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牧場牲畜管理系統(tǒng)解決方案

作者:北京創(chuàng)羿興晟科技發(fā)展有限公司
日期:2018-06-12 17:29:57
摘要:畜牧管理

牧場牲畜管理系統(tǒng)

解決方案

 

 

 

 

 

北京創(chuàng)羿興晟科技發(fā)展有限公司

2017年02月15日

 

 

 

1. 背景及現(xiàn)狀 4

1.1背景 4

1.2現(xiàn)狀 4

2.系統(tǒng)說明 5

3.系統(tǒng)功能 5

3.1牲畜實時定位 5

3.2牲畜信息查看 5

3.3位置快速查找 5

3.4拆卸報警 5

3.5非授權(quán)時間離開報警 6

3.6牲畜進出時間記錄 6

3.7軌跡追蹤 6

3.8數(shù)量統(tǒng)計 6

3.9消失報警 6

3.10電量低報警 6

3.11報警語音提示 7

4.系統(tǒng)概述 7

4.1系統(tǒng)拓撲圖 7

4.2系統(tǒng)構(gòu)架 8

4.3系統(tǒng)特點 9

5. 產(chǎn)品布置 12

5.1牲畜圍欄周圍布置 12

5.2牲畜圍欄出入口布置 13

5.3牲畜標簽佩戴位置 13

6. 基站系統(tǒng)設(shè)計 14

7.軟件部分基礎(chǔ)功能 14

7.1系統(tǒng)登陸 14

7.2系統(tǒng)首界面 15

7.3功能菜單 15

7.4區(qū)域管理 18

7.5設(shè)備管理 18

7.6系統(tǒng)管理 18

7.7定位系統(tǒng)前端軟件截圖(以人員定位為例) 19

8.設(shè)備介紹 21

8.1定向讀卡器 21

8.2全向讀卡器 22

8.3定位標簽 24

9. 意義 25

 

 

 

1.背景及現(xiàn)狀

1.1背景

改革開放以來,我國畜牧業(yè)有了很大發(fā)展,畜牧業(yè)已發(fā)展成為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè),但與種植業(yè)相比,其現(xiàn)代化程度還很低。進入20世紀80年代后,畜牧業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的步伐加快,尤其是社會主義市場經(jīng)濟的建立,使得競爭日益激烈,必須降低生產(chǎn)成本,科學飼養(yǎng),才能提高經(jīng)濟效益,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地,因此發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)已刻不容緩。理論來源于實踐,最終還需回到實踐中去才具有存在的魅力,所以我們先從牧區(qū)老牧民身上來了解傳統(tǒng)放牧方法的弊端及不足。

1.2現(xiàn)狀

現(xiàn)階段從放牧時間來說,基本原則是“早出晚歸”,,即出牧要盡量早,歸牧要盡量晚,這樣可以讓家畜吃好吃飽。早出晚歸可防止日射病、中暑等的發(fā)生;夏秋季露水較大或冬季有霜時,出牧時間可稍晚。而這個則給管理人員帶來了不便,由于牧區(qū)廣袤,所以牲畜會分散較開,分散在視野之外,而晚上能見度進一步下降,導致牲畜回欄更加困難,甚至導致牲畜丟失。

夏秋季,雨水多,多有山洪暴發(fā),危及人、畜生命安全,故應(yīng)在天變云動時,立即將牲畜盡量趕到不受洪水威脅的地勢較平坦且安全的地方,集中在一起,等暴洪過后再走。所以在這種牲畜大規(guī)模轉(zhuǎn)移或緊急避難時,需要精準的找到離群的牲畜,實時了解牲畜轉(zhuǎn)移方向,這就需要較高的定位精度和實時的追蹤。

2.系統(tǒng)說明

本系統(tǒng)是一套完善的牧場牲畜定位管理系統(tǒng),利用RFID技術(shù)針對畜牧場牲畜的實際情況設(shè)計了多個功能,很大程度上避免了牲畜丟失后無人知曉的情況,提高了牧場人員管理工作效率,降低牧場牲畜丟失的風險。

3.系統(tǒng)功能

3.1牲畜實時定位

在軟件中顯示RFID管控區(qū)域內(nèi)牲畜的實時位置,位置信息在平面圖紙用圓點表示。

3.2牲畜信息查看

在軟件中,牲畜所在位置用圓點表示,當鼠標移動至圓點時會顯示此圓點對應(yīng)牲畜的信息,包括:出生日期、性別、編碼。

3.3位置快速查找

在軟件查找項目中,輸入牲畜的編號,可以進行牲畜查找,可以快速對牲畜進行定位及離開區(qū)域查詢。

3.4拆卸報警

牲畜佩戴的標簽具有報警功能,當偷盜者非授權(quán)情況下強行拆掉定位標簽,系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提示,顯示報警地點及牲畜信息。

3.5非授權(quán)時間離開報警

在夜晚,牲畜圈養(yǎng)在圍欄內(nèi),在此時間段內(nèi),為禁止離開階段,當有牲畜離開時系統(tǒng)自動發(fā)出警報,并提示報警相應(yīng)的地點和牲畜信息。

3.6牲畜進出時間記錄

設(shè)置在牲畜圍欄門口的定向讀卡器,可以實時判定牲畜進出時間。

3.7軌跡追蹤

輸入要查詢牲畜的編號及時間段,系統(tǒng)會以表格的形勢表示出該牲畜的移動軌跡。

3.8數(shù)量統(tǒng)計

管理員進入實時點名模塊可以查看當前時間在圈養(yǎng)圍欄內(nèi)有多少牲畜。

3.9消失報警

標簽消失有多種因素(如電池沒電或被破壞、標簽越過信號覆蓋區(qū)域等),可以設(shè)置指定標簽的消失報警條件和報警級別,如該標簽消失了,將會觸發(fā)相應(yīng)的報警;

3.10電量低報警

可以在系統(tǒng)中設(shè)置電量最低界限,一旦標簽電量低于這個界限將會發(fā)出報警信息;

3.11報警語音提示

報警觸發(fā)時,會自動發(fā)出語音提示,提醒監(jiān)控人員及時處理。

4.系統(tǒng)概述

4.1系統(tǒng)拓撲圖

設(shè)備部分采用的是2.4GHz ZigBee組網(wǎng)技術(shù),整個系統(tǒng)拓撲圖如下圖系統(tǒng)拓撲圖所示。

 

4.2系統(tǒng)構(gòu)架

 

最底層的是定位終端層(電子標簽),它由牲畜用定位裝置,牧民用定位裝置,及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)用通信基站組成。

牲畜用定位裝置其主要功能是提供發(fā)送定位信號接收及計算、位置信息的存儲轉(zhuǎn)發(fā)。定位標簽安裝在牲畜身上,所以標簽具有抵抗劇烈的震動和一定的防破壞功能。
    牧民用定位裝置主要功能是導航定位,牲畜位置信息顯示,位置信息轉(zhuǎn)發(fā)及突發(fā)事件報警,同時接收總控中心提供的牧場分配和極端天氣預(yù)警等信息服務(wù)。定位裝置預(yù)計安裝在牧民放牧所用的交通工具,能夠提供較好的使用環(huán)境,同時小型化要求較低。

中間層為網(wǎng)絡(luò)傳輸層,考慮到草原的特殊地理環(huán)境,所以主要采用有線網(wǎng)絡(luò)和移動通訊網(wǎng)絡(luò)如GSM、GPRS等

頂層為控制管理層,主要功能為提供信息服務(wù)、處置突發(fā)事件。在控制管理層中將分為數(shù)據(jù)子層和應(yīng)用子層。數(shù)據(jù)子層負責接收基站轉(zhuǎn)發(fā)的牲畜和牧民位置信息,并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。應(yīng)用子層則負責對存儲的信息進行處理,提供給牧民和總控中心,如牲畜定位、牲畜追蹤、牧場調(diào)度管理、牲畜軌跡信息、突發(fā)事件報警及出警等。

4.3系統(tǒng)特點

本定位系統(tǒng)采用云計算方式,云定位服務(wù)(CenterService)作為系統(tǒng)的中樞,采用集群式部署,對標簽位置和各類告警信息進行匯總和分發(fā)。支持大量的信息采集程序和監(jiān)控展示程序的并發(fā)連接。

系統(tǒng)管理員可以通過管理終端登錄到web后臺管理系統(tǒng),對檔案資料和系統(tǒng)權(quán)限進行管理并存入數(shù)據(jù)庫;web后臺管理系統(tǒng)同時提供統(tǒng)計報表功能。

云采集軟件(Agent)負責實時接收RFID接收器上報的標簽的位置信息和告警信息,并周期性地對這些信息進行預(yù)處理,采用復(fù)雜的定位算法將標簽的位置定位到某個接收器上,然后將處理后的定位信息上報給云定位服務(wù)。

云定位服務(wù)進一步對Agent上報的定位信息進行處理,周期性的統(tǒng)計出每個區(qū)域的人數(shù),根據(jù)每個標簽的每天的行程安排來判斷標簽是否非法離開規(guī)定區(qū)域,是否非法進入關(guān)鍵區(qū)域??赏ㄟ^配置將某些嚴重的告警信息通過手機短信的方式發(fā)生給相關(guān)管理人員??梢远ㄆ趯^(qū)域的標簽統(tǒng)計信息顯示在LED屏幕上??梢詫⒏婢畔⒑蜆撕灥奈恢眯畔⑤敵?,與第三方的系統(tǒng)進行信息集成。

系統(tǒng)管理員通過監(jiān)控展示程序登錄到云定位服務(wù)后,可以實時收到標簽的位置信息并通過動畫的方式在界面上展現(xiàn)出來;實時接收到各類告警信息并通過聲光等方式提醒系統(tǒng)管理員。監(jiān)控展示程序還可以通過硬盤錄像機獲取攝像頭的視頻圖像,對定位現(xiàn)場的情景進行進一步的了解,及時的做出響應(yīng)。

 

系統(tǒng)集群式部署圖

技術(shù)特點

采用云計算技術(shù),系統(tǒng)能夠根據(jù)負載情況來增減定位服務(wù)器的數(shù)量。

定位算法完善,采用多種定位器,可以在各種復(fù)雜的環(huán)境中對標簽進行精確的定位。

系統(tǒng)采用先進的中間件技術(shù),采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行開發(fā),整個系統(tǒng)具有低耦合、高內(nèi)聚的特點。采用集中式拓撲結(jié)構(gòu),同時支持多個采集程序和多個監(jiān)控終端。

系統(tǒng)容量大,能夠支持20000個標簽和1000個接收器進行定位;可以通過添加硬件的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)容量的線性擴展。

高可用性,定位服務(wù)采用集群方式部署,集群具有智能感知功能,支持數(shù)據(jù)在集群中的服務(wù)器之間共享。支持7*24的服務(wù)標準。

監(jiān)控終端界面美觀,顯示直觀,交互性強,支持自定義地圖編輯。

系統(tǒng)的適應(yīng)性強,可以在WINXP/WIN2008/WIN7等WINDOWS系列系統(tǒng)上運行。

海量數(shù)據(jù)存儲,數(shù)據(jù)存儲支持SQL SERVER、MySQL等主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),支持海量數(shù)據(jù)的存儲和信息查詢檢索;數(shù)據(jù)存儲采用磁盤整列,數(shù)據(jù)安全性高。

  擴展性、兼性強、外接設(shè)備豐富,如:LED顯示設(shè)備、短信模塊、身份證讀寫設(shè)備等。

支持第三方軟件集成,可以將告警信息和標簽的位置信息通過UDP協(xié)議發(fā)送出來,與第三方的系統(tǒng)進行信息集成。

系統(tǒng)部署靈活,定制能力強。除了基本的定位、統(tǒng)計等功能外,還可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景來添加一些定制功能

 

 

5.產(chǎn)品布置

5.1牲畜圍欄周圍布置

 

在畜牧場圍欄周圍每隔50米布置一臺全向讀卡器,全向讀卡器讀取動物標簽信息進行位置判定及數(shù)據(jù)傳輸,可實時定位牲畜圍欄內(nèi)牲畜并計算牲畜數(shù)量。

5.2牲畜圍欄出入口布置

 

牲畜圍欄出入口布置定向讀卡器,每個出入口根據(jù)大小可布置4-8臺定向讀卡器,定向讀卡器可自動判定和記錄牲畜出入圍欄時間。

 

5.3牲畜標簽佩戴位置

 

標簽可佩戴于動物脖子或者腿上,動物標簽具備防拆卸功能,當標簽被破換或者損壞時,標簽自動發(fā)出報警信息,進而提醒管理人員進行部署

6.基站系統(tǒng)設(shè)計

由于定位基站采用定位傳輸?shù)募夹g(shù),定位原理是基于信號衰減值算法。定位基站的覆蓋距離室外50-120米,室內(nèi)20-80米(這是在無遮擋空曠地帶的值,如果有遮擋物,范圍降低)。因此無論是在室內(nèi)還是室外,只要在定位信號覆蓋區(qū)域內(nèi),標簽同時基站覆蓋,即可實現(xiàn)精確定位。

  • 定位基站部署原則

基站主要用于接收定位標簽廣播出來的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳給定位引擎。

基站可以部署在任何需要進行定位覆蓋的區(qū)域,空曠區(qū)域內(nèi)基站與標簽的最大通訊距離是150米左右。

對于定位系統(tǒng)的基站部署時,原則是每隔50米安裝一個基站(全向讀卡器)

7.軟件部分基礎(chǔ)功能

7.1系統(tǒng)登陸

用戶選擇自己的用戶名,輸入密碼后可登錄到該系統(tǒng)的主頁面,在此登錄界面為了安全和數(shù)據(jù)保密起見,并沒有“注冊”功能,如果有新用戶進來,必須通過超級管理員的錄入才可以。只有有相應(yīng)權(quán)限的用戶才可以在用戶管理里添加新用戶。

7.2系統(tǒng)首界面

登陸成功后進入系統(tǒng)的首界面,首界面分為功能菜單、系統(tǒng)菜單、操作區(qū)三部分。

功能菜單有“首頁”、“點名”、“拆卸報警”、“解除報警”、“打開報警”、“幫助”。

系統(tǒng)菜單有“系統(tǒng)管理”、“基礎(chǔ)管理”、“查詢管理”。

操作區(qū)有“牲畜選擇”、“實時監(jiān)控”、“位置追蹤”、“歷史軌跡”。

7.3功能菜單

² 報警

點擊功能菜單“報警”按鈕,查看當天未處理的報警信息,當系統(tǒng)中有當天未處理的報警時,該按鈕變成紅色。點擊進入報警信息界面

在此界面我們可以根據(jù)查詢條件查詢相應(yīng)的報警信息、選擇某條報警信息進行刪除、刷新、查看詳情、解除報警操作,可以查詢條件包括區(qū)域查詢、牲畜信息查詢。

牲畜信息查詢,根據(jù)牲畜編號、在左側(cè)欄輸入相應(yīng)的信息進行報警信息查詢。

刪除報警,選中某條報警信息將報警信息進行永久性的刪除,刪除時系統(tǒng)會給出操作提示。

 

 

 

確定刪除點擊“確定”按鈕,取消刪除則點擊“取消”按鈕;點擊“刷新”按鈕,重新加載報警界面;查看詳情,選中某條報警信息查看該報警牲畜的詳細信息;解除報警,選中某條報警信息,對該報警信息進行處理操作,解除時根據(jù)系統(tǒng)提示進行操作。

² 解除報警

點擊功能菜單“解除報警”按鈕,關(guān)閉系統(tǒng)中所有的報警,操作成功后,系統(tǒng)會給出提示。

² 打開報警

點擊系統(tǒng)的左側(cè)的“首頁”按鈕,進入牲畜、設(shè)備、視頻監(jiān)控界面。

² 實時監(jiān)控

點擊首界面中操作區(qū)的“實時監(jiān)控”,可對牲畜進行定位跟蹤。

點擊“選擇牲畜”按鈕,在牲畜界面中選取需要進行定位的牲畜。

² 視頻追蹤

選擇配有電子標簽的牲畜進行視頻追蹤,點擊“視頻追蹤”按鈕,電子標簽標簽結(jié)合RFID設(shè)備進行定位,將定位所在的視頻畫面顯示出來。

² 地圖

進入系統(tǒng)首頁可以看到地圖顯示部分,我們可以對地圖進行拖拽、放到縮小,單擊牲畜圍欄圈可以看到多個牲畜圍欄圈,點擊某一圍欄圈視圖看出圍欄圈內(nèi)牲畜數(shù)量

 

² 系統(tǒng)管理

 

如上圖所示:輸入數(shù)據(jù)庫備份文件的名稱,點擊保存即可將數(shù)據(jù)庫信息保存在服務(wù)器上

² 數(shù)據(jù)還原

 

數(shù)據(jù)還原,點擊“是”,則數(shù)據(jù)會還原到所選擇的數(shù)據(jù)備份文件內(nèi)容,取消備份點擊“否”。

² 數(shù)據(jù)庫配置

 

數(shù)據(jù)庫配置包括客戶端數(shù)據(jù)庫地址的配置,以及數(shù)據(jù)庫備份的配置。

客戶端數(shù)據(jù)庫配置輸入服務(wù)器的地址(IP地址),數(shù)據(jù)庫登陸用戶名以及密碼,連接的數(shù)據(jù)庫名稱。

數(shù)據(jù)庫備份設(shè)置,設(shè)置自動備份的天數(shù)以及自動備份的文件路徑。

7.4區(qū)域管理

² 地圖管理

增加、查看和修改地圖信息。  

² 區(qū)域管理

在地圖上進行區(qū)域劃分和管理。

7.5設(shè)備管理

對每個定位設(shè)備進行設(shè)置,添加等,以及對攝像頭的管理

7.6系統(tǒng)管理

用戶管理:可設(shè)定各種用戶權(quán)限,用戶登錄系統(tǒng)后根據(jù)自己的權(quán)限進行相應(yīng)的操作和瀏覽符合權(quán)限的內(nèi)容。

 

7.7定位系統(tǒng)前端軟件截圖(以人員定位為例)

² 系統(tǒng)主界面

此界面圖,用戶自己可更換。

 

² 位置信息顯示

圖上圖標代表標簽實時位置

 

² 實時標簽數(shù)量統(tǒng)計,電子點名

右鍵圖標可查看標簽詳細信息

 

 

² 查看指定標簽位置

輸入要查找的標簽號,可查找標簽的當前位置

 

² 非法或非規(guī)定時間離開區(qū)域

當有標簽非法或非規(guī)定時間離開區(qū)域時,系統(tǒng)彈出相應(yīng)視頻并顯示告警老人信息

 

 

² 移動軌跡查看

通過輸入標簽號、需要回放的時間段來查看標簽的移動軌跡。

 

 

8.設(shè)備介紹

8.1定向讀卡器

定向讀卡器是輔助讀寫器。定向讀卡器主要分為進出門管理模組、全程監(jiān)控定位器、報警定位器(可選)、重點監(jiān)區(qū)定位器(可選)。

每個模塊主要功能依次是: 準確區(qū)分進出門、對牲畜進行全程監(jiān)控、觸發(fā)靠近關(guān)鍵區(qū)域時的報警、實現(xiàn)牲畜非法離開報警、準確識別查詢等功能。

產(chǎn)品參數(shù):  

工作頻率 2.4GHz―2.5GHz ISM 微波段
    識別精度 3M-5M
    識別能力 同時識別 200 張標簽
    識別方式 定向識別
    環(huán)境溫度 -40℃-85℃
    使用壽命 30年

抗干擾性 使用頻道隔離技術(shù),多個設(shè)備互不干擾
    安全性能 防水、防雷、防爆、防沖擊,滿足工業(yè)環(huán)境要求

防爆等級 EXDⅡ CT6

通信接口 RS232/RS485/RJ45

     源 : 9V/12V-3A DC電源

天線極化 垂直

數(shù)據(jù)速率 最高10M bit/s、

8.2全向讀卡器

主要用于牲畜圍欄區(qū)域的牲畜定位,可對牲畜圍欄圈或放牧區(qū)域的牲畜標簽進行實時監(jiān)控,根據(jù)各個全向讀卡器掃描到標簽的衰減值,可判斷牲畜所處于的實時位置。全向讀卡器讀取到標簽信息后,會通過網(wǎng)線、或者流量方式將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集器,實現(xiàn)Zigbee通訊。多臺設(shè)備Zigbee組網(wǎng)定位精度約3-5米。

產(chǎn)品介紹:

    全向讀卡器讀卡穩(wěn)定、開發(fā)方便、通訊優(yōu)化、計算編程簡單、系統(tǒng)安裝靈活、有完善的開發(fā)板和技術(shù)支持、性價比高。該產(chǎn)品具備的優(yōu)越抗干擾、防水、防爆、防雷設(shè)計,完全適應(yīng)工業(yè)環(huán)境要求,完全滿足客戶對RFID產(chǎn)品需求。

產(chǎn)品參數(shù):

工作頻率 2.4GHz―2.5GHz ISM 微波

識別距離 有效識別距離0M—200M,可根據(jù)需要調(diào)整

定位精度 1M—3M

識別速度 最高識別速度可達200公里/小時

識別能力 先進防沖突算法,同時識別 200 張標簽

識別方式 全方向識別

環(huán)境溫度 -40℃—85℃

    5%RH—95%RH(無凝露)

使用壽命 30年

抗干擾性 使用頻道隔離技術(shù),多個設(shè)備互不干擾

安全性能 防雷、防爆、防沖擊,滿足工業(yè)環(huán)境要求

防爆等級 :  EXDⅡ CT6

通信接口 支持ZIGBEE無線傳輸、485串口、 GPRS等

     源 : 9V/12V—3A DC電源

天線極化 垂直

數(shù)據(jù)速率 最高10M bit/s

外殼材料 金屬材質(zhì)

產(chǎn)品顏色 銀灰色

安裝方式 粘貼、側(cè)掛或者吊頂

8.3定位標簽

此款標簽是集小巧、報警等特點為一體,方便攜帶。標簽內(nèi)的電池可由用戶自行更換,無需返廠。電子標簽配合讀寫設(shè)備,能完成對牲畜的自動識別和合法身份的免打擾自動排查。此款電子標簽以其卓越的性能、可靠性和高性價比為客戶提供了成功的解決方案。

產(chǎn)品參數(shù):

工作頻率 2.4GHz―2.5GHz ISM 微波

識別距離 有效識別距離0M—200M,可根據(jù)需要調(diào)整

定位精度 1M—3M

識別速度 最高識別速度可達200公里/小時

識別能力 先進防沖突算法,同時識別 200 張標簽

識別方式 全方向識別

環(huán)境溫度 -40℃—85℃

    5%RH—95%RH(無凝露)

使用壽命 1-2年(用戶可自行更換電池)

抗干擾性 使用頻道隔離技術(shù),多個設(shè)備互不干擾

安全性能 防雷、防爆、防沖擊,滿足工業(yè)環(huán)境要求

防爆等級 :  EXDⅡ CT6

通信接口 支持ZIGBEE無線傳輸、485串口、 GPRS等

     源 : 9V/12V—3A DC電源

天線極化 垂直

數(shù)據(jù)速率 最高10M bit/s

外殼材料 金屬材質(zhì)

產(chǎn)品顏色 銀灰色

安裝方式 粘貼、側(cè)掛或者吊頂

9.意義

現(xiàn)代化的畜牧業(yè)養(yǎng)殖能夠顯著的提高畜牧養(yǎng)殖效率,減少成本損耗,尤其是像草原放牧這種粗放型的養(yǎng)殖方式。RFID定位系統(tǒng)已經(jīng)面世多年,高效、準確的定位技術(shù)即將大規(guī)模應(yīng)用,這會使牧場養(yǎng)殖人員管理更方便快捷,給農(nóng)場主帶來更大的經(jīng)濟收入,給社會生活帶來極大的提高和便利。