CN204808376U - 一种基于rfid技术的养殖场电子标签识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：包括多个用于动物体征信息识别的标签和与多个标签无线通信的主射频模块、从射频模块，主射频模块、从射频模块通过串行通信方式与Zigbee终端节点模块连接，Zigbee终端节点模块与Zigbee协调器连接，Zigbee协调器通过RS232接口与上位机连接。本实用新型结构简单、使用方便、成本较低、性能优异，可安全可靠地采集到动物的各种体征信息，方便动物饲养管理和监控，可有效预防动物传染病。

Description

一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统

技术领域

本实用新型涉及畜牧养殖管理技术领域，尤其是涉及一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统。

背景技术

疯牛病、口蹄疫、禽流感和人-猪链球菌等动物疾病在全世界范围内发生之后，人们越来越重视对动物疾病的控制、监督和预防。其中，动物监管的重要措施之一是对动物的饲养、运输、屠宰及其产品的加工和流通等环节实施全过程、全方位的有序管理和监控。

动物身份识别的实践表明，射频识别(RFID)在动物管理中起着越来越重要的作用。RFID利用射频通信实现的非接触式自动识别，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，以跟随动物生长的整个过程。但目前应用射频识别(RFID)技术进行动物饲养管理的现实应用很少或者技术方案不是很完善，因此，开发一个性能优异的RFID系统进行动物识别与跟踪具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，本实用新型结构简单、使用方便、成本较低、性能优异，可安全可靠地采集到动物的各种体征信息，方便动物饲养管理和监控，可有效预防动物传染病。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：包括多个用于动物体征信息识别的标签和与多个标签无线通信的主射频模块、从射频模块，所述主射频模块、从射频模块通过串行通信方式与Zigbee终端节点模块连接，所述Zigbee终端节点模块与Zigbee协调器连接，所述Zigbee协调器通过RS232接口与上位机连接。

上述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述主射频模块、从射频模块以nRF24LE1芯片为微处理器。

上述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述Zigbee终端节点模块采用CC2530芯片。

上述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述RS232接口采用MAX232芯片实现电平转换。

上述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述用于动物识别的标签采用耳钉式，使用专用耳标钳将内嵌射频卡的耳标钉穿入动物耳朵，并用耳标帽固定。

上述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述射频卡采用EM4469射频芯片。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型结构简单、使用方便、成本较低、性能优异，可安全可靠地采集到动物的各种体征信息，方便动物饲养管理和监控，可有效预防动物传染病。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电子标签识别系统原理框图；

图2为本实用新型的电子标签识别系统射频电路原理图：

图3为本实用新型的电子标签识别系统Zigbee终端节点模块电路原理图；

图4为本实用新型的电子标签识别系统的电子标签射频卡电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：包括多个用于动物体征信息识别的标签1和与多个标签1无线通信的主射频模块2、从射频模块3，所述主射频模块2、从射频模块3通过串行通信方式与Zigbee终端节点模块4连接，所述Zigbee终端节点模块4与Zigbee协调器5连接，所述Zigbee协调器5通过RS232接口与上位机6连接。

系统主从射频模块是RFID读写器的核心部分，通过串行口接收ZigBee终端节点从ZigBee协调器节点传输过来的上位机发出的控制指令，从而控制射频芯片与电子标签进行数据通信，完成对电子标签的读写。射频芯片负责无线信号的编码和解码、调制和解调；电子标签是系统的应用终端，装载着物体的数据信息及标签自身信息，从读写器天线发出的无线脉冲接收读写器所发出的控制信息，然后把电子标签的数据信息通过天线再返回给读写器，完成读写器对电子标签数据的读写。主从射频模块电路的设计，确保了读写器识别到的电子标签信息准确性及可靠性。射频模块电路采用nRF24LE1芯片，该芯片是Nordic公司推出的一款带增强型8051内核的无线收发芯片，可工作于2.4-2.5GHz的ISM频段，不需要任何信道的通信费用，用户无须申请频率使用许可证，方便用户应用与开发。最大空中传输速率为2Mbps，灵敏度为-94dBm，最大信号发射功率为0dBm。在理想状态下，室内传输距离可达30-40m，室外传输距离可达100-200m。工作电压为1.9～3.3V，极大地降低了系统的功耗。处理器能力、内存、低功耗晶振、实时实名、计数器、AEC加密加速器、随机数发生器和节电模式的组合为实现射频协议提供了理想的平台。对于应用层，nRI24LE1提供了丰富的外设.如SPI、IIC、UART、6至12位的ADC、PWM和一个用于电压等级系统唤醒的超低功耗模拟比较器。一个主SPI，一个从SPI，实现RFID系统双通道数据通信。nRF24LE1融合了EnhancedShockBurst技术，其中通信频道、输出功率及自动重发次数等参数可通过编程设置。系统主从射频模块电路基本一样，可软件设定为主射频模块，如图2示射频电路硬件结构图。

ZigBee终端节点是系统中非接触式RFID读写器和ZigBee无线模块的硬件核心，主要控制电子标签与主从射频模块进行数据交换以及和ZigBee协调器节点进行数据通信。该终端节点电路使用32MHz的晶振作为时钟信号，与主从射频模块通过串口连接实现数据通信。ZigBee终端节点采用CC2530芯片，该芯片是TI公司推出的能实现2.4GHzIEEE802.15.4的射频收发，具有灵敏度高、抗干扰能力强等特点，尤其是CC2530芯片的超低功耗，在被动模式(RX)下，电流损耗为24mA，在主动模式(TX)时，电流损耗为29mA，具有三种模式，模式1、模式2和模式3电流损耗分别为0.2mA、1uA和0.4uA，特别适合那些要求低功耗的场合。还具有2V-3.6V的宽电源电压范围。它内含一个8位MCU(8051)，8KB的RAM，还包含具有8路输入和可配置分辨率的12位模拟数字转换器(ADC)、1个符合IEEE802.5.4规范的MAC定时器、1个常规的16位定时器和1个8位定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路、以及21个可编程I/O引脚。图3示ZigBee终端节点硬件电路图。

ZigBee协调器节点负责将ZigBee终端节点发送过来的数据通过RS232串口线与上位机实现数据通信，同时将接受上位机传输过来的控制指令并发送给ZigBee终端节点。ZigBee协调器电路图与ZigBee终端节点电路一致，如图3所示，只需将Z-stack协议栈中将其设定为协调器。由于CC2530使用的是TTL电平，而PC机通信采用的是EIA电平，因此该系统采用MAX232芯片实现电平转换以保证系统的有效通信。

在本设计中，射频电子标签即为内嵌EM4469射频芯片的动物用耳标。用于记录动物的ID、基本生长信息、免疫、检疫信息以及其他管理信息。每个射频电子标签都有自己唯一的编码，在动物身体上进行标识。射频电子标签具有智能读写和加密通信的功能，通过无线电波与主从射频模块进行数据传输。EM4469是无源的射频芯片，工作所需要的全部能量来自于主从射频模块。

目前，用于动物识别的电子标签形式主要有耳钉式、项圈式、植入式和药丸式，这几种形式各有其特点和适用范围。本系统采用耳钉式射频电子标签简称耳标，它具有存储数据多、抗污以及防水等特点。

本实施例使用专用耳标钳将内嵌EM4469射频卡的耳标钉穿入动物耳朵，并用耳标帽固定。耳标钉中存储动物出生以后的整个生命周期的相关信息，这些信息可用便携式手持读写器进行读写。

如图4所示，为EM4469原理框图。EM4469是Microelectronic公司推出的一种工作频率为100-150kHz的具有读/写功能的非接触式RFID射频芯片，可以较低的功耗提供多种数据传输率和数据编码方式。该射频芯片不仅兼容ISO11784/11785标准，而且还符合ISOFDX/B动物识别标准，因此被广泛应用于各种应用管理系统中，尤其是动物识别和跟踪管理中。

系统硬件结构主要由5部分组成：电子标签、以nRF24LE1芯片为微处理器的主从射频模块、ZigBee终端节点、ZigBee协调器节点和PC上位机，图1所示为系统总体结构图。电子标签：记录了电子标签的ID号及其他物品数据信息；主从射频模块：即RFID读写器.负责识别处于天线辐射范围内的电子标签数据信息，并将接收到的电子标签信息通过串口传输给ZigBee终端节点，也可接收ZigBee终端节点传输过来的控制命令。主射频模块通过SPI接受从射频模块识别到的电子标签ID信息以实现双通道传输，具有更好的数据准确性及可靠性；ZigBee终端节点：将主从射频模块对电子标签识别到的数据信息通过无线方式发送给ZigBee协调器节点，同时ZigBee终端节点根据协调器传输过来的控制指令来控制主从射频模块，从而实现对电子标签相应的处理；协调器节点：将ZigBee终端节点发送过来的电子标签数据信息通过串口RS232传给上位机，把上位机的控制指令转发给ZigBee终端节点；PC上位机：处理来自于ZigBee协调器节点的标签信息并且向ZigBee协调器节点发送控制信息。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：包括多个用于动物体征信息识别的标签(1)和与多个标签(1)无线通信的主射频模块(2)、从射频模块(3)，所述主射频模块(2)、从射频模块(3)通过串行通信方式与Zigbee终端节点模块(4)连接，所述Zigbee终端节点模块(4)与Zigbee协调器(5)连接，所述Zigbee协调器(5)通过RS232接口与上位机(6)连接。

2.按照权利要求1所述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述主射频模块(2)、从射频模块(3)以nRF24LE1芯片为微处理器。

3.按照权利要求1所述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述Zigbee终端节点模块(4)采用CC2530芯片。

4.按照权利要求1所述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述RS232接口采用MAX232芯片实现电平转换。

5.按照权利要求1所述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述用于动物识别的标签(1)采用耳钉式，使用专用耳标钳将内嵌射频卡的耳标钉穿入动物耳朵，并用耳标帽固定。

6.按照权利要求5所述的一种基于RFID技术的养殖场电子标签识别系统，其特征在于：所述射频卡采用EM4469射频芯片。