青海畜肉產(chǎn)品養(yǎng)殖加工在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

牛青松

摘要 [目的]圍繞青海省的主要特色農(nóng)畜產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工過程中的關(guān)鍵質(zhì)量因子與關(guān)鍵控制點，以保障食品安全為首要目標，構(gòu)建青海畜肉產(chǎn)品養(yǎng)殖加工在線監(jiān)測系統(tǒng)。[方法]該系統(tǒng)對牛羊養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工等環(huán)節(jié)信息進行信息化采集和傳輸，采用RFID作為射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，集成智能終端識別、電子秤識別、二維碼等信息化技術(shù)，[結(jié)果]實現(xiàn)從牛羊養(yǎng)殖喂養(yǎng)、用藥、生產(chǎn)加工過程、銷售等一系列環(huán)節(jié)的信息采集與傳輸。[結(jié)論]系統(tǒng)的應(yīng)用將為青海省全面實施食品安全質(zhì)量追溯提供信息化解決方案，為提高食品安全水平提供有力的支撐。

關(guān)鍵詞 在線監(jiān)測;信息采集;射頻識別;質(zhì)量安全追溯

中圖分類號 S126文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）13-0232-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.13.069

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Research on Online Monitoring System of Livestock and Meat Products Breeding and Processing in Qinghai Province

Abstract [Objective]To construct an online monitoring system for livestock production and processing in Qinghai Province， focusing on the key quality factors and key control points in the production and processing of main characteristic agricultural and livestock products in order to ensure food safety. [Method] The system collects and transmits information of cattle and sheep breeding， production and processing， uses RFID as data carrier of radio frequency identification system， integrates information technology such as intelligent terminal identification， electronic scale identification， twodimensional code， etc. [Result] It realizes information collection and transmission from a series of links such as cattle and sheep breeding， feeding， medication， production and processing and sales. [Conclusion] The application of the system provides information solutions for the comprehensive implementation of food safety quality traceability in Qinghai Province， and offers strong support to improve food safety level.

Key words Online monitoring;Information acquisition;Radio frequency identification;Quality and safety traceability

基金項目 青海省科學技術(shù)廳2018年度重點研發(fā)與轉(zhuǎn)化計劃“設(shè)施農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)與智能化管理技術(shù)應(yīng)用示范”（2018-NK-106），“基于大數(shù)據(jù)的知識庫系統(tǒng)研究與應(yīng)用”（2016-ZJ-607）。

作者簡介 牛青松（1977—），男，山東金鄉(xiāng)人，助理研究員，從事農(nóng)業(yè)信息技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)等方面的研究。

收稿日期 2019-01-25

牛羊肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)是青海省的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)形式，也是青海省農(nóng)業(yè)的特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，對青海省的經(jīng)濟發(fā)展有重要作用[1]。雖然青海省已經(jīng)有一批實力雄厚、技術(shù)先進的牛羊肉生產(chǎn)加工企業(yè)[2]，但是全省的牛羊肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)的自動化和信息化水平還較低[3]，追溯相關(guān)的技術(shù)落后，追溯體系也是各不相同，普遍存在如下問題：

①牛羊養(yǎng)殖過程中，個體標識因為現(xiàn)場環(huán)境、材質(zhì)及工藝而出現(xiàn)識別困難，進而導致個體信息丟失[4];②畜肉類生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈中，由于各環(huán)節(jié)標識不同導致追溯信息混亂[5];③畜肉類產(chǎn)業(yè)鏈中，工作人員無法在現(xiàn)場快速識別和查詢相關(guān)信息[6]。

這一系列問題不僅會對消費者的健康帶來風險，而且還會嚴重阻礙青海省牛羊肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，筆者圍繞青海省的主要特色農(nóng)畜產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工過程中的關(guān)鍵質(zhì)量因子與關(guān)鍵控制點[7]，以保障食品安全為首要目標，構(gòu)建青海畜肉產(chǎn)品養(yǎng)殖加工在線監(jiān)測系統(tǒng)，對牛羊養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工等環(huán)節(jié)信息進行信息化采集和傳輸：采用RFID作為射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，集成智能終端識別、電子秤識別、二維碼等信息化技術(shù)，實現(xiàn)從牛羊養(yǎng)殖喂養(yǎng)、用藥、生產(chǎn)加工過程、銷售等一系列環(huán)節(jié)的信息采集與傳輸[8-9]，為青海省全面實施食品安全質(zhì)量追溯提供信息化解決方案，為提高食品安全水平提供有力的支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計

利用RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、數(shù)據(jù)接口技術(shù)等，結(jié)合筆者單位自身在信息化技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)方面的優(yōu)勢與背景，建立畜肉類產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)采集傳輸系統(tǒng)。

系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)功能需求

1.1.1 多設(shè)備集成與數(shù)據(jù)傳輸。

利用數(shù)據(jù)接口和通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，將RFID讀寫器、電子稱、條形碼二維碼打印機等設(shè)備建立一套統(tǒng)一控制的包含RFID識別、重量記錄、二維碼標簽生成、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿奈锫?lián)網(wǎng)設(shè)備，實現(xiàn)對牛羊肉產(chǎn)品的快速識別、標識生成和數(shù)據(jù)記錄。

1.1.2 遠程數(shù)據(jù)傳輸與處理系統(tǒng)。

利用計算機技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，建立遠程服務(wù)器內(nèi)的包含通信連接、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)操作等功能的現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與遠程服務(wù)器內(nèi)溯源信息數(shù)據(jù)庫的中間件，實現(xiàn)牛羊肉產(chǎn)品相關(guān)信息的實時查詢傳輸、牛羊肉相關(guān)操作數(shù)據(jù)的在線記錄和數(shù)據(jù)庫存儲。

1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息查詢和記錄智能終端。

設(shè)計可識別高頻RFID、超高頻RFID和二維碼標簽的、能夠與遠程服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互的手持式智能移動設(shè)備及其應(yīng)用軟件。該設(shè)備及其軟件可以實現(xiàn)工作人員非接觸式的識別和查詢牛羊肉的相關(guān)信息，并且能夠現(xiàn)場實時錄入上傳牛羊肉的相關(guān)操作記錄。

1.2 系統(tǒng)流程設(shè)計

系統(tǒng)流程包括：

①創(chuàng)建唯一的標識號寫入到RFID耳標中，并將耳標連接在牛羊耳朵上。

②通過智能終端或Web網(wǎng)絡(luò)連接至養(yǎng)殖系統(tǒng)，錄入牛羊養(yǎng)殖過程中喂養(yǎng)、用藥等相關(guān)環(huán)節(jié)的信息。

③屠宰期，屠宰分解牛羊的同時，利用手持RFID讀取設(shè)備讀取耳標信息并復制多張RFID卡片分別放在分解部位上。

④在加工包裝環(huán)節(jié)時，利用電子秤上的RFID設(shè)備讀取分解部位上的RFID卡片，并在電子秤上選擇分解部位的類型，將RFID卡片數(shù)據(jù)和產(chǎn)品類型通過車間的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上。

⑤服務(wù)器接收到電子秤傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，自動從養(yǎng)殖系統(tǒng)調(diào)用該耳標信息的相關(guān)養(yǎng)殖信息并創(chuàng)建產(chǎn)品批次，將該產(chǎn)品批次和追溯碼和相關(guān)信息返回到電子秤。

⑥電子秤接收到返回的數(shù)據(jù)，根據(jù)模板創(chuàng)建追溯標簽并發(fā)送到條碼打印機上進行打印。

⑦工人將打印出來的追溯標簽粘貼在包裝好的產(chǎn)品外包裝上。

系統(tǒng)采集傳輸流程設(shè)計如圖2所示。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)實現(xiàn)部分包括主要集成設(shè)備的選型和核心功能模塊的實現(xiàn)。

2.1 主要集成設(shè)備

系統(tǒng)實現(xiàn)所需的終端設(shè)備選型如表1所示。

2.2 主要功能實現(xiàn)

2.2.1 個體監(jiān)測。

個體監(jiān)測主要實現(xiàn)對牛羊個體在養(yǎng)殖、屠宰、加工、存儲、運輸、銷售等各個環(huán)節(jié)的溯源信息采集、管理。其中溯源信息的采集可以通過移動終端或者web端的形式實現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，個體監(jiān)測可以很好地解決從養(yǎng)殖環(huán)節(jié)到屠宰環(huán)節(jié)以及從屠宰環(huán)節(jié)到加工環(huán)節(jié)中因?qū)ο笮螒B(tài)變化而導致的溯源信息脫節(jié)的問題，實現(xiàn)牛羊肉產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)溯源信息的無縫記錄，提升牛羊肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)的自動化信息化程度，提高牛羊肉產(chǎn)品的安全性、品牌品質(zhì)和市場競爭力。

移動終端錄入是通過研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯移動平臺，通過移動平臺對農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、存儲、運輸、銷售等各環(huán)節(jié)中溯源信息的輸入、上傳。通過移動終端進行溯源信息錄入可以減少人為因素的干擾，提高數(shù)據(jù)的準確性與可靠性。通過移動終端進行溯源信息錄入的展現(xiàn)如下：

①企業(yè)登陸?zhàn)B殖系統(tǒng)，完成對牛羊個體的信息錄入（圖3）;

②讀取牛羊個體信息（圖4）;

③進行溯源信息錄入（圖5）;

④保存溯源信息，完成信息錄入（圖6）;

⑤web端錄入為企業(yè)提供了另外一種溯源信息錄入的途徑，企業(yè)通過web網(wǎng)絡(luò)登陸?zhàn)B殖系統(tǒng)，在網(wǎng)頁上完成對農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、存儲、運輸、銷售等各環(huán)節(jié)中溯源信息的輸入、上傳。企業(yè)登陸?zhàn)B殖系統(tǒng)后，在溯源信息管理頁面進行溯源信息錄入（圖7）。

2.2.2 RFID識別、復制。

該系統(tǒng)采用性價比較高的高頻RFID卡作為信息載體，在滿足了實際需求的同時，也降低了開發(fā)成本。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯移動平臺中RFID識別、復制的展現(xiàn)如下：

①RFID識別效果見圖8;

②RFID復制（圖9）。

2.2.3 二維碼生成。

系統(tǒng)選用的二維碼為QR碼。QR碼具有一維條碼及其他二維條碼的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖像多種文字信息、保密防偽性強等優(yōu)點，因此該系統(tǒng)選用QR碼對數(shù)據(jù)進行編碼。圖9為系統(tǒng)生成的溯源標簽示例。

結(jié)合RFID、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研制的牛羊肉養(yǎng)殖加工監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在青海可可西里食品有限公司的5 000 t河卡有機屠宰基地示范使用。通過系統(tǒng)的使用，有效地提高了工人工作效率，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)實施精細管理與提高生產(chǎn)效益提供了技術(shù)保障與支持。

3 小結(jié)

通過針對性地研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的牛羊肉養(yǎng)殖和加工全程監(jiān)測技術(shù)，協(xié)同運用多樣化的感知技術(shù)，采用分組交換傳輸體制并引入泛在接入和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的信息傳輸方式，構(gòu)建了青海畜肉產(chǎn)品養(yǎng)殖加工在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對青海牛羊肉養(yǎng)殖加工環(huán)境和倉儲等安全信息的動態(tài)采集和農(nóng)畜產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境的實時監(jiān)測。通過系統(tǒng)的推廣使用，可有效提高工人工作效率，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)實施精細管理與提高生產(chǎn)效益提供技術(shù)保障與支持

參考文獻

[1] 蔡守琴.基于產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的青海特色農(nóng)牧業(yè)發(fā)展研究[J].資源開發(fā)與市場，2010，26（11）：1005-1008.

[2] 張晉青，林治佳，楊卓.加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展促進牛羊肉生產(chǎn)[J].青海農(nóng)牧業(yè)，2013（2）：19-21.

[3] 劉迪.青海省草地畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型方向研究[J].南方農(nóng)機，2018（9）：15-16.

[4] 李春保.肉及肉制品質(zhì)量安全跟蹤溯源技術(shù)研究[J].中國科技成果，2015（7）：19.

[5] 錢建平，杜曉偉，李文勇.農(nóng)產(chǎn)品追溯標識雙向轉(zhuǎn)換設(shè)備研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2016，47（11）：239-244.

[6] 黃潔，張印，王彥平，等.豬肉質(zhì)量追溯技術(shù)體系研究與建立[J].山東畜牧獸醫(yī)，2017（3）：64-66.

[7] 陳佳，包蓉.影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的因素及對策建議[J].安徽農(nóng)學通報，2014，20（17）：16-17.

[8] 許小寧.青海農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2016（8）：126-127.

[9] 王雪，馬鐵民，謝秋菊，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的畜產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的構(gòu)建[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2014，42（16）：5318-5319，5341.