Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng hệ thống quản lý theo dõi động vật dựa trên công nghệ RFID

Hiện nay, nhu cầu về thịt và các sản phẩm từ sữa của con người ngày càng tăng: đồng thời, con người cũng ngày càng chú ý hơn đến độ tin cậy về chất lượng của các sản phẩm này, điều này đặt ra một thách thức mới đối với một số người. các công ty và yêu cầu họ phải có một hệ thống quản lý hoàn chỉnh giám sát và kiểm soát chặt chẽ việc sản xuất và chế biến các sản phẩm này. Tuy nhiên, trong khoảng hơn chục năm trở lại đây, các dịch bệnh ở động vật tiếp tục bùng phát trên khắp thế giới như bệnh bò điên, liên cầu khuẩn suis, bệnh lở mồm long móng, cúm gia cầm... gây nguy hiểm nghiêm trọng cho con người. sức khỏe và tính mạng của con người, đồng thời giáng một đòn nặng nề vào ngành chăn nuôi thế giới. nên thu hút được sự quan tâm lớn từ các nước trên thế giới. Để đạt được mục tiêu này, các chính phủ trên thế giới đã nhanh chóng xây dựng các chính sách tương ứng và thực hiện nhiều biện pháp khác nhau để tăng cường giám sát và quản lý động vật, trong đó việc xác định và theo dõi động vật đã trở thành một trong những biện pháp quan trọng. Ví dụ, chính phủ Anh quy định rằng các phương pháp theo dõi và nhận dạng khác nhau phải được áp dụng đối với các động vật nuôi như lợn, ngựa, gia súc, cừu và dê.

Mục đích của việc nghiên cứu hệ thống này là ứng dụng công nghệ RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) để thiết lập hệ thống quản lý hoàn chỉnh, linh hoạt và thuận tiện nhằm nâng cao trình độ quản lý hiện đại của các trang trại chăn nuôi lợn; đồng thời, khi có vấn đề phát sinh với thịt lợn và các sản phẩm từ thịt, thuận tiện cho các nhà quản lý nhanh chóng tìm ra nguồn gốc dịch bệnh và có biện pháp thích hợp để tránh thiệt hại thêm. RFID là công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc với các đặc điểm lưu trữ dữ liệu lớn, khả năng đọc, khả năng xuyên thấu mạnh, khoảng cách đọc và ghi dài, tốc độ đọc nhanh, tuổi thọ dài và khả năng thích ứng môi trường tốt. Và đây là công nghệ nhận dạng tự động duy nhất có thể đạt được khả năng nhận dạng đa mục tiêu.

1 Cấu trúc hệ thống và nguyên lý làm việc

Hệ thống quản lý theo dõi và nhận dạng động vật dựa trên RFID bao gồm ba phần: thẻ tần số vô tuyến RFID, đầu đọc và ghi và mạng máy tính, như trong Hình 1. Đầu đọc/ghi thường được sử dụng làm thiết bị đầu cuối máy tính để đọc, ghi và lưu trữ dữ liệu trên Thẻ RFID. Nó bao gồm một bộ điều khiển, một mô-đun truyền thông tần số cao và một ăng-ten. Đầu đọc trong hệ thống này bao gồm đầu đọc cố định và đầu đọc cầm tay. Thẻ RFID là một bộ phát đáp thụ động, chủ yếu bao gồm chip mạch tích hợp (1C) và ăng-ten bên ngoài. Chip RFID thường tích hợp mặt trước tần số vô tuyến, điều khiển logic, bộ nhớ và các mạch khác, thậm chí một số còn tích hợp ăng-ten với nhau. trên cùng một con chip.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của hệ thống này là: khi một con lợn có "khuyết tai"; (thẻ RFID) đi vào trường tần số vô tuyến của đầu đọc, dòng điện cảm ứng thu được từ ăng-ten của nó được tăng cường nhờ mạch tăng cường và được sử dụng làm nguồn điện cho chip. Dòng điện cảm ứng chứa thông tin được phát hiện thông qua mạch đầu cuối tần số vô tuyến và tín hiệu số được gửi đến mạch điều khiển logic để xử lý thông tin; thông tin trả lời được yêu cầu được lấy từ bộ nhớ và gửi trở lại mạch ngoại vi tần số vô tuyến thông qua mạch điều khiển logic, và cuối cùng được gửi trở lại đầu đọc thông qua bộ ghi ăng-ten.

Mạng máy tính thu thập thông tin về lợn trong trang trại thông qua giao diện và tích hợp các chức năng cơ bản cần thiết để quản lý trang trại lợn hàng ngày. Nó tích hợp tất cả các hồ sơ, số liệu thống kê, báo cáo và các nhiệm vụ khác liên quan đến việc quản lý trang trại lợn hàng ngày mà ban đầu được thực hiện thủ công. Thực hiện quản lý máy tính. Hệ thống về cơ bản đáp ứng nhu cầu quản lý và sản xuất hiện tại của các trang trại lợn, cung cấp thông tin từ góc độ ra quyết định vĩ mô, tạo điều kiện cho các nhà quản lý hiểu được tình hình quản lý trang trại lợn một cách kịp thời và chính xác, đồng thời nâng cao trình độ quản lý hiện đại.

2. Thiết kế phần cứng hệ thống

Việc thực hiện mạch phần cứng trong hệ thống này bao gồm ba phần: lắp đặt các "đinh tán tai lợn"; (thẻ RFID), triển khai đầu đọc thẻ và thiết lập mạng máy tính.

2.1 Lắp “khuyên tai” (thẻ RFID)

Hiện nay, các phương pháp cơ bản để gắn thẻ điện tử lên động vật bao gồm thẻ điện tử loại đeo cổ, thẻ tai (đinh), loại tiêm và thẻ điện tử dạng viên. Mỗi loại tag đều có đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Giá thành của thẻ đeo cổ quá cao, thẻ tiêm và thẻ thuốc không phù hợp với động vật nhưnhư lợn nên hệ thống này sử dụng "khuyết tai" thẻ điện tử. Thẻ điện tử đeo trên tai không chỉ lưu trữ được nhiều dữ liệu mà còn có khả năng chống bụi bẩn, mưa. Thông tin được lưu trữ trong "tai nghe" Thẻ tần số vô tuyến bao gồm: địa chỉ thị trấn nơi có trang trại lợn, mã bưu chính, thông tin giống, ngày đeo khuyên tai, thông tin kiểm dịch và tiêm chủng, thông tin bệnh tật, thông tin về phả hệ và chăn nuôi, ngày thả ra, v.v., tất cả Thông tin này phải bao trùm toàn bộ vòng đời của lợn từ khi sinh ra để thuận tiện cho việc nhận dạng, theo dõi và quản lý lợn.

2.2 Triển khai đầu đọc và ghi thẻ RFID

Có hai loại đầu đọc thẻ RFID được sử dụng trong hệ thống này: một loại là đầu đọc cố định; cái còn lại là đầu đọc cầm tay, xem Hình 2. Sự khác biệt chính giữa đầu đọc cố định và đầu đọc cầm tay là đầu đọc cầm tay có thể đọc một lượng lớn thông tin thẻ RFID và sau đó nhập thông tin vào nền tảng phần mềm của hệ thống thông qua giao diện USB của PC hoặc cổng COM. ở giữa. Sau khi đầu đọc/ghi cố định đọc thông tin thẻ RFID, nó sẽ được truyền đến nền tảng phần mềm theo thời gian thực mà không lưu trữ trong đầu đọc/ghi. Đầu đọc/ghi cố định được lắp đặt tại một vị trí cố định trong chuồng lợn và có thể trao đổi dữ liệu, thông tin theo thời gian thực thông qua mạng CAN bus và nền tảng phần mềm. Đầu đọc cầm tay rất thuận tiện để sử dụng. Nó chỉ đọc thông tin thẻ RFID một cách tập trung và sau đó trao đổi dữ liệu với PC.