蓝科溯源

基金项目：科技部、财政部以大学为依托的农业科技推广模式建设项目（XTG2008-27-2）

2011年 9月 Transactions of the CSAE Sep. 2011 147

基于RFID与WSN的奶牛养殖溯源信息采集与传输方法

计算机与通信技术的发展，为奶牛养殖现代化提供了技术基础。在国外，无线传感器网络技术（wireless sensor network，WSN）与射频识别技术（radio frequency identification，RFID）在动物健康监测与食品质量监督等方面都进行了深入的研究。Ivan Andonovic等采用无线传感器网络监测牛群活动，在牛颈部佩戴无线传感器节点对牛的行为特征实时监测以及时发现重大疫情[2]。Steve Warre通过安装在牛身上的心电图仪测量牛的心跳频率来监测其健康状态[3]。澳大利亚则建立了畜牧标示与追溯系统，其养殖业广泛采用RFID技术对动物识别和牛羊肉制品追踪监管[4]。

采集养殖信息串口通信传输到管理系统进行养殖追溯[6]；尹令通过无线传感器网络采集奶牛的体温、运动、呼吸等体征参数，建立了奶牛健康状况实时监测系统[7]。

奶牛养殖溯源是在信息系统支持下，准确、快速查询和监控奶牛养殖生命周期内活动的有效机制。依据农业部第67号文件《畜禽标识和养殖档案管理办法》中对畜禽养殖档案的记载要求[8]，设计了奶牛养殖溯源系统数据结构如图1所示。养殖数据传输到溯源中心以记录的形式存入数据库，溯源数据结构主要包括5个追溯单元模块，提供从奶牛入场、日常饲喂、病疫及用药，直到离场整个养殖环节记录的追溯查询。模块设计成表格形式存储在数据库，表中记录反映牛只不同时期的养殖状况。数据提交模块实现采集数据的校验和初步处理功能，终以记录形式存入对应模块表。信息记录显示模块可以对奶牛养殖记录进行检索和查询，并以指定形式展示给查询用户。

庞 超1，何东健2，李长悦1，黄 超2，郑李鹏2

作者简介：庞 超（1981－），男，河北承德人，主要研究方向为嵌入式系统与无线传感器网络。杨凌 西北农林科技大学信息工程学院，712100。Email: alan.pang@。

在上述研究中，数据采集与传输方式主要有2种，一种是射频识别与有线通信结合的方式，另一种是使用无线传感器网络进行数据采集与传输的方式。若将2种技术结合，充分发挥RFID与WSN 2种无线通信技术各自的优势，手持读写器通过无线网络与电脑连接，可解决手动有线连接的传输效率低、实时性差等问题，实现RFID采集与WSN传输的无缝隙衔接，养殖数据可以实时传送到溯源系统。本文提出一种将RFID与WSN结合的奶牛养殖信息采集与传输方法，并对养殖溯源方案、网络体系架构、通信协议转换等主要内容进行研究，以实现奶牛溯源信息采集与实时传输管理。

（1. 西北农林科技大学信息工程学院，杨凌 712100； 2. 西北农林科技大学机械与电子工程学院，杨凌 712100）

※通信作者：何东健（1957－），教授，博士生导师，主要从事生物图像分析及识别、智能化检测与控制等研究。杨凌 西北农林科技大学机械与电子工程学院，712100。Email: hdj168@。

奶牛养殖业是畜牧业和现代农业的重要组成部分。自“十五”以来，中国奶牛养殖业发展迅速，奶业发展出现高速增长，规模化、集约化、标准化已成为奶牛养殖现代化发展的必然趋势。近年来，疯牛病、口蹄疫、奶牛“两病”等传染性疾病的流行给中国奶牛养殖业发展带来很大影响[1]。加强奶牛养殖的现代化管理，积极进行疫情防控，建立奶牛养殖溯源系统，对保障乳制品质量安全及疾病防控具有重要意义。

立了奶牛养殖身份识别系统[5]；康瑞娟等提出利用PDA

摘 要：为了实现奶牛溯源信息高效采集与实时传输，在分析现有技术的基础上，提出一种将射频识别技术与无线传感器网络技术相结合的无缝隙信息采集与传输方法，并对系统方案设计、网络体系架构和通信协议转换等主要内容进行研究，实现并应用于奶牛养殖信息溯源系统。试验结果表明，基于单点通信有障碍35m、无障碍75m范围所构建的射频传感网络，手持终端采集的养殖信息，其数据传输丢包率在5%以内，系统运行稳定、可靠、数据能够实时、高效传送到溯源数据中心。 关键词：无线传感器网络，信息采集，溯源，通信协议转换，RFID，Zigbee, 奶牛 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.09.026 中图分类号：S818.5, TP212.9 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2011)-09-0147-06 庞 超，何东健，李长悦，等. 基于RFID与WSN的奶牛养殖溯源信息采集与传输方法[J]. 农业工程学报，2011，27(9)：147－152.

1 RFID与WSN结合的养殖信息溯源方案

中国养殖业近几年发展迅速，各种先进的技术手段被应用到养殖管理中来，耿丽微等利用射频识别技术建收稿日期：2010-11-15 修订日期：2011-01-13

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0 引 言

Pang Chao, He Dongjian, Li Changyue, et al. Method of traceability information acquisition and transmission for dairy cattle based on integrating of RFID and WSN[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(9): 147－152. (in Chinese with English abstract)

第27卷 第9期 农 业 工 程 学 报 Vol.27 No.9

1.1 溯源数据结构设计