基于物聯(lián)網(wǎng)的生豬質(zhì)量安全追溯服務平臺研究

劉楷

摘 要 以生豬為對象，從生產(chǎn)、收購、運輸、屠宰、銷售全過程進行監(jiān)測和及時有效的信息采集、快速反饋和預警為研究內(nèi)容，實現(xiàn)異地生豬質(zhì)量安全信息的全程跟蹤與事件溯源，為全面實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯服務提供了理論和技術基礎。

關鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) ；生豬 ；追溯

中圖分類號 S828

Abstract Based on the live pig as the object， the research contents from the production， purchasing， transportation， slaughtering， to monitor the sales process and timely and effective information collection， quick feedback and warning were selected to realize the tracking and events traceability in the whole process of the quality and safety information of live pig in another place， to provide the theoretical and technical basis on fully realizing the quality and safety traceability service of agricultural product.

Key words internet of things ； live pig ； traceability

2014年中央一號文件再次強調(diào)農(nóng)產(chǎn)品安全問題，由于瘋牛病的發(fā)生，歐盟在1997年開始實施農(nóng)產(chǎn)品的追溯管理。而近年來，國外特別是發(fā)達國家在農(nóng)產(chǎn)品追溯服務方面的研究和平臺建設均取得了一定的成果，并進行了部分農(nóng)產(chǎn)品溯源的實際應用[1]。中國也有一些農(nóng)產(chǎn)品安全追溯的研究應用實例，研究了基于RFID技術的肉牛養(yǎng)殖質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)[2]及基于RFID的豬場信息平臺研究[3]。在2008年奧運會期間啟用了畜禽類產(chǎn)品的追溯體系[4]，保證了奧運會的食品安全。在整個食品安全追溯方面也有全面的研究和應用[5]。

筆者從技術的層面研究了利用物聯(lián)網(wǎng)、RFID技術對生豬生產(chǎn)流通領域產(chǎn)品標識和溯源的信息化應用；并對其提出了可行的應用方案。

1 生豬質(zhì)量安全追溯問題

豬肉及其加工食品是中國大部分居民日常生活消費的主要食品，由于生豬飼養(yǎng)過程對生態(tài)環(huán)境有一定的影響，國內(nèi)不少經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)為主要通過采購異地生豬貨源來滿足當?shù)叵M需求。由于現(xiàn)有貨源多來自于經(jīng)濟發(fā)展水平和科學生產(chǎn)水平相對落后的地區(qū)，貨源渠道多且復雜，傳統(tǒng)的標記手段和基于人工的豬源管理方法已經(jīng)不能適應豬肉安全質(zhì)量監(jiān)控的需要，在銷地檢出流行病豬、瘦肉精豬，甚至發(fā)生外來豬導致疫情流行或食用豬肉中毒的事件時有發(fā)生，威脅到畜牧生產(chǎn)和人類安全，影響社會穩(wěn)定。本研究是以每年生豬銷售數(shù)量達千萬的珠三角地區(qū)與湖南、江西、廣西等豬源地區(qū)，從生產(chǎn)、收購、運輸、屠宰、銷售全過程進行監(jiān)測和及時有效的信息采集、快速反饋和預警為研究內(nèi)容，實現(xiàn)異地生豬質(zhì)量安全信息的全程跟蹤與事件溯源。

2 生豬質(zhì)量安全追溯平臺的構(gòu)建

2.1 平臺功能結(jié)構(gòu)

2.1.1 信息采集管理

數(shù)據(jù)采集管理在收集、管理各環(huán)節(jié)的信息后，提供一種高效便捷的方式來生成與定制數(shù)據(jù)庫，以便在數(shù)據(jù)檢索功能中對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行檢索與功能實現(xiàn)。

在生產(chǎn)過程中，涉及到2個部分：生產(chǎn)原材料和相對生產(chǎn)成品。這2部分都是指在本工位上的原材料和經(jīng)過加工后所得到的產(chǎn)品。給所有的生產(chǎn)原材料和相對生產(chǎn)成品賦予RFID電子標簽，應用網(wǎng)絡技術把這些資料輸入到平臺數(shù)據(jù)庫中，這樣，生產(chǎn)過程就一清二楚；

在產(chǎn)品的存儲、運輸過程中，把握好每一個環(huán)節(jié)，控制好每一項操作，同樣地，為這些過程應用RFID電子標簽技術，并將這些數(shù)據(jù)存儲到平臺中，為以后的產(chǎn)品調(diào)查做到有史可依、有據(jù)可查；

在銷售過程中，每一個環(huán)節(jié)都要記錄在案，包括產(chǎn)品從哪里銷售、價格、有無質(zhì)量問題等等，將相應信息存入RFID電子標簽中并輸入系統(tǒng)，為將來的產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)查提供最準確的數(shù)據(jù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)分析存儲

對收集數(shù)據(jù)進行分類存儲，并進一步分析農(nóng)產(chǎn)品的流通情況，指導生產(chǎn)布局和產(chǎn)品流通。

2.1.3 數(shù)據(jù)檢索

對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行檢索，包括：邏輯組合檢索（與、或、非）、通配檢索、前后一致檢索、二次檢索、中英混合檢索、半、全角檢索、簡、繁體檢索、數(shù)值檢索（大于、小于、等于）等豐富的檢索手段。

同時，提供完善的、多樣化的二次開發(fā)API接口，使第三方系統(tǒng)可以用多種形式進行廣泛的應用開發(fā)，設計出與其它應用程序風格一致的界面或滿足各種特殊的應用需求。

2.1.4 信息發(fā)布

基于XML的、涵蓋Internet/Intranet/Extranet、支持多種表現(xiàn)形式的信息服務平臺，其基本功能包括：接收匯總各種農(nóng)產(chǎn)品電子標簽的實時消息，并將其選擇合適的方式發(fā)送給用戶；支持智能傳呼機、掌上電腦、PDA、Web電話和互聯(lián)網(wǎng)應用；保證用戶的數(shù)據(jù)安全。

2.1.5 數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)接口的開發(fā)分2部分：①與其他通用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口，作為平臺的支持進行開發(fā)，主要考慮與ODBC數(shù)據(jù)庫以及通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的接口；②開放給其他應用軟件調(diào)用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口，在農(nóng)產(chǎn)品電子標簽編碼規(guī)范及農(nóng)產(chǎn)品分類標準的基礎上進行開發(fā)。

2.2 流程設計

2.2.1 作業(yè)流程

信息流和控制流：

（1）生產(chǎn)過程中被記錄在案（生產(chǎn)者、地區(qū)等）；

（2）在進入流通階段前的加工開始就引入RFID電子標簽管理；

（3）流通過程同時被記錄；

（4）流通過程中各個階段都可以查詢到過往階段的所有信息。

2.2.2 信息流分析

對生豬產(chǎn)供銷鏈條及追溯的信息流轉(zhuǎn)（見圖1）進行分析，從生產(chǎn)者、屠宰場、企業(yè)等供應鏈的各環(huán)節(jié)上篩選和確定生豬質(zhì)量安全追溯信息關鍵點，以確保獲取的信息在整個供應鏈中的傳遞和更新，從而確保追溯系統(tǒng)的有效運作。

對于有“質(zhì)量問題”的情況，這些問題可以在供應鏈中不同水平和聯(lián)系之間來發(fā)現(xiàn)，具體步驟如下：

（1）發(fā)現(xiàn)生豬的質(zhì)量問題；

（2）將發(fā)現(xiàn)的問題信息進行傳遞；

（3）找出相關的供應商信息；

（4）找出相應批次信息；

（5）對所有有問題的批次采取相應的措施。

2.3 技術路線

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

在本項目中，采用RFID射頻識別系統(tǒng)采集各生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)的RFID標簽的數(shù)據(jù)信息。在項目實施過程中，根據(jù)豬肉產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、屠宰和銷售不同環(huán)節(jié)的業(yè)務流程特點配備不同識讀設備，采集各生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)所賦予RFID電子標簽中的信息，并將相關的信息通過識讀器上的TCP/IP接口應用網(wǎng)絡技術把這些資料輸入到平臺數(shù)據(jù)庫。

2.3.2 數(shù)據(jù)存儲

對于本項目開發(fā)的全程監(jiān)控數(shù)字化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)是一切工作的基礎。隨著系統(tǒng)平臺的推廣應用，存儲的數(shù)據(jù)量特別巨大，一旦出錯，很可能是災難性的，所以，對數(shù)據(jù)的及時有效備份十分重要。在這種情況下，構(gòu)建一套完整的數(shù)據(jù)存儲、備份系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線存儲、備份和恢復，并共享各存儲備份。

2.3.3 技術流程

項目采用“功能矩陣模塊的順序設計與原型測試”的研究方法實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全追溯服務，如圖2所示。

（1）開發(fā)標識規(guī)范及數(shù)據(jù)庫描述規(guī)范

開發(fā)統(tǒng)一的、適用于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)運銷全程跟蹤與溯源的產(chǎn)品標識編碼規(guī)范，包含產(chǎn)地生產(chǎn)標識、中轉(zhuǎn)運輸標識、加工標識以及銷地零售部分。

產(chǎn)品個體標識：明確對區(qū)域內(nèi)同一單位農(nóng)產(chǎn)品的唯一標識，根據(jù)國家相關部門規(guī)定的數(shù)據(jù)格式進行標識，建立與區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)者、經(jīng)營者對應信息索引表。

農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)檔案：使用XML語言規(guī)范建立符合相關監(jiān)管部門規(guī)定格式的農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)檔案的信息化規(guī)范描述，在該生產(chǎn)檔案中要載明以下內(nèi)容：品種、數(shù)量、繁殖記錄、標識情況、來源和進出場日期；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品的名稱、來源、使用對象、時間和用量等有關情況；檢疫、免疫、監(jiān)測、消毒情況；發(fā)病、診療、死亡和無害化處理情況；監(jiān)管部門規(guī)定的其他信息內(nèi)容。

建立產(chǎn)地區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品疫病預防控制機構(gòu)產(chǎn)品防疫檢疫工作檔案，對不同生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)者進行分別處理：大型農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)基地：名稱、地址、產(chǎn)品種類、數(shù)量、用藥情況等；小規(guī)模種養(yǎng)散戶：戶主姓名、地址、產(chǎn)品種類、數(shù)量、用藥情況等；建立銷地產(chǎn)品檢疫檢驗檔案，對異地銷售的產(chǎn)品進行以下信息記錄和管理：運抵日期、標識。

建立銷地加工、分銷檔案，載明以下信息：加工企業(yè)：名稱、地址、日期、輸入標識、加工后產(chǎn)品標識、出廠日期；分銷終端市場：名稱、地址、日期、輸入產(chǎn)品標識。

（2）建立一個基于規(guī)范編碼體系的、對應于異地農(nóng)產(chǎn)品安全追溯的信息平臺

該信息平臺包括建立生產(chǎn)者、流通者的數(shù)據(jù)庫，區(qū)域性產(chǎn)品標識信息數(shù)據(jù)庫，以及統(tǒng)一的農(nóng)產(chǎn)品安全數(shù)據(jù)中心，完成基于標準數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)交換和互追溯機制。

根據(jù)上面第（1）點的定義，建立產(chǎn)地生產(chǎn)者數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)地流通者數(shù)據(jù)庫、銷地流通者數(shù)據(jù)庫、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘藥殘檢測數(shù)據(jù)庫、銷地加工企業(yè)數(shù)據(jù)庫、銷地加工商數(shù)據(jù)庫、銷地分銷場所數(shù)據(jù)庫。

建立產(chǎn)地、運輸、銷地之間產(chǎn)品加工、流通過程中的編碼索引。

分布式數(shù)據(jù)庫設計策略：在項目實施單位存放主數(shù)據(jù)庫，所有各基地的數(shù)據(jù)在當?shù)囟加袀浞?，主?shù)據(jù)庫和基地的數(shù)據(jù)庫互相備份，同時平臺的數(shù)據(jù)監(jiān)控服務會對兩端的數(shù)據(jù)庫進行監(jiān)控，保證數(shù)據(jù)一致性，保證用戶方面不會因網(wǎng)絡情況而引起對平臺的不滿，引入分布式數(shù)據(jù)庫設計方式來提高平臺的穩(wěn)定性和實用性。

（3）建立農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)平臺

定義供應鏈各用戶所需服務類型和數(shù)據(jù)流向。

在應用層，生產(chǎn)者、流通者、管理者、消費者可以通過PC、移動終端訪問單一的門戶進行產(chǎn)品質(zhì)量查詢與追蹤服務的使用，應用層的各類服務必須通過業(yè)務中間件的動態(tài)組合提供支持。

系統(tǒng)將基于J2EE進行設計開發(fā)，數(shù)據(jù)交換全部使用XML語言規(guī)范。

系統(tǒng)采用C/S系統(tǒng)與B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式：對本地化內(nèi)部信息管理與查詢使用C/S結(jié)構(gòu)，跨地區(qū)跨環(huán)節(jié)信息服務使用B/S結(jié)構(gòu)。

（4）產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)的標識唯一性、連貫性問題解決

分裝時根據(jù)電子標簽的不同編碼，用一維條形碼對分裝的農(nóng)產(chǎn)品進行標識，直到市場出售，其中電子標簽可循環(huán)重復使用。

不同環(huán)節(jié)的不同產(chǎn)品使用不同的標識技術，這樣可以保證最終產(chǎn)品標識的唯一性。

2.4 技術關鍵問題

2.4.1 缺乏覆蓋整個產(chǎn)品供應鏈的產(chǎn)品標識規(guī)范

農(nóng)產(chǎn)品標識是指經(jīng)相關部門批準使用的承載農(nóng)產(chǎn)品信息的標識物，一般有電子標簽、條形碼等，農(nóng)業(yè)部規(guī)定了農(nóng)產(chǎn)品標識編碼具有唯一性。農(nóng)產(chǎn)品標識編碼一般由種類代碼、縣級行政區(qū)域代碼、標識順序號等內(nèi)容組成。在實際生產(chǎn)加工過程中，涉及到一批產(chǎn)品分割、包裝、混雜等情況，使農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的信息追溯變得非常復雜，完整一批農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過分割、加工等環(huán)節(jié)之后如何從市場銷售的產(chǎn)品追溯到最開始的生產(chǎn)者的原始信息，是本項目實施需解決的關鍵問題之一。

2.4.2 農(nóng)產(chǎn)品標識成本控制和實用性平衡

農(nóng)產(chǎn)品標識是實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全追溯的前提，然而，不同種類的農(nóng)產(chǎn)品有不同的生產(chǎn)環(huán)境和運輸保鮮技術要求，在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)、運、銷各環(huán)節(jié)對配套設備的要求也各不相同，在農(nóng)產(chǎn)品標識的制作上要滿足農(nóng)產(chǎn)品安全信息追溯要求，同時提高農(nóng)產(chǎn)品標識標簽的復用性、實用性，降低管理成本和經(jīng)濟成本。

2.4.3 農(nóng)產(chǎn)品信息在流通過程中的數(shù)據(jù)管理

在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷過程中，將所有的相關信息都記錄在產(chǎn)品標簽內(nèi)，會增加對標識物的性能要求，徒增標簽成本。如何借助標識數(shù)據(jù)編碼規(guī)范中隱含的供應鏈歷史記錄，利用數(shù)據(jù)管理技術，通過標識標簽所承載的極有限信息將生產(chǎn)者、流通者、管理者、消費者與各自所關心的生產(chǎn)信息、流通信息、防疫信息、質(zhì)量檢驗信息進行關聯(lián)。

2.4.4 基于各類型信息讀寫終端的有效訪問

農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)應當根據(jù)不同農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展特點為各類型終端提供對應的信息讀寫和訪問功能，這些終端與訪問方式可以是：電話語音（數(shù)字）查詢、移動短信（在線WAP）查詢、PC終端Web訪問、供應鏈上下游節(jié)點手持機具的數(shù)據(jù)讀寫等。通過本項目的實施將重點解決定義各種類型服務的主要內(nèi)容，數(shù)據(jù)格式和系統(tǒng)接口，保證信息訪問的時效、準確及安全。

3 討論與結(jié)論

（1）建設并運行專門針對生豬生產(chǎn)、流通、屠宰加工過程的安全監(jiān)控信息系統(tǒng)，經(jīng)驗匱乏，應在今后的工作中進一步總結(jié)工作經(jīng)驗，逐步完善工作機制。

（2）本研究是現(xiàn)代信息技術與動物衛(wèi)生防疫工作的結(jié)合，在工作開展過程中需要大量既熟悉計算機信息技術又掌握動物防疫檢疫工作專業(yè)知識的復合型人才，在今后項目的推廣和應用過程中，將進一步加強人才引進并建立培訓機制，以保持人力資源充裕且知識結(jié)構(gòu)更新，從而滿足今后工作發(fā)展需要；

（3）為確保各項工作的順利進行，必須進一步優(yōu)化業(yè)務流程，確保數(shù)據(jù)信息采集的數(shù)量和質(zhì)量；

（4）取得的成果可以促進農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理工作的信息化建設，促進農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理工作的工作效率和業(yè)務水平。

參考文獻

[1] 楊 玲，孫志永，張會員，等. 農(nóng)產(chǎn)品可追溯管理發(fā)展概況[J]. 糧油加工，2008（6）：19-22.

[2] 施 亮，傅澤田，張領先. 基于RFID技術的肉牛養(yǎng)殖質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)研究[J]. 計算機應用與軟件，2010，27（1）：40-43.

[3] 祝勝林，黃顯會，張守全. 大型豬場基于RFID的信息平臺研究與應用[J]. 2007（3）：63-64.

[4] 隋 文，唐曉純. 2008年奧運會畜禽類產(chǎn)品的追溯體系研究[J]. 食品科學，2008，29（8）：697-699.

[5] 李廣明，黃立平，詹錦川，等. RFID在視頻安全追溯中的應用[J]. 物流技術與應用，2007，12（3）：85-87.