物聯(lián)網(wǎng)在食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用設(shè)計

李永祥 張 健

（海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院儋州校區(qū) 海南 儋州 571737）

1 目前我國食品生產(chǎn)安全問題現(xiàn)狀

近年來，頻頻出現(xiàn)的各種肉食品安全問題，如瘋牛病、瘦肉精、豬鏈球菌感染、禽流感、抗生素殘留、激素和防腐劑等等，成為世界各國農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生部門嚴(yán)密監(jiān)管的重要工作。 中國的肉食品質(zhì)量和安全問題也受到了各級政府和全社會的廣泛關(guān)注[1]。

從2003 年開始，中國已開始將先進(jìn)的RFID 射頻識別技術(shù)運用于現(xiàn)代化的生豬屠宰加工企業(yè)， 開發(fā)出了RFID 生豬屠宰實時生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能實時監(jiān)控生產(chǎn)的全過程，自動、實時、 準(zhǔn)確地采集土要生產(chǎn)工序與衛(wèi)生檢驗、 檢疫等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有關(guān)數(shù)據(jù)，較好地滿足了HACCP 質(zhì)量監(jiān)管要求。 RFID 解決方案可確保任何供應(yīng)鏈的高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，能讓食品行業(yè)實現(xiàn)兩個最重要的日標(biāo)，第一，徹底實施“源頭”食品追蹤解決方案。 第二，在食品供應(yīng)鏈中提供完全透明度的能力[1]。

2 食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特殊要求和應(yīng)用技術(shù)設(shè)計

2.1 食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特殊要求

在養(yǎng)殖業(yè)方面， 在養(yǎng)殖產(chǎn)品活體身上加裝RFID 電子標(biāo)簽，將牲畜、水產(chǎn)品從養(yǎng)殖開始到養(yǎng)殖結(jié)束的所有信息進(jìn)行記錄，包括來源、品種、喂料信息、用藥信息、疾病及治愈狀況等。 在農(nóng)作物種植方面，使用RFID 的田間伺服系統(tǒng)。 田間伺服系統(tǒng)將農(nóng)作物品名、品種、等級、尺寸、凈重、收獲期、農(nóng)田代碼、田間管理情況(土壤酸堿度、溫濕度、日照量、降雨量、農(nóng)藥使用情況)等信息進(jìn)行記錄，實現(xiàn)科學(xué)化種植，為食品原料追溯提供源頭數(shù)據(jù)，并為后續(xù)環(huán)節(jié)使用RFID 提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)設(shè)計

首先我們利用RFID 技術(shù)對生產(chǎn)的動植物進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，為了適合日后的系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級使用，采用帶有芯片的可多次擦寫的電子標(biāo)簽，即主動式（有源）電子標(biāo)簽。 用一位信息來區(qū)分動物和植物，在動物方面用不定長的數(shù)據(jù)位來標(biāo)識產(chǎn)地，用足夠的長度來標(biāo)識品種、類別等；關(guān)于喂料信息，采用動態(tài)的按次數(shù)的表格形式的存儲方法，主要填寫所喂料的種類；用藥信息采用同樣的方法進(jìn)行存儲，主要填寫所用藥物種類及次數(shù)和數(shù)量；疾病及治愈狀況，填寫所得疾病名稱、時隔、治愈程度等信息。 其中數(shù)據(jù)庫存儲表的格式如表1 所示。

表1 動物食品生產(chǎn)電子標(biāo)簽格式表

其中的喂料信息、用藥信息和疾病治愈情況與以下各數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的表建立“外鍵”關(guān)系。 所以此時記錄內(nèi)容為索引號。 “外鍵”關(guān)系。 所以此時記錄內(nèi)容為索引號。 其中喂料信息包括草類和料類兩大類，表示為不同次數(shù)不同種類。

用藥信息包括藥物名稱、用藥時間、用藥劑量、藥物生產(chǎn)商、藥物生產(chǎn)時間、藥物生產(chǎn)批號和批準(zhǔn)文號以及用藥后效果等。

疾病和治愈情況格包括疾病癥狀、確認(rèn)疾病名稱、治愈情況、用藥信息等。

喂料信息、 用藥信息和疾病和治愈程度為每次的統(tǒng)計，信息量比較大，為了節(jié)省芯片存儲空間，這樣的信息，應(yīng)該隨著讀寫器的讀入，傳輸并且存儲到RFID 的中間件中，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，隨著實物的流通后，利用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)入到該食品所到地，可以利用實物的電子標(biāo)簽的索引，檢索到該數(shù)據(jù)。 其中疾病和治愈程度的用藥信息可以通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫鍵來進(jìn)行關(guān)系連接，而用藥信息數(shù)據(jù)庫也包括保鍵和預(yù)防及防疫用藥信息。

表2 植物食品生產(chǎn)電子標(biāo)簽格式表

對于植物種類，用足夠長度的來記錄農(nóng)作物品名、品種、等級；用動態(tài)的數(shù)據(jù)來記錄植物的尺寸、凈重；最后在收獲后記錄它的收獲期；農(nóng)田位置信息的代碼主要填寫它所在的地理位置；田間管理情況，通過傳感器把采集到的數(shù)據(jù)信息，用一位數(shù)字表格的形式動態(tài)地來記錄土壤的酸堿度的PH 值；用定長的動態(tài)的數(shù)據(jù)位來記錄溫濕度、日照量、降雨量和農(nóng)藥使用情況等信息。

其中關(guān)于植物的標(biāo)簽格式如表2 所示。

其中采用足夠長的存儲長度來存儲的記錄名，可以使用電子標(biāo)簽芯片的flash 存儲，而其它的動態(tài)索引的只存儲的它的索引關(guān)鍵字， 而它的每次記錄的內(nèi)容要用表格的形式，通過讀寫器采集數(shù)據(jù)存儲在RFID 中間件的數(shù)據(jù)庫中， 隨著實物的流通而通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄嵨锼魅氲?，可以通過食品的電子標(biāo)簽查詢到該食品的這些信息。

如果遇到價值較小的食品， 使用這樣的電子標(biāo)簽進(jìn)行處理的話，可能“小題大做”，那么就采用成批或批箱的集中標(biāo)識，而留出幾位數(shù)據(jù)位來標(biāo)識它們同類個體的名稱， 進(jìn)行集中標(biāo)識和處理。然后采用中遠(yuǎn)距離RFID 讀寫器根據(jù)實物的狀況對電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)的隨時寫， 并且把這些數(shù)據(jù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)輸出到主機(jī)（RFID 中間件），進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和管理，之所以采用無線網(wǎng)絡(luò)，主要是因為操作方便，這些數(shù)據(jù)供管理和檢查人員隨時檢測和檢查，以發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行調(diào)整和處理。

把這些生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全部記錄之后， 連同生產(chǎn)的產(chǎn)品一同轉(zhuǎn)移到下一環(huán)節(jié)-食品加工環(huán)節(jié)，再進(jìn)行與加工相關(guān)的數(shù)據(jù)采集。

電子標(biāo)簽號碼是根據(jù)產(chǎn)地、品種和類別等信息進(jìn)行有意義地編碼而產(chǎn)生，其它下同。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用食品安全生產(chǎn)領(lǐng)域的意義

經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)流程能實現(xiàn)從整個鏈上追蹤食品的各環(huán)節(jié)。 具體實施過程中利用RFID 食品標(biāo)簽來進(jìn)行追蹤：一種是由上向下跟蹤，即從農(nóng)場開始，由食品原材料供應(yīng)商到運輸商、銷售商最后至POS 銷售點，這種方法對于查找出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因很有效。 另一種是從下往上進(jìn)行追溯，也就是消費者在POS 銷售點購買的食品發(fā)現(xiàn)了安全問題，可以向上層層進(jìn)行追溯，最終確定問題所在。

4 結(jié)語

本章在分析我國食品安全問題的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引用了一個物聯(lián)網(wǎng)在食品生產(chǎn)監(jiān)控的案例設(shè)計，提出了一個在食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)研究方案，給出了一個存儲動物和植物的電子標(biāo)簽的格式和相應(yīng)的大容量的動態(tài)的數(shù)據(jù)的建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，傳輸?shù)绞称飞a(chǎn)的后臺數(shù)據(jù)庫中，以便相關(guān)人員的查詢。

［1］常州高特網(wǎng).RFID 在肉食品生產(chǎn)安全管理中的最新應(yīng)用[J].2009－09－04.