CN101833677A - 用rfid进行谱系追踪及实现多对多选种的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，包括：RFID电子标签、RFID读写器、服务器及数据库，所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签相连，RFID读写器通过无线网络与服务器网络连接，服务器与数据库连接。本发明还公开了一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，包括以下步骤：S1、RFID读写器与RFID电子标签进行信息采集与交换；S2、RFID读写器通过客户端将信息传输给服务器；S3、服务器在数据库中查找相关数据，进行谱系追踪的计算，求出近交系数；S4、选择育种的个体。本发明具有扩充性好、简捷、高效等优点。
Description
技术领域
本发明涉及精细养殖领域，特别是涉及一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统及方法。
背景技术
我国近年来利用射频技术对规模养殖业开展精细养殖，随着市场需求的不断增强，精细养殖在国内外规模养殖中得到了广泛的重视和应用。精细养殖具体是指传感器及传感器网络、视频监控、图像识别、自动养殖、数字动物生态仿真等计算机技术在奶牛、猪、鸡等畜禽规模化养殖业中的应用。随着精细养殖的需求迅速发展，特别是相关设备的价格不断下降、功能进一步提高、新的应用及成果出现，以及国家相关政策的出台和用户对精细养殖的了解、成熟应用等相关因素的驱动，精细养殖的市场容量进一步扩大，精细养殖必将成为养殖业的一个重要发展趋势，必将成为国民经济中快速增长的产业。
虽然自上世纪90年代以来，精细养殖得到了广泛的关注，特别是近五六年发展迅速，愈来愈多的技术开发和试验研究成果见诸于国际学术刊物，成为国际农学界和农业工程学术界的重要研讨内容。但目前为止，国际对基于RFID技术的精细养殖综合技术的研究仍是空白，在国内亦尚未发现有关谱系追踪、近交系数等精细养殖的相关专利和软件著作版权及相关综合技术内容的公开。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供了一种智能化程度高、保密性好、信息准确、扩充性好、信息处理简捷、读取识别速度快的用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统。
本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供了一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法。
本发明的首要目的是通过下述技术方案实现的：一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，包括：
RFID电子标签：捆绑于各生物个体身上，用于为动物个体编号，起标示个体的作用；
RFID读写器：用于采集RFID电子标签信息并与其进行信息交换；把采集的RFID电子标签的信息发送给服务器，接收服务器反馈的计算结果；
服务器：用于根据接收的信息在数据库中查找相关数据，利用遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果发送给RFID读写器；根据计算结果选择近交系数小于0.0625的动物个体为育种个体；
数据库：用于存储各电子标签的个体编号及各个体和祖先的谱系信息；存储的具体信息包括序列号(自动编号)、个体编号(RFID电子标签的编号)、个体性别、个体母本编号、个体父本编号；
所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签相连，RFID读写器通过无线网络与服务器网络连接，服务器与数据库连接。
为更好地实现本发明，所述系统进一步包括客户端，所述客户端用于接收RFID读写器的信息并把信息发送给服务器，接收服务器的计算结果并把计算结果反馈给RFID读写器；
所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签连接，RFID读写器通过无线网络与其所属的客户端连接，多个客户端与服务器网络相连，服务器与数据库连接。
本发明的另一目的是通过下述技术方案实现的，一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，包括以下步骤：
S1、RFID读写器与RFID电子标签进行信息采集与交换；
S2、RFID读写器将电子标签信息传送到客户端；客户端再把信息传送给服务器；
S3、服务器根据信息在数据库中查找相关数据，利用遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果通过客户端发送给RFID读写器；
S4、根据计算结果选择育种的个体。
为更好的实现本发明，所述步骤S1中的RFID读写器与RFID电子标签进行信息采集与交换，具体是指RFID读写器在具有可读写能力的RFID电子标签中准确捕获并读取信息，将信息进行处理与更改后，再把信息写回RFID电子标签。
所述步骤S2具体是指RFID读写器通过无线网络传输将电子标签信息传送到客户端；客户端通过网络把信息传送给服务器。
所述S3具体是指服务器根据接收的信息在数据库中查找该电子标签的相关数据，利用满二叉树遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，将对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，遍历搜索，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并通过客户端发送给RFID读写器；
所述对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，遍历搜索，进行谱系追踪的计算，具体是指将对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，选用前序遍历搜索算法遍历搜索个体祖先谱系，进行谱系追踪的计算。
所述S4根据计算结果选择育种的个体，具体是指选择近交系数小于0.0625的动物个体为育种个体。
本发明的原理是采用手持式RFID读写器及电子标签，进行非接触的数据采集与交换，在标签中读取并准确捕获数据，并将数据进行处理与更改，把数据写回标签；利用满二叉树遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，将对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，选用前序遍历搜索算法，将找祖先函数和计算近交系数的原理相结合，实现个体后裔的近交系数监测，以控制近亲繁殖。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及效果：
第一、智能化程度高、保密性好；用具有可读写能力的RFID电子标签，进行非接触的数据采集与交换，可通过设置密钥等方式对数据进行加密、解密处理，有效提高数据的安全性；
第二、信息准确、扩充性好；通过PDA中的RFID读写器读写距离在2米范围内的电子标签，读取率大于95％，可以在湿、热等复杂环境中有效读取数据；而通过在微机上实现批量完成近交系数的计算求出多对多选种的方法，结果准确可靠，本发明尤其适用于群体继代选育，尤其适用于多对禽畜养殖的动物个体的选种。
第三、信息处理简捷、读取识别速度快；本发明采用手持式RFID读写器及电子标签，可以有效地进行个体追溯跟踪其谱系母本，可以对信息数据进一步处理和分析，运行所需数据全包含在各代数据库中，无需转换成文本文件；无需人工作系谱图、查找共同祖先、绘通径线；简捷、快速；而通过在微机上实现批量完成近交系数的计算求出多对多选种的方法，结果不仅准确可靠，而且运算快捷，速度可提高成百倍，从而把育种工作者从繁琐的劳动中解放出来，很有实用价值；
第四、本发明不仅大大改善和提高目前粗放的家禽养殖生产管理方式，还提供科学的评测、优选、优养、优配及可追溯的管理养殖方法，形成闭环反馈养殖，最大化动物的生产性能；本发明利用近交系数的计算实现多对多选种的方法建立可追溯的个体优化育种系统，对评价优良或较低的个体追溯跟踪其谱系母本，在适当评价指标下，用于更新育种系统以及产蛋种个体的数字模型，将动物个体近交系数值控制在小于0.0625的安全系数以内，可以对禽畜等动物养殖，尤其是多对多家禽动物个体配对的情况实现谱系追踪、优选、优配。
附图说明
图1是本发明实施例中利用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统的结构方框图；
图2是本发明实施例中利用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统的工作流程图。
具体实施方式
下而结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，包括：
RFID电子标签：用于为动物个体编号，起标示个体的作用；
所述RFID电子标签具有可读写功能，捆绑于生物个体身上，作为各个体的身份证明；
RFID读写器：用于与RFID电子标签进行信息采集与交换，并把RFID电子标签的信息发送给客户端，接收客户端反馈的计算结果；
客户端：所述客户端用于接收RFID读写器的信息并把信息发送给服务器，接收服务器的计算结果并把计算结果反馈给RFID读写器；
服务器：用于根据接收的信息在数据库中查找相关数据，利用遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果发送给客户端；
及数据库：用于存储各电子标签的个体编号及各个体和祖先的谱系信息；存储的具体信息包括序列号(自动编号)、个体编号(RFID电子标签的编号)、个体性别、个体母本编号、个体父本编号；
如图1所示，所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签连接，RFID读写器通过无线网络与其所属的客户端连接，多个客户端与服务器网络相连，服务器与数据库连接。本发明系统采用服务端，客户应用端、实际现场操作端三层体系结构，建立C/S和B/S两种模式共存的数据库管理方式，实现不同部门对数据库的共享，建立一个完整的养殖管理平台。
为更好的实现本发明，所述RFID读写器采用手持便携式读写器，可方便饲养员的现场信息采集。
上述利用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，见图2，其工作过程如下：
S1、饲养员首先选出多个雄性禽畜个体和和多个雌性禽畜动物个体，利用手持式RFID读写器，通过天线发送出一定频率的射频信号，当养殖场内禽畜动物个体佩戴的RFID电子标签处在磁场内时，则产生感应电流获得能量，发送出门身编码等信息，RFID读写器将信息进行处理与更改后，再把信息写回RFID电子标签；
S2、RFID读写器读取信息并通过其上移动计算机的浏览器通过无线AP(AP，Access Point，无线访问节点)把信息通过无线网络传输到服务器；
S3、服务器根据接收的信息在数据库中查找该电子标签的相关数据，利用满二叉树遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，将对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，遍历搜索，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果通过无线网络发送给RFID读写器上移动计算机的浏览器；
S4、选择近交系数小于0.0625的动物个体为育种个体。
为更好的实现本发明，本系统优选前序遍历搜索算法遍历搜索个体祖先谱系，将查找祖先函数和计算近交系数的原理相结合，本系统通过selectt(String one)函数和selectm(String one)函数查找个体的父本和母本，然后通过xishu(string fu，string mu)函数调用前面两个函数来进行谱系计算，最后计算出各个体之间的近交系数，并给出各个体近交系数的排序。
因为就禽畜养殖动物个体而言，它有父亲和母亲，而其父亲有父亲和母亲，其母亲也有父亲和母亲，依次类推，从个体追溯到祖先，从而构成禽畜养殖动物个体的祖先谱系。而这种禽畜的个体祖先谱系与满二叉树的数据结构在结构上完全相同。根据动物本身的养殖特点，禽畜养殖动物个体的祖先谱系可以看作为以某动物个体为开始结点的、沿祖先方向向上延伸的满二叉树结构。其特点是每个结点必定有二棵祖先树，并且二叉树的父树有左右之分，其次序不能任意颠倒，一个是父亲树，一个是母亲树。按数据结构的搜索原理，对于满二叉树的有效访问，一般采用遍历二叉树的途径进行，即按某条搜索路径巡访树中每个结点，使得每个结点均被访问一次，而且仅被访问一次。其中常见的有三种情况：分别称之为前(根)序遍历，中(根)序遍历和后(根)序遍历。本系统通过在程序中引用自定义函数和它的自调用函数的叠代算法，采用了前序遍历的搜索路径进行。借助于C语言中满二叉树数据结构和前序遍历算法理论，对指定个体进行祖先查找时，首先是前序遍历雄性祖先，之后再前序遍历雌性祖先，即是以根、左、右的顺序进行访问的，从搜索算法上保证了每个祖先结点均被查询一次，由于是多对多的计算，因此是多对多的遍历循环。
本发明从算法上实现复杂系谱的多对多雌雄个体遍历搜索，搜索个体的系谱既完整，又便捷高效。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，其特征在于，包括：
RFID电子标签：捆绑于各生物个体身上，用于为动物个体编号，起标示个体的作用；
RFID读写器：用于采集RFID电子标签信息并与其进行信息交换；把采集的RFID电子标签的信息发送给服务器，接收服务器反馈的计算结果；
服务器：用于根据接收的信息在数据库中查找相关数据，利用遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果发送给RFID读写器；根据计算结果选择近交系数小于0.0625的动物个体为育种个体；
数据库：用于存储各电子标签的个体编号及各个体和祖先的谱系信息；
所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签相连，RFID读写器通过无线网络与服务器网络连接，服务器与数据库连接。
2.根据权利要求1所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，其特征在于，所述系统进一步包括客户端，所述客户端用于接收RFID读写器的信息并把信息发送给服务器，接收服务器的计算结果并把计算结果反馈给RFID读写器；
所述多个RFID读写器通过无线网络与RFID电子标签连接，RFID读写器通过无线网络与其所属的客户端连接，多个客户端与服务器网络相连，服务器与数据库连接。
3.根据权利要求1所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的系统，其特征在于，所述RFID读写器采用手持便携式读写器，并带有安装了浏览器可以通过无线网络传输信息的移动计算机。
4.一种用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集RFID电子标签信息并与其进行信息交换；把采集的RFID电子标签的信息发送给服务器，接收服务器反馈的计算结果；
S2、RFID读写器将电子标签信息传输到客户端；客户端再把信息传送给服务器；
S3、服务器根据信息在数据库中查找相关数据，利用遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并把计算结果通过无线网络发送给RFID读写器上的客户端；
S4、根据计算结果选择近交系数小于0.0625的动物个体为育种个体。
5.根据权利要求4所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，其特征在于，所述步骤S1中的RFID读写器与RFID电子标签进行信息采集与交换，具体是指RFID读写器在具有可读写能力的RFID电子标签中准确捕获并读取信息，将信息进行处理与更改后，再把信息写回RFID电子标签。
6.根据权利要求4所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，其特征在于，所述步骤S2具体是指RFID读写器上客户端通过无线网络传输将电子标签信息传输到服务器。
7.根据权利要求4所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，其特征在于，所述S3具体是指服务器根据接收的信息在数据库中查找该电子标签的相关数据，利用满二叉树遍历算法搜索多对多个体的祖先谱系，将对个体祖光谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，遍历搜索，进行谱系追踪的计算，求出近交系数，并通过无线网络发送给RFID读写器上的客户端。
8.根据权利要求7所述用RFID进行谱系追踪及实现多对多选种的方法，其特征在于，所述对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，遍历搜索，进行谱系追踪的计算，具体是指将对个体祖先谱系的跟踪问题转化为满二叉树的数据结构后，选用前序遍历搜索算法遍历搜索个体祖先谱系，进行谱系追踪的计算。
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