基于RFID技術的生豬安全監(jiān)控平臺設計

胡燕 彭衛(wèi)池

(1.廣東省科學院自動化工程研制中心 2.松下電工（中國）有限公司)

1 前言

食品安全衛(wèi)生是世界食品業(yè)發(fā)展面臨的重大課題和嚴峻挑戰(zhàn)。近年來，我國的食品安全事故時有發(fā)生，蘇丹紅、三聚氰胺、瘦肉精等引起的食品安全事件，使國人對食品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的不信任感，人們對食品的恐懼已取代了對食物缺乏的擔憂。在 2010年中央“兩會”期間，食品安全問題尤其是動物源性食品安全再次成為代表們議論的焦點[1]。我國是世界豬肉生產(chǎn)第一大國，豬肉作為國人動物蛋白的主要來源，在肉類食品消費中占67%左右，豬肉產(chǎn)品的安全直接影響到我國人民的生活水平。

當前，我國對生豬安全的管理主要依據(jù)2002年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《動物免疫標識管理辦法》。它對豬、牛和羊強制使用統(tǒng)一的塑料耳標，耳標上印制編碼，且編碼全國統(tǒng)一。由于耳標的形狀、顏色、數(shù)據(jù)內(nèi)容都是基本固定且公開的，無法對耳標上的數(shù)據(jù)進行加密，而塑料耳標本身又易于偽造，使一些質(zhì)量不合格的生豬進入流通市場，給食品安全帶來隱患。為了從源頭上防止“問題生豬”進入流通市場，有必要將生豬看作一種產(chǎn)品，并采用先進的科技手段，對其進行“品牌”管理，“認證”、“防偽”及售后跟蹤。

針對目前我國生豬管理的現(xiàn)狀，本文提出一種將無線射頻電子標識（Radio Frequency Identification，RFID）技術應用于生豬屠宰加工、質(zhì)量檢疫、問題溯源各個環(huán)節(jié)的生豬安全監(jiān)控平臺的設計方案，利用RFID非接觸識別技術及標識碼唯一性的特點，結合企業(yè)生豬出欄事前登記、流通環(huán)節(jié)身份驗證的管理流程，實現(xiàn)對合格生豬的“認證”、“防偽”及對“問題生豬”源頭的追溯，以達到保障豬肉安全的目標。

2 RFID技術概述

RFID俗稱電子標簽，是一種非接觸識別技術，它由耦合元件和芯片組成，利用射頻信號通過空間偶合（電感或電磁偶合），實現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別目的，具有信息存儲量大、識別迅速、無需人工干預、標簽不易損壞等優(yōu)點[2]。

根據(jù)我國《動物射頻識別 代碼結構》國家標準規(guī)定，用于動物個體唯一識別電子標簽標識碼由 64位組成，前16位是控制代碼，17-26為國家或地區(qū)代碼，27-64為動物代碼，適用于動物個體的識別，也適用于動物管理相關信息的處理與交換。

射頻識別系統(tǒng)一般包含電子標簽、讀寫器和應用系統(tǒng)三個部分。其工作原理是：當電子耳標進入讀寫器的射頻場后，其天線獲得的感應電流經(jīng)升壓電路升壓后作為芯片的電源，帶有控制命令信息的感應電流通過射頻前端電路將數(shù)字信號送入邏輯控制電路進行信息處理；所需回復的信息則從存儲器中獲取,經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路，通過天線發(fā)回讀寫器。讀寫器通過有線或無線網(wǎng)絡與應用系統(tǒng)進行通信，接收來自應用系統(tǒng)的命令，并根據(jù)約定的協(xié)議回收采集到的電子標簽數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)概述

生豬安全監(jiān)控平臺對生豬身份數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控采用三級模式，每一級將采集到的數(shù)據(jù)報給上一級并獲得反饋信息。生豬安全監(jiān)控平臺框架圖如圖1所示。

第一級為政府級安全監(jiān)控管理中心，對政府轄區(qū)內(nèi)各畜牧公司的出欄生豬情況進行監(jiān)控管理；第二級為畜牧公司RFID管理中心，對本公司的電子耳標使用情況進行監(jiān)控管理；第三級為養(yǎng)殖場RFID管理中心，對本養(yǎng)殖場的電子耳標使用情況進行監(jiān)控管理。

第二級和第三級都可以有多個實例，組成廣覆蓋面的網(wǎng)絡。

圖1 生豬安全監(jiān)控平臺框架圖

安全監(jiān)控管理中心負責收集各畜牧公司的出欄生豬電子耳標數(shù)據(jù)，對待宰、待檢生豬身份進行實時核對驗證并返回結果，對各類數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、監(jiān)控。

畜牧公司RFID管理中心負責本公司電子耳標的下發(fā)管理工作，上報公司電子耳標的使用情況，下載公司出欄生豬的安全監(jiān)控結果。

4 系統(tǒng)工作流程設計

4.1 生豬安全監(jiān)控流程設計

RFID生豬安全監(jiān)控平臺如圖2所示。

4.1.1 畜牧公司上報出欄生豬數(shù)據(jù)

電子耳標的管理工作由畜牧公司自理，在生豬出欄之前，電子標簽由專用初始化設備根據(jù)《動物射頻識別 代碼結構》標準規(guī)定，將包含了生豬、養(yǎng)殖戶、養(yǎng)殖場、畜牧公司等內(nèi)容的完整信息寫入電子標簽，同時在畜牧公司RFID管理中心進行記錄。生豬在出欄時佩戴電子耳標，生豬出欄后，所佩戴的電子耳標數(shù)據(jù)由畜牧公司RFID公司管理中心上傳到上級生豬安全監(jiān)控管理中心的數(shù)據(jù)庫中備案并修改電子耳標的當前狀態(tài)。

圖2 RFID生豬安全監(jiān)控平臺

4.1.2 屠宰場驗證生豬身份

屠宰場和食品衛(wèi)生部門在驗證生豬身份時，由讀寫器讀出電子耳標標識碼，并將耳標標識碼實時傳送到生豬安全監(jiān)控管理中心進行身份驗證，驗證后由生豬安全監(jiān)控管理中心將驗證結果進行登記并實時將驗證結果反饋，驗證不對時發(fā)出報警提示。

4.1.3 食品衛(wèi)生部門上報檢疫結果

檢疫工作完成后將檢疫結果上傳到生豬安全監(jiān)控管理中心。

4.1.4 生豬狀態(tài)監(jiān)控

在生豬安全監(jiān)控過程中，可通過電子耳標標識碼、生豬出欄時間等關鍵字進行查詢得到電子耳標當前所處的流通環(huán)節(jié)及狀態(tài)。監(jiān)控中心可查詢轄區(qū)內(nèi)所有畜牧公司的電子耳標數(shù)據(jù)，畜牧公司可查詢下屬養(yǎng)殖場的電子耳標數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖場可查詢本場的電子耳標數(shù)據(jù)。

4.1.5 問題生豬源頭追溯

監(jiān)控平臺提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，定期生成各類統(tǒng)計結果報表，政府管理部門一方面可以根據(jù)檢疫不合格的生豬信息，追溯到源頭畜牧公司，加強對企業(yè)的管理；另一方面可以供有關部門進行數(shù)據(jù)研究，為政府制定相關政策、完善監(jiān)管體系提供科學依據(jù)。

各畜牧公司將本公司所提供生豬的身份驗證、檢疫結果下載，以了解本公司生豬的防偽和檢疫情況，對檢疫不合格的生豬可以追溯到養(yǎng)殖場，加強企業(yè)內(nèi)部管理。

各養(yǎng)豬場將本場所提供生豬的身份驗證、檢疫結果下載，以了解本場生豬的防偽和檢疫情況，對檢疫不合格的生豬可以追溯到養(yǎng)殖戶。

生豬安全監(jiān)控平臺通過電子耳標可以由下級至上級層層追蹤出欄生豬的防偽情況，由上級至下級層層追溯有問題生豬的源頭，以此達到生豬防偽、追溯問題的安全監(jiān)控目的。

4.2 生豬身份驗證流程設計

出欄生豬的屠宰和質(zhì)量檢疫都是在屠宰場內(nèi)完成的，在屠宰場進行生豬身份的真?zhèn)悟炞C是生豬安全監(jiān)控平臺管理體系中的核心部分。屠宰場的生豬身份驗證系統(tǒng)設備包括固定讀寫器、手持讀寫器、屠宰場終端設備和通信線路。生豬身份驗證流程如圖3所示。

圖3 生豬身份驗證流程

（1）出欄生豬運到屠宰廠后，佩戴有電子耳標的生豬通過身份驗證通道，讀寫器讀出電子耳標標識碼，標識碼被上傳至生豬安全監(jiān)控管理中心進行身份驗證，驗證成功由屠宰場進行宰殺；驗證不成功，屠宰場終端設備進行報警提示，再次進行身份確認，如果確認仍不成功，說明該生豬不是通過正規(guī)渠道運送來的。

（2）在此過程中屠宰場工作人員不需要知道讀寫器所讀到耳標標識碼，也不需要進行數(shù)據(jù)登記工作，數(shù)據(jù)的通信工作由系統(tǒng)自動完成，屠宰場工作人員只需要根據(jù)系統(tǒng)的驗證結果提示對待宰生豬進行處理。

（3）宰殺后的生豬留取樣本供食品衛(wèi)生部門進行檢疫，檢疫人員使用手持讀寫器設備對待檢生豬進行身份驗證，如果驗證結果正確，即對該生豬進行質(zhì)量檢查，如果驗證結果不正確，說明該生豬不是通過正規(guī)渠道運送來的。

（4）檢查工作完成后，將檢疫結果上傳到生豬安全監(jiān)控管理中心。

5 平臺功能設計

生豬安全監(jiān)控平臺在軟件功能上分為數(shù)據(jù)維護管理、用戶信息管理、耳標信息管理、信息通信管理和信息統(tǒng)計管理五個功能模塊。監(jiān)控平臺功能模塊結構圖如圖4所示。

圖4 監(jiān)控平臺功能模塊結構圖

（1）數(shù)據(jù)維護管理模塊

主要完成各級管理中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)備份及恢復功能。

（2）用戶信息管理模塊

主要完成監(jiān)控平臺使用用戶的信息維護、分組管理、權限管理功能。

（3）耳標信息管理模塊

主要完成電子耳標的信息維護、電子耳標下發(fā)管理、電子耳標真?zhèn)悟炞C、電子耳標狀態(tài)查詢功能。通過該模塊可準確地對生豬的身份進行驗證，并對生豬流通狀態(tài)進行有效的管理和跟蹤。

（4）信息通信管理模塊

主要完成電子耳標信息發(fā)送（自動/手動）、電子耳標信息接收（自動/手動）、生豬身份驗證、檢疫結果信息下載功能。

（5）信息統(tǒng)計管理模塊

主要完成出欄生豬真?zhèn)谓y(tǒng)計、出欄生豬檢疫統(tǒng)計、統(tǒng)計報表打印功能。通過該模塊可及時掌握生豬被仿冒的情況以及各生豬養(yǎng)殖單位的生豬質(zhì)量情況，為生豬防偽、問題企業(yè)重點監(jiān)控工作的開展提供科學依據(jù)。

6 結束語

生豬安全監(jiān)控平臺把基于RFID技術的自動識別和數(shù)據(jù)獲取技術應用到生豬產(chǎn)品的流通管理中，實現(xiàn)生豬的認證防偽、源頭追溯目標，能夠大大加強對生豬安全的監(jiān)管，提高食品安全管理水平。目前，基于本文所提出設計思路的生豬安全監(jiān)控平臺已在廣東省某大型養(yǎng)殖企業(yè)進行了企業(yè)試點應用，在企業(yè)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)的“認證”、“防偽”等方面建立規(guī)范化的監(jiān)管體系，有效地提高了企業(yè)在食品安全領域的現(xiàn)代化管理水平。隨著從政府到百姓對食品安全問題的廣泛重視，建立、完善食品安全監(jiān)管體系，并采用現(xiàn)代信息化技術手段對食品流通全過程進行有效的安全監(jiān)控十分必要，也是政府管理部門工作的發(fā)展重點。

[1]張弘.當前動物性食品安全問題的探討[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2011(1).

[2]胡蓉,雷媛媛,王慧.無線射頻識別技術（RFID）及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應用[J].《科技廣場》,2010（9）.