CN101944199A - 一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法 - Google Patents

Abstract

本项发明属于生猪饲养过程标准化、数字化管理与终端产品的可溯源监管领域，整体设计采用模块化设计的思想，将现行的养殖档案的管理办法、饲料添加剂和兽药使用法规等融入其中，并将现代的无线通信技术与移动智能终端的软、硬件技术进行集成，提供一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法。该方法的构成因素包括：1)对包括农业部指定二维条码及通用条码的自动识别；2)猪只个体养殖过程数据的移动采集与处理。这些信息包括耳标佩带信息、免疫信息、饲料使用信息、兽药使用信息、监督检测信息等；3)养殖过程的档案信息的远程管理与维护。该发明将相关通讯技术、硬件与管理软件融为一体，不仅可以规范生猪养殖过程的数字化移动管理，提高饲养管理水平与生产效益，更重要是提供了快捷、高效地“感知”动物个体的信息的途径，通过GPRS技术(2G)或TD-SCDMA技术(3G)与Internet的无缝链接，在远程实现对猪只养殖电子档案数据库的建立、管理与数据共享。

Description

一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法

一、技术领域

本发明专利涉及属于生猪饲养过程标准化、数字化管理与终端产品的可溯源监管领域，更具体地，涉及一种利用移动智能PDA嵌入式系统实现对猪只个体的养殖电子档案建立的具体方法。

二、背景技术

中华人民共和国农业部与2006年6月26日发布了第67号令-畜禽标识和养殖档案管理办法，并要求从2006年7月1日执行。第67号令中的第十八条规定：畜禽养殖场应当建立养殖档案，载明以下内容：(一)畜禽的品种、数量、繁殖记录、标识情况、来源和进出场日期；(二)饲料、饲料添加剂等投入品和兽药的来源、名称、使用对象、时间和用量等有关情况；(三)检疫、免疫、监测、消毒情况；(四)畜禽发病、诊疗、死亡和无害化处理情况；(五)畜禽养殖代码；(六)农业部规定的其他内容。即有所猪只个体需要建立养殖档案，主要为建立我国动物疫病及产品质量的跟踪与溯源体系提供基础性数据库支撑。

我国生猪养殖数量大，饲养相对粗放，各种投入品的数量与时间因饲养模式的不同、饲养管理水平的不同，从业人员的素质不同，很到达到标准化的管理。一直以来，由于缺乏现代化的数据采集、数据传输的手段，大多数养殖场仍采用手工收集、整理、汇总与统计的方法，记录一些养殖过程信息，方法落后、效率低下，有些养殖场及绝大多数散养户甚至连纸质的过程数据也不记录。当发生猪只疫情及猪的终端产品——猪肉质量的安全问题，如疾病的传播、非法使用违禁药品或重金属超标等事件时，无法及时追踪疾病、滥用违禁药品、超量使用有害饲料添加剂的源头所在，直接给消费者带来危害，给社会带来不和谐的因素，也危害到行业的发展，甚至影响我国畜产品质量在国际上的形象等国家食品安全重大问题。

随着我国生猪养殖模式的不断发展，生猪的过程管理方式必然要向现代信息型方式改变，终端产品进入超市的技术门槛会越来越严格，不具备可溯源的畜产品将不得进入消费市场只是迟早的问题。

国际上，美国联邦法典在9CFR71.19中明确规定了动物标识的内容，规定州与州之间流通的商品猪(饲养猪、繁育猪和屠宰猪)需要标识；通过标识及记录还可将动物产品和动物联系起来，任何动物产品均可以追溯到动物养殖场，实现了从餐桌到农场全程的可追溯性，并要求在48小时内可以追溯到最后养殖场及个体；欧盟2002年出台了(EC)No 178/2002号法规，法规要求从2005年1月1日起，凡是在欧盟国家销售的食品必须要具备可追溯性，否则不允许上市销售，不具备可追溯性的食品禁止进口。欧盟的畜体身份和登记系统由包含唯一的个体注册信息的耳标、出生、死亡和迁移信息的计算机数据库、动物护照以及农场注册机构组成。因此，建立包括生猪在内的猪只养殖电子档案势在必行。

国外对猪只养殖电子档案的建立的方法有2种：一是通过桌面计算机软件系统来完成，如PIGWIN、PIGCHAMP和PROCITEC for PIG中的相应管理模块等均可记录养殖过程信息。但是，这些软件系统普遍存在以下问题：国外的生猪养殖模式与国内差别较大，管理流程不一致，所涉及的管理法规过于复杂，如使用的饲料添加剂和兽药与我国在类型、具体品种、剂量等方面有很大的不同，大多不能在我国直接使用；二是采用移动智能PDA系统建立猪只的养殖电子档案。其使用的移动智能PDA嵌入式系统尽管在数据采集与传输的功能上很完善，但是集成的识读器一般只能对本国推荐使用的、主要是电子耳标进行识读，无法读取我国目前指定使用的由激光雕刻的二维耳标。其次，上述的移动智能PDA系统大多没有汉化、使用不便、接口能力差，一般不能进行二次开发，而且售价太高，很难在我国养猪业推广应用。

国内有关猪只个体的养殖过程的数据采集与管理系统少有报道。主要由谢菊芳(2005)开发的基于组件的猪肉质量安全生产全程数字化监控系统，杨亮等(2007)开发的“猪肉质量安全可追溯系统养殖环节的数据记录系统”等。这些系统虽各有特点，但是，都是在固定桌面终端上开发的系统，不便于移动识别猪只、现场及时采集个体养殖过程数据和及时传输数据，在使用上具有一定的限制性。

三、发明内容

技术问题：本发明针对现有技术中未能通过移动终端、现场识别猪只个体和采集生产信息和无线传输数据的缺陷，提供基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，开发了一套集对猪只个体的耳标佩带、移动识别、免疫事件、饲料与兽药投入品事件记录、数据分析与传输、移动溯源查询于一体的的嵌入式系统。不仅可以规范生猪养殖过程包括标识、畜主、免疫与饲养的数字化移动管理，提高饲养管理水平与生产效益，更重要是提供高了快捷、高效地“感知”动物个体的信息，通过GPRS技术(2G)或TD-SCDMA技术(3G)与Internet的无缝链接，在远程实现对猪只养殖电子档案数据库的建立、管理与数据共享。

技术方案：一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，硬件部分包括带有windows mobile 5.0以上版本的智能PDA，PDA中内嵌有能识别农业部指定使用的二维条码耳标的摄像头及SIM卡，软件设计包包括对二维条码的解码模块即识别模块、耳标佩带模块、免疫事件模块、饲料事件模块、兽药事件模块、监督检验模块及溯源查询模块等。每一个基本功能模块均采用三层结构体系，即数据库部分(PDA本地数据库及远程端网络数据库)、客户端程序和服务器端程序。

本方法的实现过程如下：

1.猪只耳标的佩戴

在猪肉进行第一次免疫后需佩带耳标，在耳标佩带之前，启动PDA上的“耳标佩带”模块，在输入“畜种”时，系统设定的几个可选值为：猪、牛、羊和其他。如果用户想手写输入，请输入相对应的信息。类似地，用途分为：屠宰、二次饲养、肥育、役用、比赛、宠物、其他。填写完“畜主”、“畜种”、“圈号”、“用途”、“地址”信息后，用移动PDA上的摄像头对准溯源耳标上的二维条码，按PDA侧面(左右两侧均可)的扫描按键，将本次佩戴的耳标号信息扫描读取进入系统。扫描识读的猪只耳标编码、畜种、用途及其畜主等数据，既可以保存到PDA本地的数据库中，也可以通过SIM卡，经GPRS或TD-SCDMA无线通讯协议，将猪只个体耳标佩带的相关数据上传到远程服务器端已经部署好的猪场养殖档案网络数据库中。上传成功后，保存到PDA本地的数据库的数据可以清空。

2.猪只饲料使用事件

在系统默认情况下，按PDA侧面(左右两侧均可)的扫描按键可以扫入耳标信息，或者从本地或者远程的数据库中调出已经保存的耳标信息即猪只个体后，利用提供的饲料事件信息采集界面，用户可以输入溯源需要的饲料名称、生产厂家、使用日期、停止、转换日期和备注等。当所有信息填写完毕后，保存溯源饲料事件信息。同耳标佩带一样，既可临时保存在本地数据库，也可上传远程数据库安全保存。一般地，均送到指定的远程网络数据库中保存。

3.猪只免疫事件

如同饲料事件一样，先进入耳标号信息采集界面，通过PDA左右两侧的扫描按钮扫描耳标，或者从本地或者远程的数据库中调出已经保存的耳标信息即猪只个体后，利用提供的免疫事件信息采集界面，先选择“疫苗名称”，系统在下拉列表中列出了国家强制免疫的猪疫苗名称，与生猪养殖有关的疫苗有猪瘟、仔猪副伤寒、猪伪狂犬病，猪繁殖呼吸综合征(包括经典及高致病性)、猪喘气病。视情况免疫链球菌、猪肺疫、猪丹毒、猪副嗜血杆菌病、萎缩性鼻炎、传染性胸膜肺炎等。本系统设计为下拉菜单来选择进行的或计划进行的免疫。然后，填写疫苗厂商、生产批次、免疫方法、免疫剂量等免疫信息。当其后发生重大疫情需要对疫苗进行追踪时，可以通过录入的基础信息进行溯源。当所有信息填写完毕后，同耳标佩带一样，既可临时保存在本地数据库，也可上传远程数据库安全保存。一般地，均送到指定的远程网络数据库中保存。

4.猪只兽药事件

在系统默认情况下，按PDA侧面(左右两侧均可)的扫描按键可以扫入识读耳标信息，或者从本地或者远程的数据库中调出已经保存的耳标信息即猪只个体后，利用提供的兽药事件信息采集界面，可以输入溯源需要的兽药名称、生产厂家、生产批次、使用日期、停用日期和备注等。当所有信息填写完毕后，同耳标佩带一样，既可临时保存在本地数据库，也可上传远程数据库安全保存。一般地，均送到指定的远程网络数据库中保存。

5.猪只监督检测

在系统默认情况下，按PDA侧面(左右两侧均可)的扫描按键可以扫入识读耳标信息，或者从本地或者远程的数据库中调出已经保存的耳标信息即猪只个体后，利用提供的监督检测事件信息采集界面，可以分别选择输入溯源监督检测需要的抽样时间、检测项目、检测方法、检测结果。所有信息都可以用鼠标操作完成。“检测项目”包括：瘦肉精、莱克多巴胺和磺胺类药物。“检测方法”包括快速试纸条、ELISA和气质联用。“检测结果”分为阴性和阳性，其中，阴性为不含有被检测物质，产品为合格。当所有信息填写完毕后，同耳标佩带一样，既可临时保存在本地数据库，也可上传远程数据库安全保存。一般地，均送到指定的远程网络数据库中保存。

通过以上相关关联的软件、硬件(PDA、摄像头、SIM卡、耳标)，最终实现了猪只个体养殖过程的档案信息的移动采集、无线远程传输及养殖电子档案的远程构建与维护。

四、实施效果

本发明“基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法”已经在天津市、山东省东营市、河北省石家庄市等地的20家生猪养殖企业和养殖专业户使用，分别用来建立天津市、东营市和河北省猪肉质量安全溯源网络平台中的养殖环节的猪只个体的电子档案的建立。使用后，养殖场的技术人员或者驻场的官方兽医反应，利用这种移动的智能终端识读耳标、现场采集数据与无线传输数据、携带方便、操作简单、即学即会，适合一线技术员使用，免去了手工记录的不标准化和不易保存、电脑操作不切实际的现实问题。

本PDA嵌入式系统的软件设计以实现猪场养殖电子档案建立的现代化与信息化为目标。随着嵌入式系统运行的平台windows mobile版本的不断升级，包括PDA的CPU的频率的提高，闪存容量的提升，以及TD-SCDMA(3G)无线宽带通讯技术的环境的进一步覆盖，本技术方法的拓展应用的面、应用的效果，主要包括采集的养殖过程信息更为丰富、数据无线传输的速率等会得到改善，本系统不仅会用来建立生产的电子档案，也会用来对生猪养殖过程实施数字化的管理。

五、附图说明

图1软件基本构架

图2软件运行基本框架图

图3软件的模块组织形式

图4二维条码的识别系统

六、具体实施方式

本发明为一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，包括：

1.设计嵌入式系统的基本框架

每一基本功能模块采用了三层结构即数据库部分、服务器端程序和客户端程序，主要涉及了基于winodws mobile的PDA(掌上电脑)的嵌入式系统用于养殖过程数据的猪只个体耳标识别、数据移动采集、养殖电子档案的建立。养殖电子档案的建立以中华人民共和国农业部第67号令第28条规定的内容为标准。

2.设计软件的基本功能模块

(1)核心模块

a)具有能识别农业部指定使用的猪只二维耳标的解密模块及解密用的数据库，解密后的猪只编码为15位全国惟一的猪只编码，第1为畜禽类别码，猪为“1”，第2至第7位(共6位)为猪场或养殖户所在在的县或县级市、区的行政区划代码，编码服从GB/T 2260-2008国家标准，最后8位个体顺序号；

b)具有可识读其他通用码制制作的二维耳标，如Data matrixm码制生产的二维耳标；

c)耳标佩带模块，可一次连续识读15个耳标的编码，并编辑、录入、修改、保存与传输15头猪只个体的佩戴耳标信息，包括猪只品种、畜主等信息，不仅保证猪只个体信息的跟踪，更重要是保证了对猪只的责任人和对应的官方兽医的跟踪。

d)免疫事件模块：可根据猪只的免疫程序对一批猪只或者一个个体进行免疫后，可及时记录免疫的相关信息、如免疫日期，疫苗类型、免疫方法、免疫剂量，特别是记录疫苗的生产来源信息，当发生疫苗产品质量问题时，可以根据记录的信息，溯源到疫苗的流通渠道与生产厂家。

e)饲料事件模块：记录使用饲料种类、来源，尤其是饲料中使用添加剂的情况，包括药物饲料添加剂的类型、使用的浓度(％，mg/kg)，以及饲料提供商的基本信息等。当发生饲料产品质量问题时，可以根据记录的信息溯源到饲料的流通渠道与生产厂家。

f)兽药事件模块：当猪群或者猪只个体发生重大疾病时，必须通过兽药进行治疗。一般而言，治疗的剂量要明显大于药物饲料添加剂(使用在饲料中)的剂量。因此，一旦用药后，系统提供记录兽医名称、兽药的名称、使用的治疗剂量，用量的时间长短、停药的时间、兽药的来源信息等。当出现兽药的治疗效果不佳，或者药物在猪肉中有残留或者残留量超标时，可以根据记录的信息溯源到兽医、兽药厂，直至产品的批次等。

g)监督检测事件模块：记录行业管理部门强制抽检的一些项目，主要包括违禁药品，特别是瘦肉精、磺胺类药物、重金属的抽检结果。抽检的结果及时通过无线网络上传到远程养殖电子档案数据库中。

(2)数据传输模块

a)GPRS数据传输(2G)模块：通过PDA识读与采集的数据，经过利用GPRS无线传输技术编写的模块，一旦所处的环境能通过GPRS无线网络与Internet链接时，该模块自动将数据按指定的业务逻辑要求传输到指定的web数据库中。

b)TD-SCDMA数据传输(3G)模块：通过PDA识读与采集的数据，经过利用TD-SCDMA无线传输技术编写的模块，一旦所处的环境能通过TD-SCDMA无线宽带网络与Internet链接时，该模块自动将数据按指定的业务逻辑要求传输到指定的web数据库中。

(3)溯源查询模块(附加模块)

a)在PDA上输入猪只个体编码，通过GPRS/TD-SCDMA可查询到对应的猪只在养殖环节的各投入品信息、发生疾病的信息等；

b)屠宰信息查询：在PDA上输入猪只个体编码，通过GPRS/TD-SCDMA可查询到对应的屠宰后的胴体号码，及对应的宰前检查及宰后检疫等16到工序的相关检验信息，主要是定性的检验结果信息；

c)销售环节信息查询：在PDA上输入终端猪肉的溯源码即胴体号信息，通过GPRS/TD-SCDMA可查询到对应的销售厂家的基本信息。

(4)智能预警模块(附件模块)

a)饲料添加剂预警模块：根据使用饲料中使用药物添加剂的具体品种，并根据饲料添加剂法规规定的停药期和使用饲料的时间，通过该模块，可以计算出猪只个体或群体在理论上最早的出栏时间，以保证出栏的猪只屠宰后无药物残留，或者残留量在允许的范围内。

b)兽药使用预警模块：根据治疗疾病所使用兽药的具体品种，并根据兽药法规规定的停药期和使用药物的时间，通过该模块，可以计算出猪只个体或群体在理论上最合理的出栏时间，以保证出栏的猪只屠宰后无药物残留，或者残留量在允许的范围内。

3.支持的硬件与安装

1)二维条码的识读系统(见图4)

a.基本的硬件组成

(1)二维耳标：猪场的所有猪只，在2006年7月1日后，在进行第一次免疫后，必须在左耳中间佩带具有全国惟一的二维码耳标作为其身份的识别。目前，这样的二维码由农业部指定的厂家生产。

(2)摄像头：摄像头包含了单个VGA传感器的一些先进性能指标。1/3吋彩色低功耗宽VGA图像传感器有用像素阵列752(H)X480(V)，设计用来捕捉“字母块”图像。像素尺寸6.0μm×6.0μm具有先进的可编线性架构，有极高的动态范围(大于100dB)，能同时捕捉太阳光和阴影区域的有用信息。

摄像头在全分辨率时静止图像的速率为每秒60帧(fps)，10位或8位并行或串行LVDS数据输出它还有增强的近红外(NIR)灵敏度(在850nm时大于40％QE)，片内时序，两线串行可编接口，自动增益和曝光控制以及自动暗电平校准的功能。它的独特TrueSNAP技术能防止图像撕裂，正如在通常旋转设备中所出现的，使它在黑暗中的图像捕捉能真正和IR同步，它有扩展的工作温度-40℃～85℃，85℃的暗电流测量率仅为10％饱和信号。

(3)识别设备：它就是PDA本身，里面固化了条码识读系统，扫描条码得到的数据由串口输入，变成串行数据位流，然后在接受端恢复成并行数据位流。这中间通过图形条码、解码用数据库，将图形还原成猪只个体的识别码。

b.通过条码识别系统完成识别的基本步骤

(1)二维耳标：采用农业部指定使用的二维耳标。或者按通用码如Data Matrix码生产的二维耳标；

(2)扫描器(摄像头)：采用与PDA尺寸配套、含单个VGA传感器的摄像头。技术指标符合前面述及的要求。

(3)识别器：即具有嵌入式系统程序的PDA，与摄像头的接口程序已经固化的在闪存中，PDA一旦启动，识别模块就可以工作。此外，主要通过PDA自带的Flash存贮器存贮数据。但存放的数据有限。

完成任务的步骤包括：

——当将PDA上的摄像头对准带佩带的二维耳标，或者已经佩带的猪只进入识读器可识读的空间时，按PDA左右两侧的扫描按钮，首先读取二维码信息

——二维码的图形信息由摄像头扫描后，交给识别器，识别器将条码图形信息存储在Flash存储器中

——接下来PDA中嵌入的借口程序即条码解码程序，在解码库的协同作用下，将二维条码图形信息“翻译”为猪只的惟一的15为编码信息，并送入对应设计的显示字段和显示位置显示

——如果是首次识读耳标，识读的信息连同其后编辑、录入的该编码的养殖过程基本信息，一般暂时存放在PDA数据库中，如果所处环境能够通过GPRS或者TD-SCDMA与Internet接通，通过核心模块可直接上传到远程网络数据库中

——如果识别的耳标号对应的信息已经上传过，核心模块通过识别的号码(也可手工录入)借助GPRS/TD-SCDMA通讯，也可获得猪只已经录入的基本养殖数据，查阅、编辑甚至删除等，完成猪只的识别与相关信息的查阅及处理过程。

系统软件的安装对PDA系统软、硬件的要求是：

●CPU在Samsung 300MHz以上

●内存：FLASH内存128M以上，SDRAM内存64M以上

●Window mobile5.0以上操作系统

●通讯模块：具有GSM/GPRS，或者TD-SCDMA协议的SIM卡

通过上述相互关联的硬件设备、加上嵌入到PDA中的核心模块作为支持，最终实现了生猪养殖过程档案建立的电子化、现代化处理。

Claims (7)

1.一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，软件设计的核心模块包括耳标佩带模块，免疫事件模块、饲料事件模块，兽药事件模块，监督检测事件模块及溯源查询模块等。每一个基本功能模块均采用三层结构体系，及数据库部分、服务端程序和客户端程序，设计了基于window mobile 5.0以上把本的PDA的自动识读、数据采集、数据无线传输的嵌入式系统。

2.根据权利要求书1所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，其特征在于，当将PDA上的摄像头对准待佩带的二维耳标，或者已经佩带耳标的猪只进入识读器可读的范围时，按PDA左右两侧的扫描按钮，首先读取二维码信息。

3.根据权利要求书1所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，当二维码的图形信息由摄像头扫描后，交给识别器，识别器将条码图形信息存储在Flash存储器中。

4.根据权利要求书1所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，利用PDA中嵌入的借口程序即条码解码程序，在解码库的协同作用下，将二维条码图形信息“翻译”为猪只的惟一的15为编码信息，并送入对应设计的显示字段和显示位置显示。

5.根据权利要求书1所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，如果是首次通过识读器识读耳标，识读的信息连同其后编辑、录入的该编码的基本信息，一般暂时存放在PDA本地数据库中，如果所处环境能够通过GPRS或者TD-SCDMA与Internet接通，通过核心模块可直接上传到远程网络数据库中。

6.根据权利要求书1所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，如果识别的耳标号对应的信息已经上传过，核心模块通过识别的号码(也可手工录入)借助GPRS/TD-SCDMA通讯，也可获得猪只已经录入的养殖过程基本数据，查阅、编辑甚至删除等，完成猪只的识别与相关信息的查阅及处理过程。

7.根据权利要求书1至权利要求书6所述的一种基于移动智能终端的猪只养殖电子档案的构建方法，通过上述相互关联的硬件设备、加上嵌入到PDA中的核心模块作为支持，最终实现了生猪养殖过程档案建立的电子化处理。

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