“从农场到餐桌”的食品安全控制新机制要求政府建立有效的动物和动物产品追踪系统,以便对动物的饲养、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。本文利用射频识别技术的非接触性、存储容量大、识别速度快、可以多卡识别等特点,研究了基于RFID的动物身份识别与跟踪系统,为动物食品安全提供有效的技术支持。本文的主要研究内容及结果如下:
(1)分析了RFID系统的组成、特点及应用领域,探索了射频识别技术的工作原理,对有源射频识别技术的关键技术,如系统稳定性、功耗及读写距离进行了深入的研究。从实际应用需要出发,分析并提出了从电子标签到读写器的射频识别系统整体构架,确定了系统组成模块,并分析了系统设计的关键技术。
(2)对电子标签进行了详细设计,包括射频电路(天线和射频芯片)、控制电路和电源等硬件电路设计,提出了软件设计思路,设计了相应的接口函数。采用对电子标签进行电源供应的方案,提高了标签的自主性和智能性,使读写距离从10米以内提升到50米以外;引入的MSP430微处理器可提高电能利用率,从而延长电池的使用寿命。
(3)通过对RFID系统的研究,实现了手持式读写器的硬件和软件设计。通过引入存储器及人机交互界面的方法,使读写器小型化,提高了移动性,更适合畜牧管理等移动性大的场合;为实现与后台管理系统的通信,引入了串口电路,实现了数据上传与下载;选用先进的超低功耗射频芯片和微控制器,有效降低了能耗。
(4)在实现的硬件平台上,完成了对读写器软件的设计和开发。以C语言及汇编语言相互嵌套的形式来进行底层驱动的编制;重点研究了MSP430微控制器的各种低功耗模式,引入的休眠机制降低了系统功耗。
(5)根据本文实验条件及方法,对系统读写距离、读写精度、可靠性和待机时间进行了实验测定。结果表明,读写距离最远为100米,读写器的读写准确性为99%以上;标签和读写器连续不间断读写时间为7天以上;标签和读写器的待机时间分别大于30天和8天,满足实际应用要求。
