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　　一、概述：

　　項目背景

　　某種畜改良中心，為了實現下轄所有養殖場的統一管理。通過采用RFID射頻識別技術對每個養殖場內所有豬牛羊進行電子耳標標識，為每個物理豬牛羊建立“電子身份”，以實現所有養殖豬牛羊從飼料、養殖、防疫、出廠屠宰等關鍵環節的所有信息自動采集，并通過計算機網絡技術匯總到管理中心軟件，形成所有養殖豬牛羊的電子檔案信息。

　　項目概要

　　豬牛羊安全追溯管理系統主要是利于物聯網RFID技術，以RFID電子豬牛羊耳標為信息載體，并依托網絡通訊、系統集成及數據庫應用等技術，實現對養殖豬牛羊從飼料、養殖、防疫、出廠屠宰每一個環節的跟蹤記錄和及時追溯管理，確保豬牛羊產品質量的安全可靠，讓消費者真正吃上放心、安全的豬牛羊食品。該技術方案中以“羊”為例，進行了豬牛羊安全追溯管理系統的方案描述。

　　項目建設意義

　　1、豬牛羊安全追溯管理系統的建立將提高畜改良中心生產現代化水平，促進豬牛羊養殖健康可持續發展，增強企業核心競爭力

　　2、推動畜改良中心下轄養殖場信息化進程，提高養殖的效率，降低養殖的成本

　　3、信息透明，降低公眾的質疑，減少因意外市場給企業帶來的損失

　　4、豬牛羊信息的全程可追溯為豬牛羊的市場開拓和品牌建立提供強大的支撐

　　5、豬牛羊安全追溯系統讓消費者來監督企業的行為，促使養殖企業提高肉類產品的質量

　　6、讓消費者吃上放心的、真正優質、美味、健康的豬牛羊肉

　　二、系統建設內容

　　養殖環節

　　生羊養殖分為配種、懷孕、仔羊、成品羊等不同階段

　　一是，公羊和母羊通過佩戴RFID電子耳標，可對其進行動態管理，包括配種信息，懷孕、生仔羊情況等信息

　　二是，仔羊出生30天時，將接受第一次疫苗、保健，同時佩戴有顏色的區分公母的RFID電子耳標，并通過該電子耳標關聯小羊的母羊及其父輩信息，在養殖過程中飼養員通過信息平臺或PDA統一將仔羊及成品羊的飼料喂養信息、防疫信息、用藥信息、環境信息等寫入豬牛羊耳朵的RFID電子耳標，并通過網絡將數據上傳到企業云平臺數據中心，且在數據中心建立完整的羊只個體養殖檔案

　　三是，仔羊出生50天時，從母羊欄出來，被選為種羊的仔羊進行永久性飼養(自行留種培育)，其他成批轉移到育成舍繼續喂養成成品肉羊

　　出廠環節

　　成品肉羊裝車出廠時，通過安裝在養殖廠門口上方的超高頻讀寫器，自動讀取、統計出廠的成品肉羊RFID電子耳標信息，并自動記錄其出廠時間等信息。(及出廠流向信息在裝車時PDA輸入或后臺錄入，非法或不達出廠條件的羊經過大門口時自動報警提示)并通過網絡將數據上傳到企業云平臺數據中心，系統自動將出廠信息保存在對應的成品羊檔案數據庫里以備后續溯源及為種畜改良中心財務賬務提供最初依據。

　　移動手持終端PDA辦公

　　在移動手持終端PDA上開發配種、喂養、防疫、檢疫、數據查詢應用辦公模塊;飼料員或檢疫人員每天進行生羊飼養或者進行防疫、檢疫時可直接使用手持終端進行操作，同時數據可通過無線網絡連接自動同步導入到安全追溯數據庫中心。

　　三、項目建設方案

　　設計原則

　　為保證方案的可行性和穩定性，并能適應應用的不斷發展，在系統方案設計中，應遵循以下幾點原則：

　　(1)實用性：系統規劃要為實施工作提供指導，為進一步實施提供依據;整個系統的功能應完全立足于客戶的運營和管理需要;方案選擇應追求實用性，必須符合種畜改良中心管理的實際需求，技術上要有一定高度，手段強調實用;

　　(2)先進性：系統設計應采用先進的概念、技術、方法、設備，即可靠成熟，又能反映當今世界的先進水平，并具有發展潛力;

　　(3)開放性：整個系統應遵循總體的開發規范和接口標準，同時要考慮和現有部分應用系統的接口，以保證系統結構的完整性和信息的一致性。應能支持異構系統和不同的網絡協議的互聯，提供開放的網絡接口和數據接口，不同的系統能夠協同運行，進行數據交換、信息共享;

　　(4)經濟性和冗余性：系統力求設計緊貼用戶需求，同時要為可能的增值服務留有空間，總體上具有良好的性價比;

　　(5)擴展性：系統要有良好的兼容性、可移植性和升級前景。在系統容量、通信能力、處理能力等方面具有擴充性、業務重組能力。在設計中，要保證系統結構模塊化，功能模塊可以平滑擴充;

　　(6)易用性：必須提供友好的用戶截面，采用規范的行業用語。友好、清晰、操作簡單、方便，容錯性強;

　　(7)可維護性：對于應用系統，可維護性體現在易分析性、易更改性、易測試性、穩定性業務流程可重組。使用模塊化的結構;對于網絡系統，體現在能夠提供有效的網絡管理的系統監控、測試、診斷工具，保證系統維護管理簡明、方便、有效;

　　(8)可靠性：應在系統結構、設計方案、設備選擇、技術服務等方面綜合考慮，保證系統能夠持續(7X24小時)無故障運行。同時系統應具備出錯處理、容錯能力、冗余備份能力;

　　(9)安全性：系統應具有高度的安全性和保密性，通過對系統分級保護、數據存儲權限的控制，以及內外網設置防火墻，虛擬路由隔離等手段，來防止各種形式的對系統的非法侵入;

　　基于RFID進行數據采集

　　RFID射頻技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。與條形碼技術相比，RFID可以節省更多的時間和人力、物力，降低生產成本，提高工作效率。其優點是不局限于視線，識別距離比光學系統遠，射頻識別卡具有讀寫能力，可存儲大量數據，并具有一定的智能，難以偽造。

　　本系統通過使用含有RFID芯片的超高頻豬牛羊耳標對豬牛羊的出生，養殖，出廠進行全程管理，每個過程通過耳標記錄羊的各種信息，通過使用手持機或者非移動讀卡器采集數據，最終實現豬牛羊的信息追溯。

　　總體架構

　　系統建設框架

圖一 系統建設框架

　　如圖1所示，系統采用多層結構，共分為接入層、展現層、業務層和基礎設施層四層。

　　(1)接入層

　　用戶使用PC、手持移動終端通過不同接入方式(Internet、VPN、GPRS、WIFI)接入到豬牛羊安全追溯管理系統。

　　(2)展現層

　　提供一個內部信息交互及所有業務系統的統一表示和展現入口。實現應用展現、認證授權、系統管理三大類服務。展現層將實現PC端瀏覽器展現方式及手持設備客戶端展現方式。

　　(3)業務層

　　作為豬牛羊安全追溯管理系統的具體應用實現，包括對養殖環節整個流程的業務實現，出廠環節的業務實現，豬牛羊耳標授權業務實現，以及相關業務的綜合管理。

　　(4)基礎設施

　　包括基礎網絡及硬件設施等，保證系統的正常運行、訪問。

　　此外，系統還包括貫穿各個層次的系統及安全管理和接口管理。

　　系統技術框架

　　“豬牛羊”安全追溯管理系統的開發將做到構件化、模塊化和平臺化，以保證各系統及子系統的各項功能，滿足可持續性開發需求，每一個應用程序都做到高度模塊化，以便支持跨平臺的移植能力，同時具備可擴展的技術框架和標準的對外接口，為與系統外的應用系統和二次開發預留接口。

　　以“豬牛羊”安全追溯管理系統為例，技術框架圖如下圖所示：

圖二 系統技術框架

　　系統組成

　　本系統同硬件和軟件兩部分組成。

　　硬件包括軟件部署的中心WEB服務器，提供數據服務的云平臺數據中心服務器，手持超高頻讀寫器，固定超高頻讀寫器，高清攝像頭，超高頻RFID耳標及網絡設備等。

　　軟件部分包括部署在中心WEB服務器上的“豬牛羊”安全追溯管理系統，部署在手持超高頻上的“豬牛羊”安全追溯管理系統手持客戶端。

　　運行環境要求

　　為了確保令人滿意的性能，豬牛羊安全追溯管理系統具有下列最低和推薦的客戶端和服務器應用程序系統要求。

　　下列平臺支持安裝和運行系統。

　　豬牛羊安全追溯管理系統是基于J2EE技術構建的數據庫應用軟件系統，若要使系統能夠正確運行，還需要下列附加組件(注：這些附加組件已集成在Windows XP、Windows Server 2003及更高版本上)。

　　注：為使系統顯示信息完整美觀，建議使用顯示器分辨率支持1024*768 或以上。

　　系統功能設計方案

　　系統功能框架

　　根據豬牛羊的業務需求，我們設計的軟件系統將包含以下功能模塊，見下圖所示：

圖四 PC端系統功能模塊圖

圖五 移動手持PDA客戶端系統

　　基礎數據管理

　　基礎數據管理是指對業務管理過程當中用到的一些基礎數據的初始化工作。這些數據貫穿整個業務流程，初始化好以后在業務模塊中需要用到這些數據直接選擇即可。基礎數據管理包括羊舍管理、員工管理、耳標管理、攝像頭管理、飼料信息管理、藥品信息管理等。

　　羊舍管理

　　羊舍管理是用來管理種畜改良中心下轄所有養殖場的羊舍信息，羊舍的父級是棟號，種畜改良中心需要對所有的養羊棚編制棟號，以及對每個羊樓里面的羊舍欄都編制欄舍號，編好后在每個羊舍的墻上寫上號碼，然后在系統的這個模塊中把這些信息錄入進來，管理員可以對這些數據的信息進行新增，修改，刪除等操作。棟號的牌為印刷種畜改良中心LOGO信息的超高頻硬質卡，卡中存儲本棟羊舍中欄舍及羊的養殖相關信息，還可用來管理養殖人員對整棟羊的飼養、打疫苗等工作，亦方便種畜改良中心領導不定期帶手持設備檢查工作用。

　　員工管理

　　員工管理用來管理種畜改良中心的所有員工的信息，系統管理員可以對會員信息進行新增，修改，刪除等操作。

　　耳標管理

　　耳標管理用來管理種畜改良中心采購的所有耳標的信息。耳標采購過來的時候，上面都標有編號，系統操作員需要手動通過此模塊把這些編號錄入到系統中，當然錄入耳標的過程可以和使用耳標的過程同時進行，也就是說當需要使用一部分耳標的時候，只錄入要使用的這些耳標，同時通過標簽讀寫器將數據寫入到耳標中。耳標一旦使用，則和具體某頭羊綁定到了一起，只要通過耳標上的編號(當然耳標中RFID芯片中同時存了這個編號)就可以查詢到和這頭羊相關的所有信息。

　　飼料信息管理

　　把喂養的各種飼料的信息錄入到系統中管理起來，在喂食管理中直接選擇喂用的飲料類型即可。系統操作員可以對會員信息進行新增，修改，刪除等操作。

　　藥品信息管理

　　把黑羊生長過程中可能使用到的各種藥物的信息錄入到系統中管理起來，在防疫管理中直接選擇使用的藥物類型即可。系統操作員可以對會員信息進行新增，修改，刪除等操作。

　　養殖管理

　　養殖管理是系統中最為重要的一個功能模塊，此模塊將管理羊在整個養殖過程中的一切事務。

　　母羊管理

　　母羊管理是管理那些用來懷孕生小羊的母羊，系統中需要記錄這些羊對應的耳標編號，居住的羊舍號，飼養過程當中喂用的食物信息，用藥信息，等等。系統操作員可以對這些信息進行新增，修改，刪除等操作。

　　種羊(公羊)管理

　　種羊管理是管理那些用來配種的優質公羊，像母羊管理一樣，系統中需要記錄這些羊對應的耳標編號，居住的羊舍號，飼養過程當中喂用的食物信息，用藥信息等。

　　配種管理

　　配種管理包括配種計劃管理，配種管理兩部分。

　　配種計劃管理是實驗室通過科學計算后得出的哪個公羊和哪個母羊交配最好得出的計劃，這些計劃信息錄入到系統中，待配種的時候工作人員根據計劃實施。

　　配種管理是管理實際的配種情況，信息包括公羊編號，母羊編號，配種日期等。實際操作是工作人員在羊配種的時候通過手持機讀取公羊及母羊的耳標號后通過手持機的客戶端軟件界面進行確認，確認后數據會通過無線發送到服務器中，管理人員可通過訪問web端查詢這些信息。

　　仔羊管理

　　仔羊管理是指剛生下來沒多久的還沒有分配羊舍的小羊，這些羊還在媽媽的羊舍里。這些信息的來源是羊媽媽一生下一窩小羊工作人員會在這里記錄，通過錄入母羊的編號以及生下的羊的總個數，系統會給每個小羊默認生成一串新的編號。等30天以后要給小羊做第一次防疫處理，并開始給羊打耳標，分性別等，這個時候需要對這些小仔羊的信息進行更新，比如羊的性別，耳標編號，防疫信息等。

　　育成羊管理

　　育成羊管理是用來管理已經分配了羊舍的羊，在這個模塊里可以查詢到羊的所有信息，包括父母的編號、所在羊舍的編號、出生日期、斷奶日期、喂食情況，防疫情況等等。可以根據母親的ID編號，羊舍編號，耳標編號等進行搜索。

　　喂食管理

　　每一次給羊喂食后記錄喂食情況，記錄這些信息的時候可以根據樓編號批量操作，操作即可以通過電腦端操作也可以通過手持機客戶端進行操作。

　　防疫管理

　　每一次給羊防疫后記錄防疫情況，記錄這些信息的時候可以根據樓編號批量操作，操作即可以通過電腦端操作也可以通過手持機客戶端進行操作。如果一棟羊舍的羊并不是一次性做完防疫的，那么操作的時候就先選擇樓編號再勾選此樓下的已經做過防疫的所有羊舍即可。

　　系統管理

　　系統管理所含的是對系統進行維護的功能模塊，主要的功能是完成系統底層維護的任務。包括的功能有：用戶管理，權限管理，數據管理、系統日志、角色管理、數據字典項。

　　系統管理在軟件開發中有著非常重要的的作用。軟件是否能夠正常運行在這里決定，這一部分沒做好軟件將無法正常運行;同時這里也是軟件安全性的第一道關口，沒有了這一部分軟件也就沒有什么安全可以講了。由于地位的重要性，這一部分歷來是軟件開發的重點，同時也是軟件開發中最穩定和成熟的部分，之所以這樣說是因為從軟件開發一開始每一套軟件里都有這一部分，同時這一部分的功能也是基本一樣的并且成熟度基本相同。

　　用戶管理

　　任何一個軟件的最終目的都是提供給人來使用，所以人員機構是任何軟件的基礎。我們在這里將人員和機構單獨提煉出來作為一個體系來維護。在這個模塊里涉及到了多種人員，每個人員都分屬于不同的體系。作為系統的數據是對外開放的瀏覽權不開放維護權的，所以需要一定的權限和終端才可以對數據進行維護。在本方案中種畜改良中心對采集的數據信息有修改權限，下轄所有養殖場無更改權限，只有查詢和瀏覽權限，以保證數據的完整性和準確性。

　　角色管理

　　基于RABC的三級權限管理，最重要的一個環節就是角色管理，建立不同的角色，并基于角色分配權限，很大的提高了權限分配的靈活性和工作強度，也滿足本系統的三級權限管理。

　　權限管理

　　資源管理負責維護本系統的各種需要進行權限處理的各種資源，包括，各種添加，修改，刪除，查看等各種操作以及基于行級別的數據過濾功能，基于頁面組件的數據過濾功能。

　　模塊管理

　　系統中所有模塊的動態管理。

　　數據字典

　　系統中使用的一些常量數據的設置

　　操作日志

　　查看系統中的操作日志，系統會將每個用戶登錄系統后的所有操作日志記錄下來，以便追蹤查詢，對系統數據的操作安全提供保障。

　　數據備份

　　數據備份是為了保證數據的安全性采取的一種保護方法，就是將數據以某種方式加以保留，以便在系統遭受破壞或其他特定情況下，重新加以利用的一個過程。

　　數據備份作為存儲領域的一個重要組成部分，其在存儲系統中的地位和作用都是不容忽視的。對一個完整的 IT 系統而言，備份工作是其中必不可少的組成部分。其意義不僅在于防范意外事件的破壞，而且還是歷史數據保存歸檔的最佳方式。換言之，即便系統正常工作，沒有任何數據丟失或破壞發生，備份工作仍然具有非常大的意義 —— 為我們進行歷史數據查詢、統計和分析，以及重要信息歸檔保存提供了可能。

　　移動手持PDA客戶端系統

　　配種模塊

　　工作人員在作配種工作的時候，使用手持PDA對公羊和母羊的耳標進行掃描，客戶端系統中彈出配種確認信息，工作人員點擊確認后配種的信息即上傳到數據中心。

　　喂養模塊

　　工作人員在每次喂養完一個羊舍以后，通過手持PDA掃描羊舍門口的樓標簽，或者直接手工在界面上選擇羊舍的編號操作，選擇喂養的食物信息后點確認即可。

　　防疫模塊

　　工作人員在每次對一個羊舍的羊做完防疫以后，通過手持PDA掃描羊舍門口的樓標簽，或者直接手工在界面上選擇羊舍的編號操作，選擇防疫時使用的藥物信息后點確認即可。如果一次防疫沒有做完整個羊舍，那么系統界面中用戶可以勾選這個樓下的已經做過防疫的羊欄號。

　　檢疫模塊

　　豬牛羊在加工前需要先檢疫合格，檢疫人員通過手持機掃描后點確認按鈕即完成檢疫過程。

　　數據查詢模塊

　　此模塊用來查詢各種信息，通過掃描耳標或者手動輸入編號查詢羊相關的各種信息，比如配種信息，喂養信息，防疫信息等等。

　　四、主要RFID設備清單

　　一、產品名稱:

　　902~928MHz超高頻RFID豬、牛、羊耳標

　　二、產品型號:

　　ETAG-T45

　　三、產品特性：

　　1、最遠讀距可達5m

　　2、防水，防曬，防浸泡，符合IP67標準

　　四、技術指標

　　一、產品名稱:

　　902~928MHz超高頻堅固型手持式RFID讀寫器

　　二、產品型號:

　　ETAG-R47

　　三、產品特性：

　　1、支持一維、二維條碼、攝像頭、藍牙、WIFI、GPS等

　　2、支持USB、RS232多種數據接口

　　3、提供動態連接庫(DLL)及演示軟件源代碼，支持二次開發

　　四、技術指標

　　一、產品名稱:

　　902~928MHz超高頻分體式RFID讀寫器

　　二、產品型號:

　　ETAG-R43

　　三、產品特性：

　　1、以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發射方式工作

　　2、支持主動、應答、觸發等多種工作模式

　　3、提供動態連接庫(DLL)及演示軟件源代碼，支持二次開發

　　四、技術指標

　　一、產品名稱:

　　902~928MHz超高頻8dbi圓極化RFID天線

　　二、產品型號:

　　ETAG-A02

　　三、 產品特性：

　　1、極化方式：圓極化

　　2、8dBi高增益設計

　　四、技術指標

　　一、產品名稱:

　　902~928MHz超高頻USB接口RFID讀寫器

　　二、產品型號:

　　ETAG-R45

　　三、產品特性：

　　1、以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發射方式工作

　　2、輸出功率: 最大10dBm(可調)

　　3、USB1.1接口取電，無需外接電源

　　4、提供動態連接庫(DLL)及演示軟件源代碼，支持二次開發

　　四、技術指標

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