植入式帶溫度感知RFID芯片助力智慧畜牧系統(tǒng)

中國(guó)是畜牧大國(guó)，2018年我國(guó)生豬存欄42817萬(wàn)頭，奶牛存欄1400萬(wàn)頭，但畜牧業(yè)的發(fā)展面臨著一系列的問(wèn)題，其中動(dòng)物體溫監(jiān)測(cè)難度大、疫情防控不及時(shí)是困擾畜牧業(yè)多年亟待解決的重要問(wèn)題之一。動(dòng)物體溫可以表征動(dòng)物健康，預(yù)警動(dòng)物疾病，加強(qiáng)動(dòng)物體溫監(jiān)測(cè)對(duì)畜牧疫情防控、保障動(dòng)物福利具有重要意義。2018年，由于疫情監(jiān)測(cè)力度不夠，導(dǎo)致“非洲豬瘟”在中國(guó)蔓延，造成了大量經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)動(dòng)物體溫檢測(cè)方法精度差、非實(shí)時(shí)性、無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知，且需要消耗大量人力資源。另外，人們對(duì)食品安全問(wèn)題的重視，也導(dǎo)致食品溯源的需求日益旺盛。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的具有溫度感知功能植入式RFID芯片，植入動(dòng)物體內(nèi)，可以實(shí)時(shí)感知、自動(dòng)采集動(dòng)物體溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可成為強(qiáng)化畜牧疫情防控的重要手段，也為食品溯源提供了硬件支撐。芯片結(jié)構(gòu)包含射頻模擬前端、數(shù)字基帶、溫度傳感器和存儲(chǔ)器，如圖1所示。其中，射頻模擬前端用于將天線接收到的交流電壓轉(zhuǎn)換為供電電源，解調(diào)其中包含的數(shù)字命令并提供給數(shù)字基帶信號(hào)，同時(shí)提供上電復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)；數(shù)字基帶處理來(lái)自讀寫器的命令，并返回相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；溫度傳感器檢測(cè)溫度，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)字基帶；存儲(chǔ)器用于儲(chǔ)存芯片的身份信息，必要時(shí)存儲(chǔ)溫度信息。

本項(xiàng)目研究成果，包括溫度感知RFID芯片射頻前端和溫度傳感電路兩個(gè)模塊的MPW流片。

技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)結(jié)合RFID技術(shù)和溫度傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一款植入式低功耗帶溫度傳感器RFID；

（2）芯片可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程身份識(shí)別和體溫檢測(cè)；

（3）芯片整體采用小型化設(shè)計(jì)，方便植入式應(yīng)用；

（4）結(jié)合了植入式芯片和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智慧畜牧系統(tǒng)極大提高了畜牧產(chǎn)業(yè)的管理效率，減少了人工投入，縮短了勞動(dòng)周期。

專利情況

適用于無(wú)源低功耗RFID芯片的上電復(fù)位電路；低功耗溫度傳感前端電路。

應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)前景

基于所設(shè)計(jì)的帶溫度感知RFID芯片，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一套智慧畜牧系統(tǒng)，如圖2所示，可用于養(yǎng)殖管理、疫情預(yù)測(cè)診斷、產(chǎn)品溯源、生物資產(chǎn)管理、代系管理、保險(xiǎn)公司調(diào)查等。未來(lái)將形成整個(gè)畜牧產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，迎來(lái)畜牧業(yè)的變革。   

（1）動(dòng)物疫情智能監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)植入帶溫度感知RFID芯片，遠(yuǎn)程識(shí)別身份信息和溫度數(shù)據(jù)，達(dá)到監(jiān)控牧場(chǎng)每一只動(dòng)物的健康狀況，減小了人力勞動(dòng)的同時(shí)保證了信息的實(shí)時(shí)性。從而實(shí)現(xiàn)以最小的人力資源實(shí)現(xiàn)最大程度的疫情預(yù)防監(jiān)測(cè)。目前該應(yīng)用市場(chǎng)需求較大，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）食品溯源。在實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)后，全國(guó)每一只牲畜對(duì)應(yīng)一個(gè)身份編號(hào)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，上傳數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)每一只牲畜的全程跟蹤，達(dá)到食品溯源的目的。食品溯源保證了肉類食品來(lái)源的安全可靠性，消除顧客購(gòu)買高檔肉類產(chǎn)品的后顧之憂，具有較大市場(chǎng)效益。

（3）保險(xiǎn)公司調(diào)查。通過(guò)植入式芯片，將每一只牲畜資料都上傳到云平臺(tái)統(tǒng)一管理，跟蹤其健康狀況和，保險(xiǎn)公司可以更加容易判斷牲畜丟失、病死等索賠的真實(shí)性，對(duì)保險(xiǎn)公司來(lái)說(shuō)具有較大的市場(chǎng)意義。