基于RFID技术的宠物管理系统设计与实现

摘要：宠物已经成为现代人生活中不可或缺的一部分，但是随着养宠物的人越来越多，宠物数量也是越来越多，宠物问题也越来越突出。  RFID宠物管理系统通过给宠物植入电子芯片，给宠物办理电子身份证，把宠物信息记录入库，集中化管理。从根本上解决宠物信息收集难、管理难的问题。RFID宠物管理系统使用自行设计的手持机读写器，采用基于Web的B／S模式结合WebSevice、SSL、动态缓存、负载均衡、集群和ActiveX控件技术，使得系统扩展性好、安全性能高；用户使用方便、操作灵活，可大大提高宠物管理的工作效率。
关键词：宠物管理；RFID技术；电子身份证；管理系统

0 引言
    随着我国人民生活水平的不断提高，养宠物已经成为现代都市人的一种时尚，宠物市场不断壮大，宠物成为人们生活中不可缺少的一部分，为人们的生活增添了无限乐趣。但是随着宠物数量的快速上升，宠物监管和安全问题也日益突出，宠物狗走失和遗弃的现象大量增加，流浪狗疾病传播等问题出现，严重影响居民安全、城市卫生、交通等。那么如何有效加强宠物管理，确保宠物管理、防疫检疫等措施的到位，保障公共卫生的安全，促进宠物产业和谐发展，就成为社会各界尤其是宠物管理部门关注的热点和焦点问题。
    采用RFID技术和计算机网络技术，从根本上解决了宠物丢失和监管的难题。通过给宠物注射带有全球惟一识别码的宠物电子芯片，作为宠物的电子身份证随其一生。宠物芯片中储存了宠物的基本信息，通过阅读器将数据传输给计算机应用软件，从而实现对宠物系谱、身份、主人及其一生繁殖、健康、防疫等信息进行自动识别分析，实现了宠物管理的信息化。动物用注射型电子标签是一种特殊的采用了RFID技术的电子标签，它的体积微小，内部构造非常精密，由微电子芯片和芯片电容器、电子标签线圈等组成。外部采用生物玻璃封装，形似米粒。在其玻璃封装的内部采用生物硅胶填充成实心体，玻璃表面涂有特殊的涂层和专门设计的凹凸，用以防止其在动物体内的游移。电子标签中的芯片用以存储信息及供内置的微处理器处理信息的程序，这些信息通过专门的阅读器读出。将这种生物玻璃封装的电子标签植于动物皮下，动物也就有了可被自动识别的电子身份证，人们可以方便地通过各种类型的专用阅读器对每一个动物个体进行自动识别。这样，就使得诸如个体甄别、数据统计、行踪控制、自动饲养、行为管理等等许多的动物科研、饲养、管理、调查等工作有了实现自动化、信息化的技术手段。
    目前的动物用注射型电子标签的ID严格按国际标准化组织(ISO)的编码标准编制，做到全球惟一。将它注射到动物身上，就等于给了每个动物一个惟一的身份号码，从某种意义上来说，注射于动物体内的电子标识就是动物永不消逝的电子身份证。这种注射型电子标识是无源的(即不需要电源支持)，该标签一旦植入动物体内将是永久性的，它的安全使用寿命超过了50年，所记录的信息不会丢失且不能人为篡改。由于这些特点，近年来，在国外特别是在欧美国家已得到了广泛的应用。在国内，该电子标签已经被用于城市宠物的管理与饲养上。

1 RFID技术
    RFID(Radio Frequency Identification)技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触式信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的技术。20世纪90年代以来，RFID技术迅速发展，因其具有数据存储量大、穿透力强、读写距离远、读取速率快、使用寿命长、环境适应性好等特点，已被广泛应用于身份识别、物流管理、物品追踪、防伪、交通、动物管理等诸多领域。
    一个完整的RFID系统主要由限量的后台计算机、若干读写器、阅读器及电子标签组成。其中电子标签是物品识别的载体，每个标签具有惟一的电子编码，其内部存放着物品的相关信息；读写器和阅读器是系统的中间设备，它们通过射频信息同电子标签进行近距离通信，从而识别标签指代的物品信息，通过接口把信息汇总给后台计算机。读写器和阅读器的区别在于，读写器可以对标签进行读写操作，而阅读器只能读取标签内部存放的信息；后台计算机分析从中间设备传来的信息，负责管理整个标签系统的正常工作。
    RFID系统的硬件组成包括电子标签和电子标签读写器2部分。读写器通过射频信息同电子标签进行通信，系统通过读写器给电子标签发送指令，并通过读写器分析电子标签返回的有关信息；电子标签是应答器，用来响应读写器的指令，并报告处理结果。
    电子标签由标签天线和标签芯片组成，标签天线是读写器和标签芯片之间进行信号和能量传递的终结。标签芯片则根据读写器的指令，做出相应的操作和响应。

2 系统结构及简介
2．1 系统结构
    整个系统由软件和硬件两部分组成，硬件部分主要包括：RFID射频识别宠物芯片，手持式阅读器XC-2201系列，该系列读写器是针对我国养犬管理现状及需求，特别设计开发的综合手持终端。使用方便，具有执法人员需要的各种功能。信息实时上传，做到实时监控。信息传输加密，有效保护市民隐私。软件部分又分为宠物管理系统和移动宠物管理系统，宠物管理系统集成了管理、宠物信息注册、宠物办证、宠物信息查询等模块，移动宠物管理系统主要是为方便外出执法人员而特别开发的一款运行于移动设备、PDA等上系统管理软件，宠物移动管理软件主要模块有宠物信息查询、宠物数据同步等功能。系统结构图如图1所示。

    从图1中可以看出，通过宠物信息的注册或者宠物办证流程就把宠物信息录入数据库，其中除了宠物基本信息外，还包括宠物饲主信息、宠物免疫信息、宠物年检费缴纳信息等一并录入数据库。当外出执法人员外出执法是就可以通过装有移动宠物系统的移动终端，实时的查询宠物信息，移动宠物系统的数据直接来源于宠物管理系统，数据的同步过程也是非常的方便，移动终端通过自带的数据线连接任何一台可以接入Internet的电脑，同Web页面操作即可轻松实现数据的同步，当然根据不同的情况也可实现Wi-Fi等无线访问的功能。
2．2 数据库设计
    系统管理模块有主要是用于给系统自定义拥有各个级别权限的用户，通过对用户权限的管理可以实现不同用户对应系统不同的操作权限，使整个执法部分各单位各人员各司其职，而整个系统的数据始终保持一致。该模块对应有用户表、角色表、权限表及用户角色对应表。主表为用户表，定义如图2所示。

    系统管理模块同时也提供数据同步和数据备份、还原功能。系统备份、还原是用户通过Web操作轻松实现数据的备份和还原，除去了复杂的数据库操作。数据同步用来保证宠物移动管理系统数据和宠物管理移动数据的一致性，宠物移动管理系统采用C#语言开发，运行于Windows CE系统上，目前大多数的移动设备都采用了windows CE系统，这就使得宠物移动管理系统能适用于目前大多数的移动设备。通过对Active-Sync同步软件的二次开发，封装成ActiveX控件的的形式嵌入Web网页，而使得数据同步更人性化，更易于操作，使用人员只需在页面轻松的点击按钮即可实现数据的同步。目前这套宠物移动管理系统的使用还需配合手持式读写设备，两者之间通过蓝牙建立数据传输通道，当手持式读写器读到宠物芯片数据后，移动宠物管理系统通过蓝牙得到的数据而实现宠物信息的查询，当然根据需要是可以实现移动宠物管理系统和手持式读写器整合，把两者的功能集中到一起。
    宠物管理模块提供了宠物信息注册和宠物办证及宠物信息查询功能，和宠物信息相关的表有宠物信息表、缴费信息表、饲主信息表、宠物类型表、以及办证明细表，主表宠物信息表设计如图3所示。

    饲主信息如图4所示。
    系统充分考虑到现有数据和原始手工录入数据的整合问题，通过宠物注册页面可把以前那种手工办证的数据录入数据库，然后通过对数据进行修改把原来的办证信息和现在的电子芯片信息绑定在一起。从而实现数据的更新。宠物办证提供的功能是直接给一只新宠物办证。通过植入电子芯片、录入宠物信息把宠物档案记录入库。
2．3 软件功能介绍
    (1)系统用户管理。对用户表的主要操作表现在对用户的的添加、修改以及用户角色的修改、数据备份、还原、数据同步等等。系统管理员可以给系统增加用户并且给他们分配不用的权限，从而实现对各个级别的用户操作的限制，增强系统安全性。数据的备份、还原和同步操作可通过web网页操作轻松实现。
    (2)宠物证件申办。宠物证件申办页面包含了宠物信息注册及新证件打印、发放的过程。如图5所示。

    (3)宠物信息查询。用户可以通过各种信息查询到宠物详细信息，包括宠物名、证件号等其他条件。宠物查询页面如图6所示。
    (4)宠物信息修改。对于那些已经记录在库的宠物信息，可以实时的更新数据，包括宠物图片、饲主信息等等信息。详细操作页面如图7所示。
    整个系统采用B／S架构，界面清爽、操作简单，所有数据信息集中处理，大量的数据查找工作由服务器完成，使得对事件的反应更加高效快捷。硬件部分，系统采用远望谷新一代的RFID电子标签，该电子标签是专为宠物而设计的，识别相应时间快，平均故障发生率低，可以保证标签识别环节的安全性、及时性及稳定性，另外高性能及高容错的系统服务器，可以确保服务器的高稳定性、安全性及网络传输速度，从而实现了系统的实时传输，保证了信息的及时性。另外，考虑到将来的发展趋势及信息化建设的推动，系统设计上能够方便的实现系统扩充。

3 结语
    宠物信息收集，电子档案的建立使得宠物管理信息高效化、科技化、集中化。数据的集中处理对于整个宠物服务行业的规范化管理起到了很好的统一作用。宠物医院、疫苗中心、宠物服务等各行业共用同一套数据。宠物各个阶段数据，包括疾病、疫苗等信息都可以清楚的查到。宠物监管行业也能清楚的知道在宠物的整个生命周期内宠物的各种情况。对于宠物饲养主来说实现宠物信息化、科技化饲养，对于监督部门来说可以方便宠物信息收集，宠物集中管理。