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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于RFID畜用選種選料系統(tǒng)的研發(fā)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，融合ZigBee通信組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)每頭牲畜進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，建立永久檔案，跟蹤監(jiān)測(cè)并記錄牲畜個(gè)體的信息。,再通過系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，測(cè)定牲畜個(gè)體的遺傳差異，獲得個(gè)體遺傳性較好的種畜，同時(shí)選出較好飼料及其配方，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并分離疫病個(gè)體；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜場(chǎng)的即時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控，幫助管理者正確決策，從根本意義上打破國(guó)外現(xiàn)有畜用選種選料系統(tǒng)的技術(shù)壟斷。
- 詳細(xì)介紹：
- 以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，融合ZigBee通信組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)牲畜進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，建立永久檔案，跟蹤監(jiān)測(cè)并記錄牲畜個(gè)體的進(jìn)食量、進(jìn)食時(shí)間、體溫、體重、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、飼料水分等信息，再通過系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，得出牲畜個(gè)體飼料報(bào)酬（料重比）、生長(zhǎng)速度、健康指數(shù)及其排名，從而測(cè)定牲畜個(gè)體的遺傳差異，獲得個(gè)體遺傳性較好的種畜，同時(shí)選出較好飼料及其配方，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并分離疫病個(gè)體，實(shí)現(xiàn)病情發(fā)展與疫情擴(kuò)散的有效控制；系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 針對(duì)牲畜的生長(zhǎng)環(huán)節(jié)，實(shí)施安全檢測(cè)、控制、預(yù)測(cè)、溯源、信息共享等，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜的即時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，幫助管理者正確決策，建立牲畜及牲畜產(chǎn)品可追溯制度，能有效防控重大牲畜疫病，保障牲畜產(chǎn)品的質(zhì)量安全。本項(xiàng)目已獲得國(guó)家專利10余項(xiàng)，旨在從根本上打破國(guó)外現(xiàn)有畜用選種選料系統(tǒng)的技術(shù)壟斷。鑒于前期研究成果，已與某省菩提果牧業(yè)科技有限公司簽訂技術(shù)開發(fā)合同。國(guó)內(nèi)外的同類設(shè)備大部分為飼喂系統(tǒng)，且為開放式，參數(shù)少，噪聲高，美國(guó)的奧斯本設(shè)備使用的開放式，沒有門禁，體重不易側(cè)準(zhǔn)，法國(guó)的興業(yè)ACEMA64，測(cè)量參數(shù)少，荷蘭的BIGDUCHIMAN、德國(guó)WEDA公司設(shè)備主要用于飼喂。相對(duì)國(guó)內(nèi)外其他設(shè)備，本項(xiàng)目以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行牲畜身份的識(shí)別，并為其建立檔案，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而使的畜產(chǎn)品具有可溯源性，提高了食品安全的監(jiān)控力度，其次項(xiàng)目采集多項(xiàng)參數(shù)，通過分析，主要用于選出優(yōu)良的種畜和科學(xué)合理的飼料搭配，采用封閉式，無應(yīng)激條件，使測(cè)量的數(shù)據(jù)更加貼近真實(shí)數(shù)據(jù)；再者在測(cè)量參數(shù)方面，考慮到環(huán)境溫濕度對(duì)生長(zhǎng)畜的影響，因此增加了環(huán)境溫濕度這項(xiàng)參數(shù)的測(cè)定。在價(jià)格和技術(shù)方面，打破了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有畜用選種選料的技術(shù)壟斷，成本上也大大低于這些產(chǎn)品。在項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，針對(duì)ZigBee通信距離、選種、選料和環(huán)境溫濕度的影響做了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析。 在ZigBee通信測(cè)試中，得出了其通信距離和可靠性受波長(zhǎng)和障礙物影響大；在選種測(cè)試中，測(cè)試場(chǎng)地為安徽河南某養(yǎng)豬場(chǎng)，選用了日齡、體重和健康狀況相同的不同品種被測(cè)豬體，使用相同飼料進(jìn)行喂養(yǎng)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行28天，分析其日均體重增長(zhǎng)速度和料重比，速度越快和料重比越低，所對(duì)應(yīng)的豬品種越好；在選料測(cè)試中，選用了日齡、體重和健康狀況相同的同品種被測(cè)豬體24頭，使用不同飼料，配有不同的添加劑，進(jìn)行喂養(yǎng)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間31天，分析其料重比，比例越低，所對(duì)應(yīng)的飼料配方越好。在環(huán)境溫濕度影響測(cè)試中，選用日齡、體重和健康狀況相同的同品種被測(cè)豬體10頭，使用相同飼料，測(cè)試環(huán)境溫度和濕度，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間34天，分析其料重比，觀察環(huán)境溫濕度對(duì)其生長(zhǎng)的影響和體溫與環(huán)溫的關(guān)系。采食量和采食時(shí)長(zhǎng)對(duì)體表溫影響不大，在一定溫度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明生長(zhǎng)速度也并不是單純的遺傳因素決定的，而是環(huán)境與遺傳基因互作的。結(jié)果，需要采集環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)，探索準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)方法，利用積累數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的和基本思路：以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，融合ZigBee通信組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)牲畜進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，建立永久檔案，跟蹤監(jiān)測(cè)并記錄牲畜個(gè)體的信息，通過系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，得出牲畜個(gè)體飼料報(bào)酬等信息，獲得個(gè)體遺傳性較好的種畜，同時(shí)選出較好飼料及其配方；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜場(chǎng)的即時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控，從根本意義上打破國(guó)外現(xiàn)有畜用選種選料系統(tǒng)的技術(shù)壟斷。創(chuàng)新點(diǎn)：1、在現(xiàn)有RFID系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)有源標(biāo)簽喚醒信號(hào)檢測(cè)機(jī)制進(jìn)行無源化，克服了有源標(biāo)簽待機(jī)功耗高無源標(biāo)簽通信距離短的問題。2、分析影響動(dòng)態(tài)稱重的參量，合理布局傳感器，利用異類傳感器數(shù)據(jù)融合，有效提高畜稱重的準(zhǔn)確性。3、跟蹤監(jiān)測(cè)并記錄畜個(gè)體的信息，從而測(cè)定生長(zhǎng)畜個(gè)體的遺傳差異，選出個(gè)體遺傳性較好地的種畜，同時(shí)選出更好飼料及其配方。4、基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)和ZigBee通信組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)，可以針對(duì)畜禽生長(zhǎng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)安全檢測(cè)、預(yù)測(cè)、監(jiān)控、溯源、信息共享等。技術(shù)關(guān)鍵：基于RFID個(gè)體識(shí)別、動(dòng)態(tài)稱重精確測(cè)量、畜個(gè)體信息的多傳感器采集、飼喂的自動(dòng)控制硬軟件和上位機(jī)的分析軟件，選出較好飼料配方和種畜。融合ZigBee組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)。主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)定生長(zhǎng)畜的數(shù)量：12～16頭;體重秤：測(cè)量范圍25kg～150kg動(dòng)態(tài)稱量誤差≤1%；料秤：測(cè)量范圍≤10kg，靜態(tài)稱量誤差≤0.2%；耳標(biāo)識(shí)別：識(shí)別距離：≤350 mm ，識(shí)別誤差≤0.01%；采食時(shí)間測(cè)定誤差≤5s。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 畜產(chǎn)品可追溯作為食品質(zhì)量安全管理的有效手段，越來越受到有關(guān)部門和消費(fèi)者的普遍關(guān)注。國(guó)產(chǎn)設(shè)備普遍存在自動(dòng)化程度不高，檢測(cè)參數(shù)較少和測(cè)量誤差較大的問題，而現(xiàn)有國(guó)外的系統(tǒng)如荷蘭的BIGDUCHIMAN德國(guó)WEDA公司，對(duì)飼養(yǎng)場(chǎng)要求較高，設(shè)備投資大。相對(duì)國(guó)內(nèi)外同類設(shè)備，主要有以下四點(diǎn)進(jìn)步：1、以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)每頭畜進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，建立永久檔案，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化控制，提高了生產(chǎn)的效率。利用數(shù)據(jù)庫等技術(shù)建立記錄畜禽個(gè)體與群體水平生產(chǎn)性能信息數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，實(shí)行種畜生產(chǎn)的性能測(cè)定和飼料產(chǎn)品的生物評(píng)價(jià)，提高選種、選料的準(zhǔn)確性。2、本系統(tǒng)分析軟件更加貼近畜場(chǎng)生產(chǎn)與管理，用硬件監(jiān)測(cè)指標(biāo)，利用軟件建立生長(zhǎng)模型，預(yù)測(cè)出欄時(shí)間、出欄體重、耗料等，實(shí)現(xiàn)畜場(chǎng)的數(shù)字化管理，提高經(jīng)濟(jì)效益。3、系統(tǒng)在動(dòng)物無應(yīng)激狀態(tài)下測(cè)定，能保持與動(dòng)物正常飼養(yǎng)環(huán)境一致，且噪音低，利于獲得更實(shí)際、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。4、動(dòng)物測(cè)定生長(zhǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了與所在環(huán)境參數(shù)的聯(lián)系，以備對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。記錄其環(huán)境參數(shù)，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 鑒于前期研究成果，已與某省菩提果牧業(yè)科技有限公司簽訂技術(shù)開發(fā)合同。并在某省大型種畜廠使用。 2011年5月 第四屆“挑戰(zhàn)杯”某省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明見研究報(bào)告附錄5 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，融合ZigBee通信組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的畜用選種選料系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)牲畜進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，建立永久檔案，跟蹤監(jiān)測(cè)并記錄牲畜個(gè)體的進(jìn)食量、進(jìn)食時(shí)間、體溫、體重、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、飼料水分等信息，利用數(shù)據(jù)庫等技術(shù)建立記錄畜禽個(gè)體與群體水平生產(chǎn)性能信息數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，種畜生產(chǎn)的性能測(cè)定和飼料產(chǎn)品的生物評(píng)價(jià)，提高選種、選料的準(zhǔn)確性。獲得個(gè)體遺傳性較好的種畜，同時(shí)選出較好飼料及其配方。動(dòng)物測(cè)定生長(zhǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了與所在環(huán)境參數(shù)的聯(lián)系。實(shí)現(xiàn)畜場(chǎng)的數(shù)字化管理，提高經(jīng)濟(jì)效益。市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：以養(yǎng)豬為例，目前全國(guó)萬頭畜場(chǎng)十分普遍，甚至出現(xiàn)了幾十萬頭的超大型畜場(chǎng)，亟待進(jìn)行技術(shù)裝備改造。研發(fā)畜可追溯系統(tǒng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景非常好，銷售市場(chǎng)開發(fā)潛力巨大。到2011年全國(guó)市場(chǎng)潛在需求量為2萬套。國(guó)外同類產(chǎn)品的價(jià)格一般在10-20萬元左右。以單套8萬元的計(jì)算，到2011年全國(guó)該系統(tǒng)的市場(chǎng)總值將為16億元。其利潤(rùn)將達(dá)到10億元。
同類課題研究水平概述
- 03年，美國(guó)出現(xiàn)第一例瘋牛病，動(dòng)搖了該國(guó)270億美元規(guī)模的養(yǎng)牛業(yè)，為此，世界各國(guó)越來越重視對(duì)疾病的監(jiān)控和預(yù)防，都在采取各種手段來將強(qiáng)對(duì)牲畜的管理。M?Guarino等研究了一種用來在豬舍里自動(dòng)監(jiān)測(cè)豬咳嗽的方法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，建立了一個(gè)智能報(bào)警系統(tǒng)。在生長(zhǎng)豬動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)飼喂系統(tǒng)方面，荷蘭的BIGDUCHIMAN、德國(guó)WEDA公司，已經(jīng)開發(fā)了豬用針對(duì)性飼喂設(shè)備系統(tǒng)，并沒有測(cè)定功能。在測(cè)定系統(tǒng)設(shè)備方面，法國(guó)興業(yè)公司ACEMA64和美國(guó)奧斯本公司的種豬個(gè)體測(cè)定系統(tǒng)，可以測(cè)定種豬的階段性采食量和體重。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)04年開發(fā)了奶牛生產(chǎn)智能化管理系統(tǒng)，該研究將專家系統(tǒng)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫管理等技術(shù)綜合應(yīng)用到現(xiàn)代奶牛生產(chǎn)管理中。北京大學(xué)數(shù)字地球工作室的“RFID技術(shù)及其在奶牛精細(xì)養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究”項(xiàng)目，提出了以數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)的奶牛精細(xì)養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，利用RFID技術(shù)跟蹤圈養(yǎng)奶牛的生產(chǎn)活動(dòng)。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)在參考法國(guó)ACEMA64基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套基于RFID母豬自動(dòng)化飼喂系統(tǒng)，搭建軟、硬件系統(tǒng)，模擬了母豬信息采集、發(fā)情監(jiān)測(cè)等試驗(yàn)。目前，采用RFID和ZigBee技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、以及將多參量的測(cè)量用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是國(guó)內(nèi)外發(fā)展的趨勢(shì)。 RFID關(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在天線技術(shù)、低功耗技術(shù)、定位與跟蹤、防碰撞與安全技術(shù)等方面。 ZigBee技術(shù)與3G等通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋應(yīng)用，突破了傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，解決了最后N米的問題，建立完整的物聯(lián)網(wǎng)，將短距離至長(zhǎng)距離無線網(wǎng)絡(luò)全部囊括其中。王翥、魏魯原等提出了異類傳感器數(shù)據(jù)融合的思想，以保證動(dòng)態(tài)稱重的可靠性和準(zhǔn)確性。Whitte教授、安徽大學(xué)的王永國(guó)教授、川農(nóng)大郭博士論文等研究了環(huán)境溫度、環(huán)境濕度對(duì)豬生長(zhǎng)性能的影響及環(huán)境溫度與體表溫度的關(guān)系。與荷蘭的BIGDUCHIMAN、德國(guó)WEDA公司一樣，國(guó)內(nèi)的設(shè)備只應(yīng)用在飼喂過程，并沒有測(cè)定功能。法國(guó)興業(yè)公司是目前國(guó)際上，銷售量最大、最先進(jìn)的測(cè)定設(shè)備系統(tǒng)。但是存在問題如下：一是設(shè)備噪音高達(dá)90分貝，有應(yīng)激。二是測(cè)定指標(biāo)太少，沒有與所在環(huán)境參數(shù)建立聯(lián)系，真實(shí)的飼料報(bào)酬應(yīng)校正其飼料水分含量。三是分析軟件不合國(guó)情。美國(guó)奧斯本公司屬于開放型，除具有上述法國(guó)興業(yè)公司設(shè)備問題外，測(cè)量誤差更大。同時(shí)他們技術(shù)上壟斷，價(jià)格十分昂貴。詳細(xì)內(nèi)容和參考文獻(xiàn)見研究報(bào)告第二章及附錄。
