基于RFID技術(shù)的寵物管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：寵物已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活中不可或缺的一部分，但是隨著養(yǎng)寵物的人越來(lái)越多，寵物數(shù)量也是越來(lái)越多，寵物問(wèn)題也越來(lái)越突出。  RFID寵物管理系統(tǒng)通過(guò)給寵物植入電子芯片，給寵物辦理電子身份證，把寵物信息記錄入庫(kù)，集中化管理。從根本上解決寵物信息收集難、管理難的問(wèn)題。RFID寵物管理系統(tǒng)使用自行設(shè)計(jì)的手持機(jī)讀寫(xiě)器，采用基于Web的B／S模式結(jié)合WebSevice、SSL、動(dòng)態(tài)緩存、負(fù)載均衡、集群和ActiveX控件技術(shù)，使得系統(tǒng)擴(kuò)展性好、安全性能高；用戶使用方便、操作靈活，可大大提高寵物管理的工作效率。
關(guān)鍵詞：寵物管理；RFID技術(shù)；電子身份證；管理系統(tǒng)

0 引言
    隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，養(yǎng)寵物已經(jīng)成為現(xiàn)代都市人的一種時(shí)尚，寵物市場(chǎng)不斷壯大，寵物成為人們生活中不可缺少的一部分，為人們的生活增添了無(wú)限樂(lè)趣。但是隨著寵物數(shù)量的快速上升，寵物監(jiān)管和安全問(wèn)題也日益突出，寵物狗走失和遺棄的現(xiàn)象大量增加，流浪狗疾病傳播等問(wèn)題出現(xiàn)，嚴(yán)重影響居民安全、城市衛(wèi)生、交通等。那么如何有效加強(qiáng)寵物管理，確保寵物管理、防疫檢疫等措施的到位，保障公共衛(wèi)生的安全，促進(jìn)寵物產(chǎn)業(yè)和諧發(fā)展，就成為社會(huì)各界尤其是寵物管理部門(mén)關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問(wèn)題。
    采用RFID技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從根本上解決了寵物丟失和監(jiān)管的難題。通過(guò)給寵物注射帶有全球惟一識(shí)別碼的寵物電子芯片，作為寵物的電子身份證隨其一生。寵物芯片中儲(chǔ)存了寵物的基本信息，通過(guò)閱讀器將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)寵物系譜、身份、主人及其一生繁殖、健康、防疫等信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別分析，實(shí)現(xiàn)了寵物管理的信息化。動(dòng)物用注射型電子標(biāo)簽是一種特殊的采用了RFID技術(shù)的電子標(biāo)簽，它的體積微小，內(nèi)部構(gòu)造非常精密，由微電子芯片和芯片電容器、電子標(biāo)簽線圈等組成。外部采用生物玻璃封裝，形似米粒。在其玻璃封裝的內(nèi)部采用生物硅膠填充成實(shí)心體，玻璃表面涂有特殊的涂層和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的凹凸，用以防止其在動(dòng)物體內(nèi)的游移。電子標(biāo)簽中的芯片用以存儲(chǔ)信息及供內(nèi)置的微處理器處理信息的程序，這些信息通過(guò)專(zhuān)門(mén)的閱讀器讀出。將這種生物玻璃封裝的電子標(biāo)簽植于動(dòng)物皮下，動(dòng)物也就有了可被自動(dòng)識(shí)別的電子身份證，人們可以方便地通過(guò)各種類(lèi)型的專(zhuān)用閱讀器對(duì)每一個(gè)動(dòng)物個(gè)體進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。這樣，就使得諸如個(gè)體甄別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、行蹤控制、自動(dòng)飼養(yǎng)、行為管理等等許多的動(dòng)物科研、飼養(yǎng)、管理、調(diào)查等工作有了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化的技術(shù)手段。
    目前的動(dòng)物用注射型電子標(biāo)簽的ID嚴(yán)格按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的編碼標(biāo)準(zhǔn)編制，做到全球惟一。將它注射到動(dòng)物身上，就等于給了每個(gè)動(dòng)物一個(gè)惟一的身份號(hào)碼，從某種意義上來(lái)說(shuō)，注射于動(dòng)物體內(nèi)的電子標(biāo)識(shí)就是動(dòng)物永不消逝的電子身份證。這種注射型電子標(biāo)識(shí)是無(wú)源的(即不需要電源支持)，該標(biāo)簽一旦植入動(dòng)物體內(nèi)將是永久性的，它的安全使用壽命超過(guò)了50年，所記錄的信息不會(huì)丟失且不能人為篡改。由于這些特點(diǎn)，近年來(lái)，在國(guó)外特別是在歐美國(guó)家已得到了廣泛的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，該電子標(biāo)簽已經(jīng)被用于城市寵物的管理與飼養(yǎng)上。

1 RFID技術(shù)
    RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，RFID技術(shù)迅速發(fā)展，因其具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、穿透力強(qiáng)、讀寫(xiě)距離遠(yuǎn)、讀取速率快、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于身份識(shí)別、物流管理、物品追蹤、防偽、交通、動(dòng)物管理等諸多領(lǐng)域。
    一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)主要由限量的后臺(tái)計(jì)算機(jī)、若干讀寫(xiě)器、閱讀器及電子標(biāo)簽組成。其中電子標(biāo)簽是物品識(shí)別的載體，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，其內(nèi)部存放著物品的相關(guān)信息；讀寫(xiě)器和閱讀器是系統(tǒng)的中間設(shè)備，它們通過(guò)射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行近距離通信，從而識(shí)別標(biāo)簽指代的物品信息，通過(guò)接口把信息匯總給后臺(tái)計(jì)算機(jī)。讀寫(xiě)器和閱讀器的區(qū)別在于，讀寫(xiě)器可以對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作，而閱讀器只能讀取標(biāo)簽內(nèi)部存放的信息；后臺(tái)計(jì)算機(jī)分析從中間設(shè)備傳來(lái)的信息，負(fù)責(zé)管理整個(gè)標(biāo)簽系統(tǒng)的正常工作。
    RFID系統(tǒng)的硬件組成包括電子標(biāo)簽和電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器2部分。讀寫(xiě)器通過(guò)射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，系統(tǒng)通過(guò)讀寫(xiě)器給電子標(biāo)簽發(fā)送指令，并通過(guò)讀寫(xiě)器分析電子標(biāo)簽返回的有關(guān)信息；電子標(biāo)簽是應(yīng)答器，用來(lái)響應(yīng)讀寫(xiě)器的指令，并報(bào)告處理結(jié)果。
    電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片組成，標(biāo)簽天線是讀寫(xiě)器和標(biāo)簽芯片之間進(jìn)行信號(hào)和能量傳遞的終結(jié)。標(biāo)簽芯片則根據(jù)讀寫(xiě)器的指令，做出相應(yīng)的操作和響應(yīng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)介
2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    整個(gè)系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成，硬件部分主要包括：RFID射頻識(shí)別寵物芯片，手持式閱讀器XC-2201系列，該系列讀寫(xiě)器是針對(duì)我國(guó)養(yǎng)犬管理現(xiàn)狀及需求，特別設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的綜合手持終端。使用方便，具有執(zhí)法人員需要的各種功能。信息實(shí)時(shí)上傳，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。信息傳輸加密，有效保護(hù)市民隱私。軟件部分又分為寵物管理系統(tǒng)和移動(dòng)寵物管理系統(tǒng)，寵物管理系統(tǒng)集成了管理、寵物信息注冊(cè)、寵物辦證、寵物信息查詢等模塊，移動(dòng)寵物管理系統(tǒng)主要是為方便外出執(zhí)法人員而特別開(kāi)發(fā)的一款運(yùn)行于移動(dòng)設(shè)備、PDA等上系統(tǒng)管理軟件，寵物移動(dòng)管理軟件主要模塊有寵物信息查詢、寵物數(shù)據(jù)同步等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

    從圖1中可以看出，通過(guò)寵物信息的注冊(cè)或者寵物辦證流程就把寵物信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，其中除了寵物基本信息外，還包括寵物飼主信息、寵物免疫信息、寵物年檢費(fèi)繳納信息等一并錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)外出執(zhí)法人員外出執(zhí)法是就可以通過(guò)裝有移動(dòng)寵物系統(tǒng)的移動(dòng)終端，實(shí)時(shí)的查詢寵物信息，移動(dòng)寵物系統(tǒng)的數(shù)據(jù)直接來(lái)源于寵物管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的同步過(guò)程也是非常的方便，移動(dòng)終端通過(guò)自帶的數(shù)據(jù)線連接任何一臺(tái)可以接入Internet的電腦，同Web頁(yè)面操作即可輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，當(dāng)然根據(jù)不同的情況也可實(shí)現(xiàn)Wi-Fi等無(wú)線訪問(wèn)的功能。
2．2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)管理模塊有主要是用于給系統(tǒng)自定義擁有各個(gè)級(jí)別權(quán)限的用戶，通過(guò)對(duì)用戶權(quán)限的管理可以實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)應(yīng)系統(tǒng)不同的操作權(quán)限，使整個(gè)執(zhí)法部分各單位各人員各司其職，而整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)始終保持一致。該模塊對(duì)應(yīng)有用戶表、角色表、權(quán)限表及用戶角色對(duì)應(yīng)表。主表為用戶表，定義如圖2所示。

    系統(tǒng)管理模塊同時(shí)也提供數(shù)據(jù)同步和數(shù)據(jù)備份、還原功能。系統(tǒng)備份、還原是用戶通過(guò)Web操作輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和還原，除去了復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。數(shù)據(jù)同步用來(lái)保證寵物移動(dòng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)和寵物管理移動(dòng)數(shù)據(jù)的一致性，寵物移動(dòng)管理系統(tǒng)采用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，運(yùn)行于Windows CE系統(tǒng)上，目前大多數(shù)的移動(dòng)設(shè)備都采用了windows CE系統(tǒng)，這就使得寵物移動(dòng)管理系統(tǒng)能適用于目前大多數(shù)的移動(dòng)設(shè)備。通過(guò)對(duì)Active-Sync同步軟件的二次開(kāi)發(fā)，封裝成ActiveX控件的的形式嵌入Web網(wǎng)頁(yè)，而使得數(shù)據(jù)同步更人性化，更易于操作，使用人員只需在頁(yè)面輕松的點(diǎn)擊按鈕即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。目前這套寵物移動(dòng)管理系統(tǒng)的使用還需配合手持式讀寫(xiě)設(shè)備，兩者之間通過(guò)藍(lán)牙建立數(shù)據(jù)傳輸通道，當(dāng)手持式讀寫(xiě)器讀到寵物芯片數(shù)據(jù)后，移動(dòng)寵物管理系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙得到的數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)寵物信息的查詢，當(dāng)然根據(jù)需要是可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)寵物管理系統(tǒng)和手持式讀寫(xiě)器整合，把兩者的功能集中到一起。
    寵物管理模塊提供了寵物信息注冊(cè)和寵物辦證及寵物信息查詢功能，和寵物信息相關(guān)的表有寵物信息表、繳費(fèi)信息表、飼主信息表、寵物類(lèi)型表、以及辦證明細(xì)表，主表寵物信息表設(shè)計(jì)如圖3所示。

    飼主信息如圖4所示。
    系統(tǒng)充分考慮到現(xiàn)有數(shù)據(jù)和原始手工錄入數(shù)據(jù)的整合問(wèn)題，通過(guò)寵物注冊(cè)頁(yè)面可把以前那種手工辦證的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改把原來(lái)的辦證信息和現(xiàn)在的電子芯片信息綁定在一起。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新。寵物辦證提供的功能是直接給一只新寵物辦證。通過(guò)植入電子芯片、錄入寵物信息把寵物檔案記錄入庫(kù)。
2．3 軟件功能介紹
    (1)系統(tǒng)用戶管理。對(duì)用戶表的主要操作表現(xiàn)在對(duì)用戶的的添加、修改以及用戶角色的修改、數(shù)據(jù)備份、還原、數(shù)據(jù)同步等等。系統(tǒng)管理員可以給系統(tǒng)增加用戶并且給他們分配不用的權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)級(jí)別的用戶操作的限制，增強(qiáng)系統(tǒng)安全性。數(shù)據(jù)的備份、還原和同步操作可通過(guò)web網(wǎng)頁(yè)操作輕松實(shí)現(xiàn)。
    (2)寵物證件申辦。寵物證件申辦頁(yè)面包含了寵物信息注冊(cè)及新證件打印、發(fā)放的過(guò)程。如圖5所示。

    (3)寵物信息查詢。用戶可以通過(guò)各種信息查詢到寵物詳細(xì)信息，包括寵物名、證件號(hào)等其他條件。寵物查詢頁(yè)面如圖6所示。
    (4)寵物信息修改。對(duì)于那些已經(jīng)記錄在庫(kù)的寵物信息，可以實(shí)時(shí)的更新數(shù)據(jù)，包括寵物圖片、飼主信息等等信息。詳細(xì)操作頁(yè)面如圖7所示。
    整個(gè)系統(tǒng)采用B／S架構(gòu)，界面清爽、操作簡(jiǎn)單，所有數(shù)據(jù)信息集中處理，大量的數(shù)據(jù)查找工作由服務(wù)器完成，使得對(duì)事件的反應(yīng)更加高效快捷。硬件部分，系統(tǒng)采用遠(yuǎn)望谷新一代的RFID電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽是專(zhuān)為寵物而設(shè)計(jì)的，識(shí)別相應(yīng)時(shí)間快，平均故障發(fā)生率低，可以保證標(biāo)簽識(shí)別環(huán)節(jié)的安全性、及時(shí)性及穩(wěn)定性，另外高性能及高容錯(cuò)的系統(tǒng)服務(wù)器，可以確保服務(wù)器的高穩(wěn)定性、安全性及網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)傳輸，保證了信息的及時(shí)性。另外，考慮到將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)及信息化建設(shè)的推動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)上能夠方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)充。

3 結(jié)語(yǔ)
    寵物信息收集，電子檔案的建立使得寵物管理信息高效化、科技化、集中化。數(shù)據(jù)的集中處理對(duì)于整個(gè)寵物服務(wù)行業(yè)的規(guī)范化管理起到了很好的統(tǒng)一作用。寵物醫(yī)院、疫苗中心、寵物服務(wù)等各行業(yè)共用同一套數(shù)據(jù)。寵物各個(gè)階段數(shù)據(jù)，包括疾病、疫苗等信息都可以清楚的查到。寵物監(jiān)管行業(yè)也能清楚的知道在寵物的整個(gè)生命周期內(nèi)寵物的各種情況。對(duì)于寵物飼養(yǎng)主來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)寵物信息化、科技化飼養(yǎng)，對(duì)于監(jiān)督部門(mén)來(lái)說(shuō)可以方便寵物信息收集，寵物集中管理。