科学技术从来没有以今天这样的深度和广度，深刻地影响着人类社会和经济的发展，随之而来的信息化浪潮又将人们推进了一个崭新的时代——信息化时代。特别是在我国加入世界贸易组织后，面对国际化的竞争，迫切地要求我们用高科技的手段改造现有的畜牧业。可以说，全面推进畜牧业信息化是提高畜牧业国际竞争力的关键所在。在推进信息化的过程中，要通过计算机网络及通信技术，把畜牧信息及时、准确地传递到用户手中，实现畜牧生产、管理、畜产品营销网络化，加速传统畜牧业的改造和升级，大幅度提高畜牧业生产效率、以及管理和经营决策水平。
畜牧业信息化，是指为全面提高畜牧业经济运行效率、畜牧业劳动生产率、畜牧企业竞争力，在畜牧生产、管理、经营各领域不断推广和应用电脑、通信、网络等信息技术和其他相关智能技术的动态发展过程。在整个畜牧信息化建设中，硬件（电脑、网络、RFID读写器等设备）是基础，软件（办公软件、各种应用软件）是条件，信息资源（资料、信息的采集过程）则是重要的生产要素。通过对信息和知识及时、准确、有效地获取、处理，准确地传递到畜主手中，实现畜牧业生产、管理、畜产品营销信息化，大幅度提高畜牧业生产效率、管理和经营决策水平。
畜牧业信息化是传统畜牧业向现代畜牧业演进的过程，表现为劳动工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。从另一层意义上讲，畜牧信息化是指培养和发展以智能化工具为代表的新的生产力，是一个促进畜牧业发展，造福于社会的历史过程。
我国是世界第四大牛肉生产国，但与发达国家相比，我国肉牛业实际上还处在初级阶段水平，肉牛业存在的主要问题是生产水平低，资源浪费严重，牛肉品质较差，不适应市场需求。因此，需要提高科技生产能力进而改善牛肉品质。
从相关资料得知，我国现有牛存栏头数1.38亿头，牛肉产量达到675.9万吨。但牛肉人均产量只有4.3千克，低于世界平均9.8千克的水平。我国肉牛业生产水平不高，优质肉牛比重少，牛肉档次低仍然是制约肉牛业发展的主要因素。
我国肉牛繁育体系不健全，大多数养殖户对牛群数量的追求远远超过牛群的质量，见母牛就留。母牛繁殖成活率平均为72%，国内肉牛的全程死亡率高达5%，直接经济损失达90亿元～150亿元。
目前，我国存栏肉牛平均产肉量仅为45千克，而发达国家平均每头存栏牛产肉量为120千克，美国为115千克，一头肉牛的胴体重相当于我国2.3头。
在国际贸易中，牛肉的出口被发达国家垄断，我国在出口方面则一直处于弱势。目前我国鲜冻牛肉出口比重还很小，仅占世界贸易量的1%左右。
纵观未来发展前景，我国牛肉生产应定位在追求质量上。由于国产牛肉大多为中低档牛肉，优质牛肉很少，造成出口牛肉价格不足世界平均价格的80%。据了解，出口高档牛肉每吨可达3500美元左右，一般牛肉每吨仅1500美元左右。国内的大宾馆、饭店及外资餐厅，每年都要大量从国外进口牛排、小牛肉等高档产品。近3年我国每年花费巨额外汇，从国外采购高档牛肉2000吨～3000吨。由此可见，我国肉牛业发展的空间是非常广阔的。
近年来，国家对畜牧业给以重点政策倾斜，特别是肉牛带区域规划和冻精政策性补贴等必将推动繁育体系建设和肉牛业的快速发展。随着我国家畜饲养向节粮型品种调整，以及膳食结构改变的需要，肉牛业将成为一个大产业。在不远的将来，肉牛业一定会像现在的奶牛业一样，在国民经济中具有举足轻重的地位。
远望谷RFID面向动物识别追溯产品是基于国家标准《动物射频识别代码结构》（GB/T20563-2006）开发的动物标识及可追溯系统，该系统主要是应用于对动物的饲养、运输、屠宰、销售进行跟踪监控， 当爆发疫情时，对动物进行追溯；卫生部门通过该系统能够对可能感染疾病的动物进行追溯，以决定其归属关系以及历史踪迹。同时系统能对动物从出生到屠宰提供即时、详细、可靠的数据。
RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。一个典型的射频识别技术系统一般由RFID标签、阅读器、天线以及计算机系统等部分组成，如示。
图 RFID 系统组成框图
标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。
阅读器（Reader，读写器）：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。
天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。
计算机系统：根据逻辑运算判断该标签的合法性。以上过程都会自动完成。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：读写器处于常开工作状态，随时可以与携带的电子标签的物体进行通信。当有电子标签进入天线识别区域内并被读取，读写器将相关已被识别信息发送到计算机系统。
三、RFID与二维条码技术在肉牛养殖管理系统中的对比
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RFID VS 二维条码 |
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序号 |
对比项 |
二维条码 |
RFID |
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1 |
动物活体好动，须快速、准确方便识别 |
1、二维条码需要读写器足够靠近条形码、没有物体阻挡，并且一定要对准可识别部位，三个条件缺一不可，才可被识读出来。 2、动物活动时进行识读受限制，相应增加了工作人员的劳动强度。 |
1、RFID标签通过射频识别自动识别目标对象，无需人工干预。只要处于RFID读写器的接收范围之内，不用刻意对准，就能准确地识别。 2、RFID的读取速度是二维条码技术远远不能相比的。RFID读写器可在250毫秒左右读出RFID标签中的相关数据。
3、可在动物活动时快速、正确进行识读，大大减轻了工作人员的劳动强度，节省了时间。 |
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2 |
动物的生活环境较差，耳标要能适应恶劣环境 |
1、条码是印于标签表面，因而易污染、易磨损破坏，严重影响准确识读。
2、环境照度低，无法正常工作。 |
1、RFID芯片封装在耳标内部，在被覆盖的情况下能够进行穿透性识读，不受污染影响，抗磨损。 2、环境照度低时，也可以正常工作。 |
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3 |
读写能力 |
仅能读，无法写入 |
可读取，可写入 |
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4 |
使用寿命 |
当条码污染或磨损，将无法读取，即没有耐久性。 |
标签寿命最高可达到10年以上，在严酷恶劣和污染的环境下仍可对标签进行正确识读。 |
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5 |
防伪与安全性 |
易仿制，防伪与安全性一般 |
不易仿制，防伪与安全性极高 |
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6 |
成本分析 |
单个成本低，相对时间范围内综合成本高 |
RFID可重复读写，使用寿命长，相对一定时间属于一次性投资，综合成本低。 |
四、系统总体设计方案
1. 原理及设计依据
系统利用了远望谷先进的超高频（UHF）的RFID技术， RFID（以下称电子标签）技术优点在于电子标签是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。而超高频的RFID技术具有较远的读写距离，能够在比较远的距离上识别高速运动中的动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
远望谷基于RFID技术的肉牛养殖管理系统电子标签采用的是符合国际标准的IS018000-6C协议的EPC标签，其中EPC区数据编码依据国标（《动物射频识别代码结构》（GB/T20563-2006）），并且结合远望谷EPC标签的特色组成了如下的编码格式。
图 远望谷牲畜养殖管理系统标签格式
2. 设计目标
? 基本目标：实现养殖管理信息化，为每一头牛戴上电子耳标来建立电子信息档案。采用RFID射频识别技术、自动称重技术、门禁技术、视频监控技术等实现科学的精细化的肉牛养殖管理。
? 规范管理：应用RFID技术不仅减少了劳动力，还强化了管理细节，对于每头牛每天的成本都可以计算出来；能更准确的对饲养人员工作的量，进行绩效考评，为以后企业实现信息化建设垫定良好基础。
? 市场开拓：实现对肉牛养殖的各个环节的信息化管理，实现检疫免疫流程的标准化管理以及饲养规范化管理，实现信息可查可追溯，实现企业产品优质优价。增强市场竞争力，还为下一步的加工、流通等可追溯环节建立了肉牛质量安全信息库。如雪龙产业集团的肉牛养殖及加工全部采用了基于RFID技术的“雪龙肉牛质量安全追溯系统”，实施效果非常理想，使雪龙黑牛产品迅速占领国内高端牛肉市场，为企业带来巨大的经济效益和深远的社会影响。
? 企业品牌：应用RFID技术在提高企业自身管理水平的同时，在终端专卖店设立查询机器，让消费者了解符合卫生安全的生产和流通过程，提高了消费者对企业和品牌的放心程度，从而为企业带来更大的经济效益。
3. 系统拓扑图
图 系统拓扑图
4. 系统功能组成图
图 系统功能组成图
系统由养殖管理子系统、自动称重子系统、门禁通道系统、押运车辆管理系统、监控管理系统、养殖人员管理系统组成，中心建立大型数据库，每个子系统与中心进行网络连接并实现数据共享。
五、系统实现方案
具体操作流程为：
图 RFID养殖管理档案操作流程图
在对肉牛的日常管理当中，饲养员只需携带一台无线手持终端，就可以识读肉牛耳标，该肉牛的相关信息即在手持终端上显示出来。饲养员可根据此信息对其的日常饲养、检疫免疫、病史记录等进行相应的处理。方便快捷，节省大量时间，不必再翻查原始的手工编制档案卡片。通过计算机专业记录每头牲畜的详细信息。不必为记录模糊不清或档案卡片丢失而苦恼。与此同时畜主可以通过网络实时查阅养殖场、栏、肉牛情况，实现信息化管理。
2. 自动称重子系统
具体实现操作：
自动称重子系统主要包括四个设备，分别是读写器、电子称、LED显示屏、主机，如下图所示
图 自动称重子系统架构图
首先主机上的称重软件打开读写器、电子称、LED显示屏。然后，读写器便不断向外发送读取电子耳标指令。肉牛进入称重通道后，读写器读取电子耳标并把信息发送给自动称重软件。自动称重软件收到电子耳标信息后，查询数据库服务器中该耳标对应的肉牛编号。自动称重软件取到肉牛编号后准备称重，同时LED显示屏显示肉牛编号。自动称重软件采集到一组肉牛称重数据，并对这些称重数据分析处理，获取一个最佳称重数据保存到数据库服务器中。最后，LED屏幕显示称重结果，自动称重软件语音提示本次称重结束。
3. 门禁通道系统
门禁通道系统由出入记录模块、出入通道模块、系统管理模块、异常报警模块组成，其中
u 出入记录模块，对于带有耳标的牛只只要通过养殖门禁通道，无需停留自然通过，系统将自动识别牛只的耳标能快速的记录牛只出入养殖场的情况与时间。同时也要求系统记录饲养员进出的养殖场的情况和时间。
u 出入通道权限模块，出入通道的权限就是对每个通道设置哪些人在什么时间范围内可以出入，哪些人不能出入。当饲养员进入养殖场时，必须用身份卡刷门禁通道系统后才能正常通过通道。
u 系统管理模块，系统管理员可以通过电脑实时查看每个门通道的进出情况（同时有相片显示），每个门的状态（包括门的开关，各种非正常状态报警等），也可以在紧急状态打开或关闭所有的门。
u 异常报警模块，在异常情况下可以实现电脑报警或报警器报警，如：非法侵入、门超时未关等。消防报警监控联动功能是在出现火警时门禁系统可以自动打开所有电子锁让里面的人和肉牛随时逃生。与监控联动通常是指监控系统自动将有人刷卡时（有效/无效）录下当时的情况，同时也将门禁系统出现警报时的情况录下来。
4. 押运车辆管理系统
押运车辆管理系统由押运车辆信息模块、RFID电子关锁系统模块、GPS车辆实时追踪模块。
u 押运车辆信息模块主要功能是将押运员信息、押运车辆信息、出发地、中转地和目的地的信息等输入到系统中，并上传到数据中心。还有押运员须做好供港澳活牛运输途中的饲养管理和防疫消毒工作，不得串车，不得沿途出售或随意抛弃病、残、死牛及饲料、粪便、垫料等物，并做好押运记录实时上传到数据中心。在供港澳活牛抵达出境口岸后，押运员可以从系统导出押运记录提交出境口岸检验检疫机构。
u RFID电子关锁系统模块，押运车辆RFID电子关锁系统跟踪押运车辆每次开关车辆箱门的信息，包括箱门开关地点、开关时间、开箱门授权号。如利用手持机对电子关锁进行施封、验封/启封，并上传操作结果。车载摄像与电子关锁联动，当电子关锁打开时记录下开锁人员图片。
u GPS车辆实时追踪模块，全程GPS监管押运车辆、保养维修及车载设备的使用状况（比如RFID电子关锁），确保押运车辆按时完成押运任务。
5. 监控管理系统
u 监控管理系统主要是对养殖场饲养人员的各个环节的操作过程以及实时视频监控牛场的情况，对于分散的养殖场集中管理。整个监控管理系统，只须1人在办公室操作，就随时做到监控养殖场饲养人员的操作过程以及现在牛场的情况，实现对全场的24小时监控，极大地方便了牛场生产管理，同时也提高了牛场防疫隔离能力。
6. 养殖人员管理系统
u 当饲养人员进入养殖场时，必须用身份卡刷门禁通道系统后才能正常通过通道。
u 系统能准确的记录他们的工作情况，这样以便进行绩效考评。
u 不同的养殖人员给予他们进入养殖管理系统的权限。
? 全自动识别：实现了肉牛身份编码，使得饲养人员只要通过系统手持设备就能很轻易的获得某头肉牛的基本信息以及饲养、检疫防疫、疾病状况。
? 高效的可追溯性： 系统对肉牛的整个养殖周期进行全程的跟踪，都对每个环节进行记录，并且将数据集中备份在系统数据中心，如发生疾病事件，系统将对病源进行查找，方便饲养人员进行分析。
? 自动称重子系统具有快速识别牛号、智能控制、高可靠性的特点。自动获取肉牛重量，存入数据库中，实现肉牛养殖成本的计算。
? 方便性：系统全电子化的数据集中管理，使得大量的数据的查找工作由服务器来完成，节省了大量的人力和时间，使得对事件的反应得以提速。
? 安全性：本系统采用远望谷XCTF—8603型牛耳标，该电子标签是专为牛而设计的，识别响应时间快，平均故障发生率低，可以确保标签识别环节的安全性，及时性及稳定性，从而实现系统的实时传输，保证了信息的及时性。
? 提高管理水平：集中管理、分布式控制；不光是减少了劳动力，也让管理更规范。
? 系统的可扩展性：考虑到将来的发展趋势及信息化建设的推动，系统设计上能够方便的实现系统的扩充。
基于RFID技术的肉牛养殖管理系统，以信息化和基于RFID的自动识别技术带动传统的肉牛养殖业的改造，可以为整个畜牧业带来不可估量的社会和经济效益。
（1） 提高养殖管理人员的信息素养和管理水平
使用信息平台能树立养殖管理人员的信息素养和全局的管理观念，基于RFID技术的肉牛养殖管理系统的使用能在实际中快速的带动整个肉牛行业从业人员的信息素养和管理水平。
（2） 提高消费者信心
食品安全已经成了普通老百姓关注的焦点，而疯牛病，口蹄疫等动物疾病的频繁的爆发，严重的挫伤了消费的信心。为此养殖管理信息化就实现对畜牧产品的饲养和问题产品的可追溯性。
（3） 重大疫情的快速反映
建立对肉牛养殖管理和生产的信息化，可以对患病牛只进行快速的定位，能对重大事件进行快速的反映，使事件的伤害达到最小。
（4） 疾病问题的及时处理
对病牛的快速获知，使得肉牛疾病能得到及时的控制和治疗，使之损失及危害降到最低。
（1） 提高我国肉牛业在国际的地位增加出口
基于RFID技术肉牛养殖管理系统的使用，可以很好的提高牛肉的档次。我国肉牛业生产水平不高，优质肉牛比重少，牛肉档次低仍然是制约肉牛业发展的主要因素。通过使用基于RFID技术的肉牛养殖管理系统，能够有效地降低肉牛疾病的大规模爆发，使牛肉的质量得到极大的提高，从而使我国肉牛产品的国际竞争力随之增强，有利于为我国的肉类产品争创国际品牌。
（2） 节省生产成本
基于RFID技术肉牛养殖管理系统的建立，通过对牛只个体的称重和精细的饲养可以节省成本，同时信息平台的建立打破了部门条块的分割，实现信息共享，完善监控手段，减少隐形成本。
（3） 自动化称重
测量体重已作为一项重要任务摆在牛场工作人员的面前。RFID自动称重子系统则为完成这项工作，提供了一种捷径，可以大大降低工作人员的劳动强度，节省劳动时间。
（4） 经济效益预算
系统的硬件设备都属于一次性的成本投入，大概在12万元左右，年出栏1000头x500kg/头x30元/kg（普通肉牛）=1500万元，按四川省“放心肉”计算，每公斤比普通肉多0.25元，可收入1875万元，累计纯收益375万元。
随着我国国民经济的发展，人民对食品安全认识的不断提高，给肉类（如牛肉）的安全生产带来了严重的考验，现有的生产管理手段已经显得难以应对社会的发展。今天，畜牧业的集约化、信息化发展已经成为不可回避的话题；远望谷基于RFID技术的肉牛养殖管理系统，很好地满足了这一行业的迫切需求。