基于RFID技術(shù)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)①

任娟娟 仝丹娜 朱鑫彥

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西咸陽(yáng) 712000)

我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，而在我國(guó)國(guó)民日常飲食結(jié)構(gòu)中，肉產(chǎn)品占有較大的比例，因此我國(guó)擁有著十分巨大的肉產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)[1]。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來(lái)不斷發(fā)展騰飛，人民生活水平日益提高，對(duì)食品安全的要求也與日俱增[2]。對(duì)于肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理工作而言，由于從肉產(chǎn)品生產(chǎn)到消費(fèi)購(gòu)買的過(guò)程中需要經(jīng)歷生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸以及銷售等諸多環(huán)節(jié)，涉及農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、質(zhì)監(jiān)等多個(gè)政府行政管理部門，因此具有較大的難度[3]。在此背景下，研究一種能夠?qū)θ猱a(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸以及銷售等整個(gè)過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)管的系統(tǒng)，無(wú)疑能夠保障肉產(chǎn)品的質(zhì)量安全，具有可觀的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對(duì)于肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作而言，其難點(diǎn)在于如何對(duì)肉產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸以及銷售等各環(huán)節(jié)相關(guān)信息進(jìn)行有效采集、傳輸以及管理[4]。針對(duì)這一問(wèn)題，筆者提出一種基于RFID技術(shù)的肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 RFID技術(shù)概述

RFID即射頻識(shí)別，是一種興起于20世紀(jì)末的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，不需人工操作就能夠在各種環(huán)境下實(shí)現(xiàn)識(shí)別工作[5]。

RFID技術(shù)的原理是將數(shù)據(jù)信息以編碼方案的形式寫入電子標(biāo)簽內(nèi)，讀寫器利用電磁耦合或者感應(yīng)耦合原理自動(dòng)識(shí)別標(biāo)識(shí)對(duì)象的電子標(biāo)簽，并讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息[6]。RFID系統(tǒng)的基本組成如圖1。

圖1 RFID系統(tǒng)的基本組成

如圖1所示，RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器以及應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。讀寫器通過(guò)天線發(fā)出射頻信號(hào)；當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入識(shí)別范圍后，向讀寫器傳輸自身存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息；讀寫器接收到數(shù)據(jù)信息后對(duì)其進(jìn)行解碼處理，然后將經(jīng)過(guò)解碼的數(shù)據(jù)信息傳輸至應(yīng)用系統(tǒng)；應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理[7]。

2 系統(tǒng)需求分析(可增加各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的功能需求)

肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理工作需要對(duì)肉產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行有效監(jiān)管，因此必須對(duì)該供應(yīng)鏈的各主要環(huán)節(jié)及參與者進(jìn)行研究分析。就目前來(lái)看，我國(guó)的肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈一般如圖2所示。

圖2 肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈可劃分為畜禽飼養(yǎng)、屠宰加工、物流配送以及肉產(chǎn)品銷售等主要環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)參與者分別為畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰加工廠、物流運(yùn)輸企業(yè)以及肉產(chǎn)品銷售終端[8]。

據(jù)上述分析，可以確定本文所設(shè)計(jì)的肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的用戶范圍。具體包括畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)等各環(huán)節(jié)參與者；農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、質(zhì)監(jiān)等相關(guān)政府監(jiān)管部門[9]。

3 基于RFID的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用框架設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)進(jìn)行肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，其應(yīng)用框架設(shè)計(jì)采用4層結(jié)構(gòu)，具體如圖3所示。

圖3 肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)應(yīng)用框架

根據(jù)圖3所示的系統(tǒng)應(yīng)用框架可以看到，在本安全管理系統(tǒng)中，包括了物理環(huán)境層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)集成層及應(yīng)用層[10]。

(1)物理環(huán)境層。該層包括了肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的全部硬件設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、傳感器、讀寫器等[11]。

(2)數(shù)據(jù)采集層。該層主要負(fù)責(zé)利用RFID技術(shù)對(duì)整個(gè)肉制品供應(yīng)鏈的所有相關(guān)信息進(jìn)行采集，并將采集到的信息數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽[12]。

(3)數(shù)據(jù)集成層。該層由RFID中間件、集成平臺(tái)以及信息系統(tǒng)等構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)通過(guò)讀寫器讀取肉產(chǎn)品電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并且將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信息傳輸至應(yīng)用層[13]。

(4)應(yīng)用層。該層為面向用戶的系統(tǒng)操作界面，以此實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)各項(xiàng)功能的操作[14]。

3.2 具體監(jiān)控流程設(shè)計(jì)

肉制品供應(yīng)鏈包含多個(gè)環(huán)節(jié)，為保障各環(huán)節(jié)相關(guān)信息的透明、公開，肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)必須及時(shí)地采集相關(guān)信息[15]。基于上述要求，本文對(duì)肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)監(jiān)控流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖4所示。

畜禽生產(chǎn)飼養(yǎng)環(huán)節(jié)需要為每一只活體畜禽配置耳標(biāo)、腳環(huán)等標(biāo)簽，采集畜禽活體成長(zhǎng)信息以及飼料、藥品等相關(guān)信息并建立檔案，同時(shí)將信息數(shù)據(jù)上傳至肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；屠宰加工環(huán)節(jié)需要采集畜禽屠宰加工信息、屠宰許可證以及肉制品的檢疫結(jié)果，并且將信息數(shù)據(jù)上傳至肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)需要采集肉制品批次、配送運(yùn)輸時(shí)間、始發(fā)地與目的地、運(yùn)輸環(huán)境及要求等相關(guān)信息數(shù)據(jù)，并上傳至肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；終端銷售環(huán)節(jié)需要集成整合所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，為肉制品配置全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的編碼，同時(shí)將信息數(shù)據(jù)上傳至肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；檢驗(yàn)檢疫部門需要及時(shí)接收并監(jiān)督核查上述各環(huán)節(jié)所采集上傳的數(shù)據(jù)信息，在完成肉制品質(zhì)量安全檢驗(yàn)后發(fā)送相應(yīng)的檢驗(yàn)信息，并將信息上傳至到肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

在上述系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)各主要功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)(圖5)。

圖5 肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)功能模塊

如圖5所示，本文所設(shè)計(jì)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)由應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)、公共信息服務(wù)平臺(tái)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)中又分別包含了相應(yīng)的功能模塊。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的基于RFID技術(shù)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)，采用Mysql開源數(shù)據(jù)庫(kù)，并設(shè)計(jì)了畜禽活體信息數(shù)據(jù)表、飼料信息數(shù)據(jù)表、疫苗信息數(shù)據(jù)表、藥品信息數(shù)據(jù)表、肉制品信息數(shù)據(jù)表、物流信息數(shù)據(jù)表、工作人員信息數(shù)據(jù)表。各主要數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)基本類似，這里以飼料信息數(shù)據(jù)表為例(表1)。

表1 飼料信息數(shù)據(jù)

3.5 標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)是通過(guò)RFID技術(shù)對(duì)肉制品供應(yīng)鏈全程進(jìn)行安全監(jiān)管，具體實(shí)現(xiàn)方法是對(duì)其配置唯一性標(biāo)識(shí)，以此對(duì)應(yīng)該肉制品的真實(shí)可靠的信息數(shù)據(jù)。根據(jù)肉制品供應(yīng)鏈中的主要環(huán)節(jié)，本文設(shè)計(jì)了如下3種標(biāo)識(shí)。

（1）畜禽活體標(biāo)識(shí)。由畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)為每個(gè)畜禽活體配置唯一性標(biāo)簽，通過(guò)該標(biāo)簽記錄存儲(chǔ)畜禽的自身信息、飼料信息、藥物信息、疫苗信息等[16]。

（2）胴體標(biāo)識(shí)。畜禽活體經(jīng)屠宰場(chǎng)屠宰、加工后，由屠宰場(chǎng)對(duì)胴體配置標(biāo)簽，其中記錄存儲(chǔ)了類別信息、加工日期信息、保質(zhì)期信息等。

（3）肉產(chǎn)品包裝標(biāo)識(shí)。肉產(chǎn)品包裝標(biāo)識(shí)是將肉產(chǎn)品的電子標(biāo)簽以特定規(guī)則轉(zhuǎn)換而來(lái)的條形碼，其中記錄存儲(chǔ)了以上2種標(biāo)簽中的所有信息。

3.6 標(biāo)識(shí)編碼寫入

在本文所設(shè)計(jì)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)中，上述各種RFID標(biāo)簽均以EPC編碼規(guī)則來(lái)寫入編碼，編碼結(jié)構(gòu)分別如下。

（1）畜禽活體標(biāo)識(shí)的編碼結(jié)構(gòu)為 “畜禽類別＋地區(qū)代碼＋序列號(hào)”； （2）胴體標(biāo)識(shí)的編碼結(jié)構(gòu)為： “企業(yè)GTIN代碼＋活體編碼＋屠宰加工序列號(hào)”； （3）肉制品包裝標(biāo)識(shí)的編碼采用具有較大成本優(yōu)勢(shì)的EAN.UCC條形碼。

4 系統(tǒng)開發(fā)及測(cè)試

4.1 環(huán)境部署

采用JSP技術(shù)對(duì)基于RFID技術(shù)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Mysql關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)接口選擇JDBC驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)各程序則采用Java語(yǔ)言進(jìn)行編寫與修改。

4.2 界面測(cè)試

為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)的可行性，對(duì)系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行測(cè)試。以系統(tǒng)登錄為例，在輸入正確的登錄密碼后，可直接進(jìn)入相應(yīng)的功能界面，再輸入錯(cuò)誤的密碼后，則退回到登錄界面(圖6)。

圖6 系統(tǒng)登錄界面

5 結(jié)語(yǔ)

總之，RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)核心應(yīng)用技術(shù)，必將在推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展方面發(fā)揮出越來(lái)越重要的價(jià)值作用。本文所設(shè)計(jì)的肉制品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)能夠有效地利用RFID技術(shù)來(lái)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)整個(gè)肉制品供應(yīng)鏈的相關(guān)信息，從而輔助監(jiān)管部門進(jìn)行肉制品質(zhì)量安全檢查工作，同時(shí)為廣大肉產(chǎn)品消費(fèi)者提供產(chǎn)品信息查詢功能，實(shí)現(xiàn)肉產(chǎn)品信息的透明、公開。