系统的工作原理如下：阅读器在识别区域内定期的发送射频信号，一旦当电子标签进入识别区域，对于无源标签而言，因受射频信息激活而获取能量，并将自身标签携带的信息通过天线发送给阅读器；对于有源标签而言，它进入阅读器识别区域内则会主动发送信息。 阅读器接收电子标签发射的信息，对信息进行读、写、停止等相应命令后，送至中央计算机数据库处理系统，再由数据库系统进行后续处理[4]。RFID的工作原理如图1所示[5]。

2 RFID技术应用优势

2.1 编码唯一性

RFID的每个电子标签都具有全球唯一的ID编号相对应，这个编号是在RFID电子标签的制造过程中写入到存储器中的，而且不易复制，可以真正的实现一物一码。

2.2 可实现无屏障阅读

RFID电子标签和阅读器之间是通过无线方式进行双向通信，可同时识别高速移动的目标物体，穿透障碍物实现无屏障阅读和批量读取目标物体。

2.3 数据存储容量大

RFID技术可以实现非接触性读取数据，存储容量大，并且有的RFID电子标签同时具有可读可写功能。因此，其应用范围非常广泛，应用也很便捷，可以非常方便的应用到畜牧业中来。

2.4 安全性高

无线射频识别的智能电子标签可以粘贴在物体表面，也可以嵌入物体内部，芯片中携带大量的数据信息，也可以读出和写入产品信息，进行加密设置，因为RFID电子标签的芯片是采用大规模集成电路技术设计的，可以进行加密设置，技术要求高，难度大，为造假者创造了难以逾越的障碍，从而保证数据信息不被改写或伪造，保密性高。这也为畜牧产品的追根溯源提供了强有力的技术支持。

2.5 抗污性好

RFID技术的数据信息均存储在电子芯片中，因此避免了电子标签受到破坏，而芯片采用独特的金属材质制成，这决定了电子标签可以抵抗很高的温度，对油污和粉尘也有很强的抵抗力。在使用过程中不易被损坏，而且对人体没有电磁污染。

3 RFID技术在畜禽业中的应用

3.1 实时环境控制和智能化信息采集

基于RFID的物联网技术为养殖场提供了便利条件，养殖场的环境状况对畜禽生长至关重要，养殖场可通过光照、温度、湿度、气体传感设备等收集畜禽场环境信息，再把收集到的信息通过蓝牙、Wi-Fi、云平台、4G等现代化的信息化技术传送至服务器[6]，在系统中心，收集到的数据信息与数据库内的标准数据信息分别进行比对，依据系统数据库精确的计算出养殖场养殖的各项环境数据指标，再发送到用户端，利用光照强度控制器、温度控制器等自动化的控制技术方式对养殖场生长环境进行科学准确的控制，为畜禽养殖提供适宜的生长环境，促进畜禽产品提质增效[7]。

3.2 畜禽个体识别和跟踪管理

无线射频识别技术可以实现非接触式的目标物体的自动识别，读取速度快，并且可以同时识别多个目标物。在畜禽场的畜禽身上或耳朵上装上RFID电子标签，这些标签都记录有相应的动物个体信息，一旦目标畜禽到达RFID阅读器的识别区域，电子标签被激活，阅读器立刻读取目标动物的相关数据信息，并进行目标识别，把识别出的信息传送到RFID的中央信息系统，即数据中心，从而完成对目标畜禽的识别和跟踪。RFID可把畜禽出生产地信息、品种类别等信息存储在电子标签中，电子标签中也可以登记上养殖场信息、畜禽出生产地信息、出栏日期等。对饲料生产厂商、饲料名称、添加剂使用状况也非常方便的进行记录存储，如果饲料有任何问题都可以及时进行查询。养殖场可以通过后台管理信息系统，有针对性的查询畜禽的当前状况，确保养殖场健康有序的运行。

3.3 畜禽育种监测管理

畜禽的选种育种可通过RFID电子标签的储存信息进行筛选，通过RFID电子标签记录的信息，把携带不良基因的畜禽删除备选之列，提高品种质量。在畜禽育种管理中，利用RFID技术能实现畜禽的信息化选种、育种，提高畜牧业生产管理的科学性和有效性，也可从源头上保证畜禽产品的安全可控性，同时，也为实验教学和课堂教学提供了宝贵的试验数据和原始资料。Chien等[8]设计了基于RFID的智能化监测系统，以Arduino作为微控制单元，利用无线网络Wi-Fi进行访问控制，从而实现母鸡个体产蛋过程的监测。并通过传感器获取蛋鸡的生产相关信息，如采食量、饮水量、排泄量、产蛋时间和产蛋重量等 ，实现了自然状态下蛋鸡生产数据的智能化采集和数据化处理，为养殖场提供了相关参考。

3.4 畜禽疾病防控防疫管理

RFID作为物联网的核心技术，通过无线通信方式实现非接触式的识别目标，从而获取目标物体的相关数据信息，适合各种恶劣环境下工作，无须人工干预。在畜禽身上安装无线射频标签，每一个电子标签都具有唯一代码，可以作为畜禽的电子身份识别码，记录畜禽的详细信息，例如什么时间生病了进行了药物治疗，什么时间进行了免疫检疫，什么时间进行了消毒检测等，这些电子标签都清楚的记录着每头牲畜的详细信息，畜禽场管理人员和当地畜牧兽医部门可以掌握牲畜的具体信息，以便有疫情发生时及时进行查询和目标锁定，联系最近的兽医站点进行紧急防疫和治疗。

3.5 畜禽产品质量溯源管理

产品溯源指从供应链的末端到始端识别产品或产品成分来源的能力，也就是通过记录或者相应标志来追溯农产品的历史、位置等信息的能力[9]。近年来，食品安全问题时有发生，严重的甚至引起社会恐慌。畜牧业生产的产品是无法逆转的，这些畜禽产品的生产环节、加工环节、储运环节、乃至销售环节，不排除出现安全问题的可能。在畜禽产品的供应链中，通过使用RFID技术，用电子标签记录和存储畜禽产品的繁育喂养信息、出栏屠宰信息、流通加工信息、药物残留指标、检疫检测信息，建立畜禽产品的溯源信息管理系统，保障畜禽类产品供应链中的可追溯性，一旦有问题出现，可以迅速查出问题环节和部门，找出问题的原因和根源，有针对性的对不合格的畜禽产品进行召回或销毁处理，避免不合格畜禽产品的社会流通，降低其对消费者的风险危害系数，提高畜禽产品的质量和社会食品安全。

3.6 RFID与GIS、GPS结合实现实时监控管理

无线射频识别技术与全球卫星定位(GPS)、地理信息系统(GIS)相结合是畜牧兽医应用的一个新趋势。RFID技术通过电子标签记录了每个牲畜的具体信息，实现了独有的数字身份，而基于GIS和GPS的数据信息系统则记录了畜牧场分布位置、畜禽类别、兽医站点等具体信息，当有重大疫病发生时，用户可以通过信息系统查询详细信息，快速准确的锁定疫情发生地，分析有何分布特征和传染规律，动态搜索出相关管理部门的位置信息和通信方式，查找最近的兽医管理站，及时分析疫情，在电子地图上标记出发病动物的具体位置，动态追踪传染源。通过系统与手机的关联，下载系统APP，还可以用手机随时查看发病动物的移动轨迹，以便防疫人员及时做好检查和预防工作，防止动物疫情的扩散。此外，还可以实行远程医疗，进行远程诊断服务，或者服务于畜牧兽医专业教师的课题教学工作[10]。