基于物联网的牲畜管理系统的构建

2015-05-30段春梅张涛川

智能计算机与应用 2015年4期

关键词：射频识别物联网

段春梅张涛川

摘要：基于物联网的牲畜管理系统是以射频识别技术、无线网络技术为基础的智能系统平台。本文针对牲畜管理系统的不同终端的需求，设计该系统的PC端功能需求及智能手机客户端功能需求，设计了系统的总体框架图，详细介绍了系统软硬件的实现。

关键词：物联网；射频识别；牲畜管理

中图分类号：TP391 文献标识号：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

随着国民对食品安全的高度关注，政府也相应出台了各项政策规定，借此加强对食品安全的监控力度。由于动物疫情的阶段性爆发，在畜牧行业中，对于牲畜的饲养，屠宰、加工、运输的监控管理则日显重要，基于此研究开发一个可以对牲畜进行动态识别和跟踪管理的系统即具有了形势紧迫性和现实必要性。本文将针对此展开如下研究。

1 物联网技术

物联网可以利用射频技术、传感器、激光扫描器、二维码等信息传感设备和技术，随时随地获取相关物体或者过程的数据信息，利用云平台提供的强大的计算能力，分析处理所获取的信息数据，并通过互联网、无线网络或者通信网络实时可靠地传输数据信息，实现信息化和智能化管理。

物联网具备全面感知、数据可靠实时传递、智能控制、物物相息的特点；而与其相适应，物联网的应用实现将会用到诸如传感器、射频识别、网络通信、数据智能分析与处理等在内的多种热点关键技术[1]。

2动物管理系统的功能设计

基于物联网的牲畜管理系统根据终端设备的不同，分为PC端系统和智能手机端APP应用软件，其中PC端牲畜管理系统包括牲畜识别、牲畜信息管理和系统管理三个分系统，其系统功能结构则如图1所示。

图1牲畜管理系统PC客户端功能结构图

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

下面将对图1中由左至右的各管理子系统的具体功能实现分别进行综合性的阐述与解析。

首先，牲畜识别管理子系统通过将动物识别的电子标签使用一定方式固定在动物身上，并且在饲养场的周围配备安装上RFID标签固定读写器，同时再搭建无线网络，当固定读写器读取了动物身上的电子标签信息后将会通过无线网络及时将其传递给PC终端的牲畜管理系统平台。通常，每个饲养场都会配置若干个RFID标签手持式读写器，因为手持式读写器不受物理位置的限制，在对牲畜进行放养时则尤显其重要突出作用。

其次，在牲畜信息管理子系统中，各组成分项的对应功能为：牲畜种类管理能够对该平台系统所有管理的牲畜进行详细的分类，能够更好地根据不同种类的特点管理牲畜；牲畜来源管理可以对牲畜的出生、购买来源及繁殖信息进行管理，能够为以后信息查询提供依据；牲畜生长过程管理可以记录牲畜每个星期的生长发育指标、每天的饲养情况、牲畜生病过程的情况；牲畜防疫管理可以实现牲畜接受防疫的内容、时间、反应情况、结果、防疫单位等相关信息的存储与显示；牲畜信息跟踪管理则提供牲畜出售、屠杀、运输、最终去处的信息跟踪查询；饲养场及饲养员管理将用于记录饲养场的信息、相关饲养员的信息，牲畜与饲养员的关系、饲养场的工作过程管理以及饲养员工作日志记录[2-4]。

最后，系统管理子系统设计包含了系统备份、维护功能、用户管理模块和数据处理模块。其中，用户管理设置了管理员用户和普通用户的权限。

至此，在对PC端系统进行功能综述后，研究中又对智能手机端APP应用软件给出对应的功能概述。智能手机端APP应用软件包括个人信息管理、二维码扫描功能、牲畜信息管理功能和系统管理功能，具体来说，即可以通过智能手机或者平板电脑的APP应用的二维码扫描功能扫描牲畜身上的二维码信息，获取牲畜的相关信息，再通过牲畜信息管理功能就可查看牲畜的基本属性、生长过程信息、防疫信息及跟踪牲畜流通的相关信息，其功能需求如图2所示。

图2 智能手机端功能结构图

Fig.2 Functional structure diagram of smartphone

3 系统的软硬件的实现

3.1 硬件的实现

（1）系统的用户终端是PC机、智能手机或是平板电脑。

（2）可以安装在牲畜身上的超高频电子标签和二维码标签。一般采取耳标式，即在牲畜耳朵上钉入专属于某一个牲畜的电子标签，该标签会记载相关牲畜的所有信息。

（3）配备一定数量的无线RFID标签手持式读写器和若干个安装在饲养场内的RFID标签固定读写器，用来识别跟踪牲畜的电子标签耳标[5]。

（4）搭建计算机网络环境需要用到的有关的硬件设备。包括无线路由、网卡、网线、交换机、服务器等，这些网络设备要具备高容错性能。并且，网络设计还要保证其实用性、可靠性、安全性以及适用性。为了实现RFID标签读写器和无线传感器网络的综合优化配置，网络设计采取了异构性网络拓扑结构，能够保证系统的实时性，具体的网络拓扑结构如图3所示。

图3 网络拓扑结构图

Fig.3 Network topology graph

3.2软件的实现

系统的用户控制终端软件分为两种，一种是电脑上安装的基于J2EE开发的应用软件，采用的是SSH框架开发的基于B/S的MVC模式的Web应用软件。另外一种则是智能手机及平板电脑上的APP应用软件，该应用软件是基于安卓Android系统设计研发的，能够更方便、有效地满足用户对牲畜管理的实际需求。

所有的电子标签的牲畜信息全部存储在后台数据库当中，同时数据库也存储了牲畜跟踪的所有数据信息及相关饲养场及饲养员的对应数据信息。而不同的终端系统及应用软件将共享该统一的数据库，目的即是为了保证数据的完整性、安全性、可靠性。

牲畜管理系统软件的牲畜识别管理子系统可以将采集的信息存储到服务器的数据库当中，从而对采集数据进行分析、统计和处理。饲养员可以通过阅读器读取电子标签的信息，并将信息通过电脑USB接口或者无线网络传输到软件平台，存储到数据库当中，实现对牲畜信息数据的计算机管理。研究系统的总体框架如图4所示[4]。

图4 牲畜管理系统框架图

Fig.4 Architecture diagram of livestock management system

4 结束语

基于物联网技术建设的牲畜管理系统采用了射频识别技术、无线网络技术等关键策略研究实现了对牲畜的智能化管理，该系统广泛应用于畜牧业中，将会对我国加强牲畜产品质量安全检测和管理起到显著可观的促进作用。

参考文献：

[1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术，2010（1）：51-53.