最近豬肉價(jià)格上漲，將二師兄推向了風(fēng)口浪尖，繼“水果自由”、“雞蛋自由”后，“豬肉自由”成為大家熱議的話題，有網(wǎng)友戲稱“二師兄身價(jià)都要超過(guò)師傅了”，關(guān)于科學(xué)養(yǎng)豬的話題，今天電臺(tái)小叔BG5WKP和你一起來(lái)追蹤二師兄的成長(zhǎng)，看看如何搭建一個(gè)可注射的養(yǎng)豬RFID無(wú)線電跟蹤系統(tǒng)。

RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，或稱射頻識(shí)別技術(shù)，是從二十世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)通過(guò)無(wú)線電波不接觸快速信息交換和存儲(chǔ)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達(dá)到了識(shí)別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識(shí)別系統(tǒng)中，通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的讀寫與通信。

在最近的10多年以來(lái)，全世界的動(dòng)物疫情不斷爆發(fā)，嚴(yán)重地打擊了全世界特別是歐洲的畜牧業(yè)，引起了世界各國(guó)特別是歐洲各國(guó)的高度重視，促使各國(guó)政府迅速制訂政策和采取各種措施。為此，世界各國(guó)都在畜牧業(yè)和商業(yè)中加強(qiáng)了對(duì)動(dòng)物的管理，其中對(duì)動(dòng)物的識(shí)別與跟蹤成為各國(guó)采取的重大措施之一。例如，英國(guó)政府就規(guī)定對(duì)牛、豬、綿羊與山羊、馬等飼養(yǎng)動(dòng)物都必須采取各種跟蹤與識(shí)別手段。?

動(dòng)物識(shí)別與跟蹤是指利用特定的標(biāo)簽，以某種技術(shù)手段與擬識(shí)別的動(dòng)物相對(duì)應(yīng)，并能隨時(shí)對(duì)動(dòng)物的相關(guān)屬性進(jìn)行跟蹤與管理的一種技術(shù)。

對(duì)各種動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，能夠加強(qiáng)對(duì)外來(lái)動(dòng)物疾病的控制與監(jiān)督，保護(hù)本土物種的安全和保證畜產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易的安全性;能加強(qiáng)政府對(duì)動(dòng)物的接種與疾病預(yù)防管理，提高對(duì)動(dòng)物疾病的診斷與報(bào)告能力，以及對(duì)境內(nèi)、外動(dòng)物疫情的應(yīng)急反應(yīng)。因此，對(duì)動(dòng)物的識(shí)別和跟蹤管理，不僅是畜牧業(yè)方面的需要，而且是一種國(guó)家政府行為和國(guó)際行為。

RFID系統(tǒng)在生豬養(yǎng)殖方面的優(yōu)勢(shì)

實(shí)現(xiàn)生豬不同時(shí)期體重?cái)?shù)據(jù)的信息化采集、分類管理。實(shí)時(shí)了解生豬的體況變化，便于及時(shí)調(diào)整日糧和管理。

根據(jù)生長(zhǎng)數(shù)據(jù)表快速找出異常生豬，進(jìn)行定期治療預(yù)防、精準(zhǔn)用藥。準(zhǔn)確分析個(gè)體重量指標(biāo)和群體重量指標(biāo)，加強(qiáng)場(chǎng)數(shù)字化養(yǎng)殖管理RFID手持式讀寫器可通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳至智能終端與后臺(tái)交互數(shù)據(jù)。

RFID固定式讀寫器采用低功耗、高靈度設(shè)計(jì)，識(shí)別距離30cm。

RFID耳標(biāo)采用防撕結(jié)構(gòu)和顏色設(shè)計(jì)，有效較少掉標(biāo)。

RFID在生豬養(yǎng)殖的系統(tǒng)原理

在仔豬出生后一定時(shí)間段內(nèi)，統(tǒng)一給每頭豬在耳朵上安裝RFID電子耳標(biāo)，耳標(biāo)內(nèi)存有號(hào)碼(身份識(shí)別碼)，號(hào)碼與仔豬一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)識(shí)別耳標(biāo)來(lái)區(qū)分不同的仔豬。

隨著仔豬的不斷生長(zhǎng)，定期取仔進(jìn)行稱重信息，仔諸進(jìn)入稱重設(shè)備，RTD讀器讀仔耳朵上的電子耳標(biāo)信息并和稱重設(shè)備采集的體重信息，同時(shí)傳輸給管理服務(wù)器，管理系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)簽ID獲取仔豬相關(guān)信息并將本次體重寫入到生長(zhǎng)記錄中。

飼養(yǎng)員通過(guò)管理系統(tǒng)終端查看仔豬信息以及仔豬相關(guān)生長(zhǎng)記錄來(lái)查看分析仔豬生長(zhǎng)情況，并可根據(jù)定期的生長(zhǎng)情況來(lái)監(jiān)測(cè)分配進(jìn)食量，仔豬健康狀況等。

飼養(yǎng)員通過(guò)管理系統(tǒng)根據(jù)不同時(shí)期提取稱重?cái)?shù)據(jù)匯總表，進(jìn)行定期治療預(yù)防，精確用藥。

創(chuàng)新性的注射式RFID電子標(biāo)簽養(yǎng)豬

電子工程師經(jīng)常會(huì)按要求設(shè)計(jì)RFID跟蹤系統(tǒng)。有很多方法可以做到這一點(diǎn)，它是一個(gè)有趣的工程項(xiàng)目，尤其是在牲畜養(yǎng)殖方面，傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要安裝在豬身上，現(xiàn)在隨著RDIF技術(shù)的發(fā)展，一種將注射式的電子標(biāo)簽應(yīng)用于二師兄養(yǎng)殖的想法浮現(xiàn)于腦海之中。

注射標(biāo)簽的小巧外形非常好。用于插入它們的相當(dāng)大的針內(nèi)。

一家大型農(nóng)業(yè)公司合作的朋友想要搭建一個(gè)可注射的RFID系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用來(lái)跟蹤豬從出生到屠宰的信息。根據(jù)各種建議，將系統(tǒng)架構(gòu)建立在消費(fèi)者希望能夠追溯的數(shù)據(jù)系統(tǒng)收集上來(lái)。從豬到消費(fèi)者，再?gòu)南M(fèi)者再回到豬身上。

你們中的許多人都會(huì)聽(tīng)說(shuō)過(guò)新聞中報(bào)道的可注射RFID標(biāo)簽，這些標(biāo)簽描述用針管將封裝的標(biāo)簽注射進(jìn)牲畜體內(nèi)。從根本上說(shuō)，這些是用一卷線緊緊包裹的微小RFID芯片，并封裝在比一粒米大一點(diǎn)的惰性包裝中。市場(chǎng)上的大多數(shù)設(shè)備僅用于獸醫(yī)用途并且非常便宜，盡管也有一些用于人類使用。如果你擁有這樣的裝置，那么就可以為自己圈養(yǎng)的牲畜建立一個(gè)可追蹤系統(tǒng)，下面的一些操作可能對(duì)你有用!

了解跟蹤植入的電子標(biāo)簽

與您可能熟悉的13.56MHz NFC / RFID系統(tǒng)不同，這些用于寵物和家畜的植入式系統(tǒng)通常在125kHz載波頻率下工作。他們也有自己的通信標(biāo)準(zhǔn)，ISO11784。筆者只看到幾個(gè)更高頻率的標(biāo)簽，所以筆者去買了既便宜又好的讀卡器和一些淘寶上可用的低頻注射標(biāo)簽。筆者最后得到了一些像這樣的東西，但有更多未標(biāo)記的IC。請(qǐng)注意，對(duì)于非牲畜使用，您可能不會(huì)想要筆者在這里使用的注射標(biāo)簽，因?yàn)樗鼈儾恢С旨用芑騈FC。

天線只是一個(gè)方形線圈的電磁線。

讀卡器并不是一個(gè)非常令人印象深刻的設(shè)備，帶有電磁線天線的原始電路板容易斷開(kāi)，需要在測(cè)試期間重新焊接。它提供9600波特串行通信輸出。筆者有一個(gè)裝有NodeMCU的WeMos ESP8266開(kāi)發(fā)板，并選擇使用它來(lái)管理設(shè)備。

這里最難的部分是需要在兩個(gè)波特率之間切換的串口，用于將代碼加載到ESP8266以及從植入式標(biāo)簽讀取器接收數(shù)據(jù)。在啟動(dòng)時(shí)，ESP8266希望以115200波特進(jìn)行通信，并執(zhí)行通過(guò)串行端口發(fā)送的任何內(nèi)容。當(dāng)從閱讀器接收數(shù)據(jù)時(shí)，它需要以9600波特率運(yùn)行，并且絕對(duì)不會(huì)執(zhí)行任何接收到的...因?yàn)?quot;file.format"是豬的可愛(ài)名稱，想要支持它。由于筆者以后想要將設(shè)備連接到Internet，通過(guò)在設(shè)備連接到Wi-Fi時(shí)保留默認(rèn)串行端口設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的：

然后，在建立Wi-Fi連接后，使用以下名為“ serial.lua”的文件中的代碼來(lái)切換串行端口設(shè)置，使其以9600波特的速度工作，并且不會(huì)嘗試執(zhí)行接收到的任何內(nèi)容。然后開(kāi)始掃描：

這將創(chuàng)建大致如下的工作流程，每次有串行設(shè)備連接到ESP8266時(shí)，筆者都會(huì)遵循以下工作流程：

將Esplorer的波特率設(shè)置為115200設(shè)備連接到Wi-Fi時(shí)，將file.remove(“ init.lua”)發(fā)送到設(shè)備并重置將更新的代碼加載到設(shè)備(init.lua和serial.lua)將Esplorer的波特率設(shè)置為9600并重置查看會(huì)發(fā)生什么，根據(jù)需要重復(fù)

現(xiàn)在，當(dāng)將可植入標(biāo)簽與閱讀器接觸時(shí)，它會(huì)正確輸出存儲(chǔ)在其上的ID。筆者注意到的第一件事是它的范圍很短-甚至比13.56MHz的RFID存取卡還短：標(biāo)簽必須精確地接觸要讀取的天線，有時(shí)需要進(jìn)行兩次或三次嘗試。部分原因可能是筆者的閱讀器和標(biāo)簽的質(zhì)量令人懷疑，但是植入式標(biāo)簽中的微小天線不太可能與門禁卡的更大，方向更好的天線相提并論。總體而言，即使使用更高頻率的NFC系統(tǒng)，這些可植入標(biāo)簽似乎也是一種難以置信的短距離技術(shù)。

對(duì)于那些使用這些植入物的人來(lái)說(shuō)，這可能是個(gè)好消息，因?yàn)閷?duì)于筆者來(lái)說(shuō)，要在您的設(shè)備上截獲需要移除手術(shù)的設(shè)備進(jìn)行通信比較困難。另一方面，與目前使用的遠(yuǎn)距離耳標(biāo)或腳踝標(biāo)本相比，它對(duì)于追蹤牲畜幾乎沒(méi)有用。

為客戶建立一個(gè)可以接受的演示模型

下一步是為客戶進(jìn)行演示。這些年來(lái)，筆者很難學(xué)到的一件事是，當(dāng)有人要求您演示產(chǎn)品模型時(shí)，他們關(guān)心的事情與您所關(guān)心的完全不同。對(duì)于所有硬件演示，筆者嘗試將設(shè)備制成獨(dú)立的獨(dú)立設(shè)備，以免分散注意力。筆者至少要有一個(gè)明亮的OLED屏幕，LiPo袋式電池，一個(gè)USB充電電路和一個(gè)用于連接電源的跳線。電池和充電電路很簡(jiǎn)單(它只是一個(gè)模塊和任何備用袋式電池)，添加OLED屏幕非常容易。

USB充電器在頂板的背面。在其下方連接第二塊PCB以覆蓋焊接工作，并且天線位于第二層的背面。

筆者還使用了兩層綠色的穿孔板，以便隱藏焊錫痕跡和黃銅墊片，使其與所處的任何表面都保持直立。總體而言，這個(gè)模型可以將重點(diǎn)從無(wú)聊的問(wèn)題，如為什么將其通過(guò)USB電纜(僅用于供電)連接到計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)，轉(zhuǎn)移到了更有趣的問(wèn)題，如性能和成本上來(lái)。

植入RFDI芯片是不是未來(lái)的趨勢(shì)?

最后，該產(chǎn)品模型表明，與現(xiàn)有解決方案相比，由于系統(tǒng)的通信距離很短，可注射RFID并不是追蹤牲畜的最佳方法，讀取器即使在標(biāo)簽和標(biāo)簽之間都裝有0.5mm塑料墊片的情況下還是可以廣泛應(yīng)用的，而目前使用的耳朵和腳踝標(biāo)簽的工作距離超過(guò)了幾十厘米。

盡管如此，筆者還是將它作為一個(gè)可進(jìn)行的項(xiàng)目推進(jìn)，因?yàn)閾碛泄芾矶熜值脑O(shè)備既有趣又在當(dāng)前豬價(jià)上漲的情況下具有一定的社會(huì)意義和價(jià)值。