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关于“智慧牧场”的构想胡祝青51090104033摘要：本文在现有奶业自动化及信息化的基础之上，提出了一种“智慧牧场”的总体构想，并分别从硬件和软件两个方面阐述了“智慧牧场”的实现，最后总结方案的不足并提出在今后的研究中应更为注重“智慧”的概念。
关键词：智慧地球、RFID、K-Means算法、智慧牧场0 引言随着IBM“智慧地球”概念的提出，各国都非常重视本国的智慧化进程，许多国际大公司也分别争相提出各个领域的各种解决方案。
随着中国奶业在世界市场上的强势崛起，畜牧业的发展自然也应跟进世界的步伐，畜牧业的“智慧化”将是其今后发展的主要目标，因而提出“智慧牧场”的技术解决方案成为大势所趋。
信息科技高度发达的今天已经使现今的牧场管理具有一定的信息化程度，如今奶业市场上也充斥着各种各样的自动化奶牛器械，比如在牧场管理中已经用到的奶牛发情检测，在欧美牧场中偶有使用的牛群管理软件，在广大中国牧场中基本普及的奶管及冷缸自动清洗技术等。
本文在这些自动奶牛器械系统以及牧场管理系统的基础之上，提出一种“智慧牧场”的技术解决方案。
1 总体构想“智慧牧场”的解决方案由奶牛身份识别、奶牛健康状况监测、奶牛就诊、自动挤奶、自动饲喂等部分组成。
完整的工作流程图如图1。
图 1 “智慧牧场”工作流程图如图1所示，奶牛依次从左至右沿护栏走过。
当走至RF 接收器处，激活RF 接收器，RF 接收器通过无线射频识别技术识别该头奶牛的标签，并获取奶牛的体温、呼吸频率、脉搏以及活动量信息。
这些信息再通过有线传输方式（如RS485总线）上传至监控中心。
监控中心通过高速处理器快速分析这些数据，并做出以下判断：如果该奶牛的身体健康良好（体温呼吸脉搏正常，并无发情特征，产奶量正常），则就诊栅栏关闭，奶牛继续前进；否则，则打开就诊栅栏，让该奶牛走向兽医室就诊，此时监控中心的有关该奶牛的信息早已传达至兽医手中。
当奶牛继续前行至奶厅门口，由于挤奶栅栏为敞开状态，故奶牛会进入奶厅接收挤奶机器人挤奶。
RFID技术在农业领域的应用1. 作物种植RFID技术在作物种植方面的应用主要体现在智能农业管理系统中。
通过在农田中布置RFID标签，并利用读取设备收集标签信息，可以实现对农田环境、作物生长状况的实时监测。
例如，我国某农业科技公司推出的智能农田系统，就采用了RFID技术。
该系统可以实时监测土壤湿度、温度、养分等参数，并根据作物生长需求自动调整灌溉、施肥等操作。
通过这种精细化管理，作物产量得到了显著提升。
2. 畜牧养殖在畜牧养殖领域，RFID技术主要用于动物身份识别、健康管理等方面。
以我国某大型养猪企业为例，他们采用了RFID耳标来标识每头猪，通过读取设备实时监测猪的生长状况、健康状况等信息。
这样不仅可以提高养殖效率，还可以有效预防疫情的发生。
RFID技术还可以应用于动物溯源，确保食品安全。
3. 农产品加工在农产品加工环节，RFID技术可以帮助企业实现精细化管理。
例如，某蔬菜加工企业采用了RFID技术对蔬菜进行分类、计数、打包等操作。
通过RFID标签，企业可以实时了解蔬菜的来源、品种、生产日期等信息，确保蔬菜的新鲜度和品质。
同时，RFID技术还可以提高农产品加工的自动化程度，降低人工成本。
4. 农产品物流在农产品物流领域，RFID技术可以帮助实现货物的快速识别、跟踪和管理。
以某农产品物流公司为例，他们采用了RFID标签对货物进行标识，通过读取设备实时掌握货物的位置、状态等信息。
这样不仅可以提高物流效率，还可以降低货物损耗。
同时，RFID技术还可以应用于农产品追溯体系，保障消费者权益。
RFID技术在农业领域的应用具有广泛的前景。
通过实际案例可以看出，RFID技术有助于提高农业生产效率、降低成本、保障食品安全和生态环境。
未来，随着RFID技术的不断发展，相信其在农业领域的应用将更加广泛，为我国农业现代化贡献力量。
重点和难点解析：在上述文档中，有几个关键细节值得我们深入关注和理解。
这些细节不仅展示了RFID技术在农业领域的实际应用，也揭示了该技术实施过程中的重点和难点。
UHF RFID射频识别技术的介绍及其应用领域微波射频识别（UHF RFID）技术是国际上最先进的第四代自动识别技术，是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术，它有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料等特点,运用范围广等特点。
它是为实现数字化、信息化而对物体的属性、状态、编号等特征数据进行自动采集所推出的一种全新管理手段，可广泛应用于人员、动物、物品等方面的身份自动识别。
一、微波射频自动识别(UHF RFID)的关键设备主要有射频识别卡、读写器、微波天线等三个组成部分：（1）射频识别卡：又称电子标签主要用来存储被标识物数据信息：射频识别卡的核心是带有信息收发和存储功能的集成电路，存储容量为1024bits或更多。
由于其使用时像普通标签一样被粘贴在被识别物体上，因此该装置被形象化地称作“电子标签”。
射频识别卡中保存着一个物体的属性、状态、编号等信息。
电子标签通常安装在物体表面具有一定的无金属遮挡的视角。
（2）读写器：用于读取或写入射频识别卡中的数据，它满足了对快速运动的多个物体或人员进行同时快速准确自动识别的需要，适合于要求读出距离远、识别速度快以及要求对多个卡片同时进行识别的应用领域，其主要功能是：1、给空白射频识别卡写入欲贮存的数据信息；2、阅读射频识别卡中当前贮存的各类数据信息；3、修改（重新写入）射频识别卡中的数据信息。
（3）微波天线：它与读写器相连接，主要是向射频识别卡发送和接收相关的数据信号。
二、主要技术特点：微波射频自动识别技术的工作频段分为915MHZ、2450MHZ、5800MHZ三种，它与低频自动识别（即市面上流行的IC卡，其工作频段为125kHz、13.5MHz）技术相比有如下突出的优点：(1)超薄型软性胶片基层，轻、薄、小巧、适合多种封装形式需要，带强力自粘胶带；(2)无源型、免维护，使用寿命长达10年以上，反复擦写10万次以上，性价比高，一致性好，适于大规模使用。
射频识别在智能物流中的应用案例分析射频识别（RFID）技术是一种通过无线电信号实现物体自动识别的技术，它在智能物流领域有着广泛的应用。
本文将通过分析几个射频识别在智能物流中的应用案例，探讨其在提高物流效率、降低成本和优化供应链管理方面的作用。
首先，射频识别技术在智能物流中的一个重要应用是货物跟踪和管理。
传统的物流管理通常需要人工记录和扫描货物信息，工作效率低下且容易出错。
而采用射频识别技术，可以将每个货物都配备一个RFID标签，通过读写器可以实时获取货物的位置和状态信息。
这样，物流企业可以通过RFID系统追踪货物的运输路径，及时发现并解决可能出现的问题，提高物流运作的效率和可靠性。
其次，射频识别技术在智能仓储管理中也有着重要的应用。
传统的仓储管理需要人工盘点和记录库存信息，容易出现错误和漏洞。
而采用射频识别技术，可以实现对仓库内货物的自动识别和管理。
通过在每个货物上贴上RFID标签，仓库管理人员可以通过RFID读写器快速准确地获取货物的信息，包括存放位置、数量和状态等。
这样，仓库管理人员可以实时监控货物的流动情况，及时调整库存，提高仓储管理的效率和准确性。
此外，射频识别技术还可以应用于智能配送系统中。
传统的配送系统通常需要司机手动输入货物信息，容易出现错误和延误。
而采用射频识别技术，可以实现对货物的自动识别和跟踪。
在配送过程中，每个货物都配备一个RFID标签，配送车辆上安装有RFID读写器，可以实时获取货物的信息。
这样，配送人员可以通过RFID系统实时监控货物的配送情况，及时调整路线和配送计划，提高配送效率和准确性。
射频识别技术在智能物流中的应用还有很多，例如在供应链管理中的应用。
通过在供应链中的每个环节都使用RFID技术，可以实现对物流信息的实时监控和管理。
这样，供应链管理者可以及时了解到每个环节的情况，及时调整计划和资源，提高供应链的效率和灵活性。
总之，射频识别技术在智能物流中的应用案例丰富多样，它可以提高物流效率、降低成本和优化供应链管理。
射频识别技术在畜禽养殖中的应用与展望廖 超，程金花 *，任守文，李碧侠，付言峰，王学敏，徐小波（江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏 南京 210014；江苏省农业种质资源保护与利用平台，江苏 南京 210014）近年来，随着土地资源紧张、劳动力成本的提高，畜禽养殖业向集约化、规模化的方向发展，与此同时畜禽疫病频发、养殖环境恶化、福利水平降低等问题愈加突出[1]。
因此，为解决集约化养殖所产生的问题，首先需对畜禽的健康状况、Application and prospect of radio frequency identification technology in livestock and poultryChao Liao; Jinhua Cheng *; Shouwen Ren; Bixia Li; Yanfeng Fu; Xuemin Wang; Xiaobo Xu(Institute of Animal Science, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu 210014, China; Jiangsu Germplasm Resources Protection and Utilization Platform, Nanjing, Jiangsu 210014, China)Abstract: With the development of large-scale livestock and poultry feeding, highly intensive feeding mode will affect the health status, epidemic prevention and control and welfare level of livestock and poultry . A contactless and stress-free radio frequency identifi cation (RFID) technology came into being, technology which can collect the behavior, physiological, biochemical and breeding environmental indicators of livestock and poultry in a lossless state, so as to provide basic data for evaluating the effects and impacts of intensive feeding. This paper discusses the application of three common types of RFID systems in livestock and poultry feeding, systematically compares the advantages and disadvantages of various systems and suitable application scenarios, and further puts forward the future application direction of RFID in livestock and poultry feeding, in order to provide reference for deepening the research of livestock and poultry information collection.Keywords: RFID technology; Livestock and poultry; Frequency range; Data analysis摘 要：随着畜禽规模养殖的发展，高度集约化养殖模式将影响畜禽的健康状况、疫病防控和福利水平。
RFID技术革新养猪业，构建智能化养殖场RFID技术作为无线射频识别技术的一种，凭借着非接触、高效识别的特性，在养殖业行业中得到了广泛的应用，为构建智能化、高效化的养殖场提供了强大的技术支持，给传统养殖业带来了一场前所未有的技术变革。
以下是RFID技术在养猪行业不同场景中的应用：1.自动饲喂系统的精准化控制自动饲喂系统是现代养猪场的重要组成部分，它能根据猪只的生长阶段和营养需求，自动调整饲料的种类和投放量。
RFID技术的应用，使得这一系统更加精准和灵活。
通过在饲喂器或饮水器一旁安装RFID电子耳标识读器（以下简称RFID识读器），当猪只前来进食和饮水时，RFID识读器会自动识别猪只的电子耳标信息，根据猪只身份信息和预设的投放量，实现个性化饲养。
这样既能减少饲料浪费，又能确保猪只获得均衡的营养，促进健康成长。
2.自动分离系统的快速响应在养猪场中，对仔猪、病弱猪、发情母猪等不同生长阶段的猪只需要进行分离，对于猪只的健康生长、防止疫情扩散有着至关重要。
将RFID识读器安装在自动分离系统的通道一侧，RFID识读器会自动识别走在通道中的猪只电子耳标信息，如果猪只的信息与设定的特定（如年龄体重、体温过高、发情时间等）条件符合，则会出发分离机制，打开响应的通道门，将猪只快速分离到指定区域。
3.疫情监测系统的实时预警RFID技术与传感器、大数据分析等技术的结合，构建了一套高效的疫情监测系统。
通过在猪只耳朵上佩戴电子耳标，可以实时检测猪只的生长情况，获取猪只的日常数据，若是猪只出现异常情况（如运动量突然减少、进食异常、行为异常等），系统会发出预警，通知管理人员采取相应措施。
同时，还可通过RFID 技术追踪病猪的活动轨迹和接触史，可以迅速划定疫区，有效遏制疫情扩散。
4.发情系统的智能化升级发情管理是养猪业中至关重要的一环，直接关系到繁殖效率和猪群健康。
RFID技术的应用，使得发情监测变得更加精准和高效。
通过在母猪耳朵上佩戴电子耳标，结合传感器和数据分析平台，可以实时监测母猪的生理状态和行为变化，如活动量增加、食欲下降等发情前兆，从而提前预测发情期，实现精准配种，提高繁殖率。
奶牛个体识别最新研究成果综述-畜牧兽医论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：为了解个体识别在奶牛生产中记录产奶量、监控采食活动、监测卧床行为、追踪活动轨迹以及其他生产项目中的研究现状,以奶牛、个体识别、识别方法和生产应用为关键词,对20082018年的文献进行检索,并根据识别过程的不同特点对三类识别方法,即人工机械识别、接触式电子识别和图像生物识别进行归纳和总结并对识别方法、现代化生产应用以及国内进展等3个方面进行归纳和总结。
结果表明:1)生物识别技术相较于传统方法对奶牛个体的伤害较小,可以在很多方面克服环境的干扰。
2)目前智能识别技术与奶牛行为活动监测相关联,可以全面掌握个体健康状况和生产性能。
3)国内在计算机视觉方面取得了长足的进步,为个体的智能化识别打下了坚实基础。
今后个体识别技术研究应该着重于提高对环境的适应性和系统的兼容性,为建立完整的自动化奶牛监测体系提供依据。
关键词：奶牛; 个体识别; 识别方法; 生产应用概况;Abstract：To evaluate the development of individual identification of dairy cows during production in recording milk yield,monitoring feeding activity,monitoring bed behavior,tracking activity track and other production projects,the literature related to methods and application of dairy cow identification 2008-2018 are retrieved by using dairy cow,individual recognition,identification method and production application as keywords.The results show that:1) Compared with traditional methods,biometrics identification could overcome environmental interference in many aspects to reduce harm to individual cows.2) Currently,intelligent identification technology associated with the monitoring of cow behavior could comprehensively monitor individual health status and production performance.3) China has made great progress in computer vision,which builds a solid foundation for intelligent identification of individuals.In the future,the research on individual identification technology should focus on improving the environmental adaptability and system compatibility to provide basis for the establishment of a complete automatic cow monitoring system.Keyword：dairy cow; individual recognition; identification method; production application;随着集约化牧场的不断增多,精准畜牧业逐渐成为牧场高效管理理念,大数据化管理系统可以为集约化牧场提供关键生产指数和早期预警[1]。
简述射频识别在生活中常见的应用
射频识别(RFID)是一种非接触式的无线通信技术,可以通过无线信号来识别读写装置所居住的区域,并读取其中的数据。
以下是射频识别在生活中常见的应用:
1. 物流和供应链管理:RFID技术可用于跟踪物品的位置、状态和交易历史,从而优化物流和供应链管理。
例如,许多商店和商店使用RFID技术来跟踪库存和顾客购买的记录。
2. 身份验证和门禁控制:许多机构和场所使用RFID技术来验证身份和限制访问。
例如,公司可以使用RFID技术来验证员工的身份并控制办公室的访问权限。
3. 制造和工厂管理:RFID技术可用于跟踪生产线上的产品、工人和设备,从而提高生产效率和减少错误率。
4. 食品安全管理:RFID技术可用于追踪食品生产和供应链,确保食品安全。
例如,一些食品供应商使用RFID技术来跟踪每种食品的生产和运输过程。
5. 交通管理:RFID技术可用于跟踪车辆和行人,从而提高交通安全和效率。
例如,一些城市使用RFID技术来跟踪交通流量和优化城市
交通路线。
RFID技术的应用非常广泛,可以用于各种领域,包括物流、制造、食品、交通和安全等,提高生产效率、减少错误率、保障食品安全和优化城市交通。
射频识别（RFID）技术与应用伴随高科技的飞速发展，国际经济迅速向一体化迈进，促进了信息开发和信息服务产业的诞生和发展。
计算机的性能上日臻完善，超大规模集成电路和超高速度计算机技术的突飞猛进，人们开始关注如何改变手工数据输入，是输入质量和速度与其相匹配。
条码自动识别技术就是这样的环境下应运而生的，它是以计算机、光电技术和通信技术的发展为基础的一项综合性科学技术，是信息数据自动识别、输入的重要方法和手段。
而作为自动识别技术之一的条码技术，从40年代进行研究开发，70年代逐渐形成了规模，近30年则取得了长足的发展。
自动识别技术是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段，也已经初步形成了包括条码技术、射频技术（RFID）、生物识别、语音识别、图象识别和磁卡技术等以计算机、光、机、电、通讯技术为一体的高新科学技术。
20世纪的自动识别业可以说是条码技术的天下，自70年代在全球进行推广应用的商品条码系统（即EAN-UPC系统）诞生以来，条码技术以一种飞速发展的态势占领了从商业到工业，从仓储到流通的几乎所有数据管理的应用领域。
可以说，条码技术对供应链的管理，从商品制造、管理和流通的贡献是举足轻重的，为现代化物流的发展，为企业提供管理水平，降低管理成本和促进全球经济一体化的进程奠定了坚实的基础。
然而随着时代的变迁和技术的不断更新，条码技术已经无法满足企业现有的应用。
比如快速消费品供应链的管理，由于行业的特殊性，商品流转周期短，对商品信息实时传递的要求高。
现有的条码技术无法在短时间内从大量的商品中去获取商品的信息，惟一的途径必须是靠人工的一对一的扫描方式去完成。
随着沃尔玛“RFID计划”的推行，无疑为RFID在快速消费品供应链管理中的发展提供了一个强大的支点。
目前，我国许多商家已经意识到RFID在快速消费品行业中应用的必然性，国内快速消费品龙头企业贵州茅台酒集团也已开展了基于RFID 技术的酒类防伪应用技术研究和RFID在供应链管理方面的应用。
RFID射频识别技术在奶牛信息管理系统的应用—控制系统方案设计
根据在PPT里的理论介绍，参考ISO/IEC 18000体系标准，结合奶牛大规模饲养场所信息化管理的需要。
本文制定一个基于RFID技术的奶牛信息处理与监控系统。
在方案设计之前，我们需要假设一种应用环境。
用以对设计做实际的验证。
假定有一家规模为10000头奶牛的饲养场，饲养场内的奶牛均由精饲料加草料的混合饲养方式喂养。
牛圈的布局通槽形式，每头牛之间的距离保持在2米左右一字排开。
饲养场设置奶牛疫情监控区，特殊病症或妊娠监护区以及普通牛圈。
疫情监控区用于零时隔离有传染性威胁的奶牛，保障整个牛群的安全。
特殊病症或妊娠监护区用于对那些在孕期或需要特殊照顾的奶牛给予特殊的照顾，该区不设通槽，只设围栏。
饲养场对各个牛圈划定片区，指定专人管理，实行专人负责制度。
饲养场定期对产奶牛的体制和牛奶品质进行检测，并对检测结果进行评价。
每天定时对产奶奶牛自动挤奶，并对挤奶量进行记录。
饲养场对草料来源地和精饲料产地进行重金属等污染物检测，采用饲料来源认证机制，确保喂料安全和牛奶品质。
根据奶牛的生理特点，产牛犊后会出现三个不同的产奶期：旺奶期，产量稳定期和产量衰减期。
奶牛场还应建立奶牛产奶的时间表，每个月更新一次信息，用以跟踪未来一段时间内整个饲养场的产量变化情况。
有了这些对实际应用环境的认识，且看看所能得到的技术条件有哪些：
RFID射频识别技术：采用分布于各个监测点的电子标签加读写器和后台处理的计算机组成。
电子标签负责存储用于识别监测点的信息，考虑到它的应用环境，电子标签必须安全可靠易于读写。
读写器可以是手持式的，读写器的有效读取距离与它的发射功率有关，功率越高，读取距离越远。
另外，读写器也具备了一定的智能化特点，它能够对来自电子标签加解密，进行完整性检查和缓冲的作用。
计算机作为后台处理数据的中枢，可以实现大量的分析和监控任务。
当然也不能缺少现代化饲养场管控的一整套制度支撑，这里先抛开不看，主要研究RFID 怎样应用到奶牛场信息管理系统中的。
下面是初步的想法：
先考虑电子标签
标签应当足够小以便植入到奶牛的耳朵上，标签设计为无源标签，只有当读写器靠近时才会触发进行读写活动。
电子标签与读写器之间是一对一的读写关系。
为了得到准确完整的信息，需要对标签的数据约定一定的格式和内容。
暂且称一个标签的数据为一帧，一帧的内
＃奶牛编码是奶牛唯一的身份证，作为识别的唯一依据。
＃该片区负责人编号，便于追溯责任。
＃饲料来源为建立奶源质量安全的追溯机制而设定。
＃奶牛出生日期可以帮助饲养场管理奶牛在全生命周期的各种活动，比如接种，妊娠等。
＃产奶情况可以动态预报个体和奶场产量的波动，为饲养场发展决策提供依据。
＃奶牛健康状况关注的是是否产生疫情，是否需要特殊看护等等。
＃校验符提供数据在传输和读写过程中是否出错的证明。
＃结束符提供数据在传输中完整性的证明。
然后考虑读写器：
根据ISO/IEC 18000 读写器与电子标签之间的通信可以采用ASK调制，位速率为10kbps 或40kbps的曼彻斯特编码传输。
当读写器靠近牛耳朵附近的电子标签时，电子标签会感受到一个一定的电磁能从而激发，根据ISO/IEC 18000 电子标签在激发前会有一段静默时间（约为30ms）,一方面确认该读写器的目的就是为读取该电子标签，一方面也为电子标签内部线圈积累足够能量提供了时间。
为了成功读取，读写器要与电子标签一起满足一定的规格和标准。
读写器的发射功率，调制方式，存储容量，数据编码和校验方式都需要和电子标签保持一致。
发射功率能满足1米的读取距离即可；存储容量至少应该超过一个片区所有标签数据的容量；校验方式选择偶校验；数据编码方式和电子标签的帧格式相同。
下面考虑读写器的读写逻辑控制方案：
读过程：当读写器靠近牛耳朵附近的电子标签时，假设此时的情况是1对1的读取（暂不考虑防碰撞的问题），电子标签的感应线圈受到磁场激发开始工作，并通过内置天线将密文发给附近的读写器。
读写器识别并解密，如果不能识别会发出报警信息提示出现“读”异常。
解密后对报文进行解码，最后将处理后的报文缓存。
写过程：写过程在读过程之后进行，当读取的报文信息缓存后，读写器会对帧头和奶牛编码进行简单识别并与需要写入的报文信息的帧头和奶牛编码进行对比。
如果不一致就会发出报警信息提示出现“比较”错误。
读写器向电子标签发出“写”命令。
电子标签获得命令后清除所储存的密文，将天线调整为接受状态后向读写器回执确认信息。
然后读写器开始向电子标签发出写的内容。
电子标签检测到结束符后自动向读写器发出“完成”信息，此时，读写器发出报警提示写操作已经顺利完成。
现在说说后台计算机层面的一些考虑：
该信息系统的设计参考C/S架构设计，所有读写器都通过现场总线（比如CAN）连接到终端计算机上，计算机可以对连接到的读写器进行自动识别，可以对读写器进行读写操作。
该系统几乎所有的信息处理和决策产生都发生在计算机终端上。
比如预测整个饲养场下一月鲜奶产量情况，就可以统计所有存栏中目前产奶奶牛的数量，以及下个月即将进入产奶期的奶牛数量。
同时还可以根据标签信息，对产奶奶牛进行产奶旺期，产奶稳定期，产奶衰减期不同时期划分，精确估计产量变化情况，为决策给出数字依据。
当然更进一步，可以对饲料消耗情况进行预报，估计饲料进货的多少，避免出现饲料短缺和囤积现象。
凡此种种，显示出信息化手段在奶牛饲养方面的巨大优势，尤其是规模较大的饲养场，已经不能单凭个人经验决策的时候，该系统就会帮助人们快速，准确，及时的完成决策依据的生成。
在人力节约和成本控制方面实现了巨大的突破，显示出美好的前景。
