基于RFID的生豬肉類溯源系統(tǒng)

高 樂

(吉林大學(xué) 珠海學(xué)院， 廣東 珠海 519000)

0 引 言

根據(jù)《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于抓好“三農(nóng)”領(lǐng)域重點(diǎn)工作確保如期實(shí)現(xiàn)全面小康的意見》文件第三部分，第十五條指出：加快恢復(fù)生豬生產(chǎn)。生豬穩(wěn)產(chǎn)保供是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)工作的一件大事，要采取綜合性措施，確保2020年年底前生豬產(chǎn)能基本恢復(fù)到接近正常年份水平。同時(shí)第十六條指出：依托現(xiàn)有資源建設(shè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心，加快物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、智慧氣象等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

一直以來，禽畜肉類的消費(fèi)刺激養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，但養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展至今仍是資金、技術(shù)、勞動(dòng)密集型行業(yè)。根據(jù)“三農(nóng)”文件中提出的恢復(fù)生產(chǎn)的具體要求，結(jié)合如今國(guó)內(nèi)和國(guó)際疫情的發(fā)展趨勢(shì)，為了解決好恢復(fù)生產(chǎn)這一具體問題，提出了通過依托物聯(lián)網(wǎng)，基于RFID的溯源系統(tǒng)，解決生豬生產(chǎn)中已經(jīng)出現(xiàn)的勞動(dòng)力短缺、資金流通困難、供需關(guān)系不平衡、豬瘟防治防疫等問題。鑒于2019年非洲豬瘟的爆發(fā)及多輪環(huán)保拆遷帶來的行業(yè)影響，對(duì)全流程追蹤系統(tǒng)的需求迫在眉睫。通過建立溯源系統(tǒng)，可做到優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)、節(jié)約生產(chǎn)成本、調(diào)節(jié)供求關(guān)系、保障生產(chǎn)安全。

1 RFID技術(shù)介紹

RFID(Radio Frequency Identification)無線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信，通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。 RFID最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透條形碼無法使用的惡劣環(huán)境，如雪、霧、冰、涂料、塵垢等閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100ms。同時(shí)其信息儲(chǔ)量大，可以同時(shí)自動(dòng)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)性識(shí)別作業(yè)?；赗FID的優(yōu)點(diǎn)，目前許多領(lǐng)域都在實(shí)際中運(yùn)用到該項(xiàng)技術(shù)，如航空航天、物流運(yùn)輸、郵政投遞、票務(wù)服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生等。

2 RFID技術(shù)在溯源系統(tǒng)中的具體應(yīng)用與開發(fā)

基于RFID的安全溯源系統(tǒng)其基本原理是在生豬生產(chǎn)環(huán)節(jié)中綁定特殊的頻射標(biāo)簽，并在養(yǎng)殖、加工生產(chǎn)等環(huán)節(jié)不斷完善標(biāo)簽信息，將詳細(xì)的數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫中。通過對(duì)錄入數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)分析，做到從整體系統(tǒng)中取得提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本、改善供求關(guān)系所需的信息，對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的處理以解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題。

基于RFID技術(shù)的溯源系統(tǒng)包括三個(gè)板塊，一是RFID信息采集與追蹤板塊；二是生產(chǎn)信息管理與信息處理板塊；三是溯源追蹤與結(jié)構(gòu)優(yōu)化板塊。這三個(gè)板塊的有機(jī)結(jié)合能實(shí)現(xiàn)對(duì)于生豬生產(chǎn)的恢復(fù)、促進(jìn)、查詢、監(jiān)督。

2.1 RFID信息采集與追蹤

RFID信息的采集與追蹤包括飼養(yǎng)管理、屠宰、加工、運(yùn)輸?shù)壬i生產(chǎn)全過程。在面對(duì)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過RFID進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的輸入，在記錄數(shù)據(jù)的同時(shí)分析并解決生豬生產(chǎn)問題，同時(shí)對(duì)食品安全問題做到保障。個(gè)體的標(biāo)識(shí)技術(shù)，是豬肉生產(chǎn)識(shí)別的核心技術(shù)。在整個(gè)生產(chǎn)過程中對(duì)每頭豬、每樣豬肉產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)高效快速識(shí)別。通過對(duì)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行溯源，構(gòu)建合理高效的產(chǎn)業(yè)信息管理整合方案。系統(tǒng)主要從仔豬養(yǎng)殖，成豬屠宰運(yùn)輸，豬肉加工消費(fèi)三個(gè)具體環(huán)節(jié)入手，分析全產(chǎn)業(yè)鏈的信息構(gòu)成與管理。構(gòu)建生產(chǎn)、檢測(cè)、分析一體化的溯源結(jié)構(gòu)以及功能需求分析、生產(chǎn)環(huán)節(jié)反饋、流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的總體構(gòu)架。

對(duì)于養(yǎng)殖階段的信息錄入，將仔豬品種、日齡、性別、疫苗注射史作為主要信息進(jìn)行錄入，這些信息會(huì)伴隨仔豬直至分銷，信息的采集采用“無線”+“有線”的組合，這樣做的好處是減少了網(wǎng)絡(luò)布線以及后續(xù)運(yùn)維的生產(chǎn)成本。無線的收發(fā)器與主體服務(wù)器之間采用有線的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集過程中，手持終端不僅具有小巧靈活的優(yōu)勢(shì)，在一定程度上可以加快生產(chǎn)效率，避免了需要反復(fù)試調(diào)與信號(hào)死角等實(shí)際問題。

鑒于整個(gè)生產(chǎn)流程耗時(shí)較長(zhǎng)，而RFID具有長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，通常情況下，在標(biāo)簽的具體選擇上：標(biāo)簽越大閱讀效果越好，但對(duì)于生產(chǎn)而言，標(biāo)簽越小運(yùn)維成本越小。對(duì)于本系統(tǒng)而言，由于需要解決適應(yīng)不同環(huán)境的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)葐栴}，采用耳標(biāo)大小的RFID識(shí)別模塊，并采取耳標(biāo)式標(biāo)記方法，切合實(shí)際生產(chǎn)與環(huán)節(jié)。由于生豬生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在的碰撞問題不明顯，系統(tǒng)對(duì)于RFID讀寫器的“防沖撞”性能要求極低，但是鑒于運(yùn)輸途中可能存在的碰撞問題，還是要求讀寫器具有一定程度的“防沖撞”功能。隨著RFID技術(shù)與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，基于RFID的生豬肉類溯源系統(tǒng)將成為一種趨勢(shì)。

2.2 數(shù)據(jù)信息的具體追蹤與采集

RFID是一種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。在采集過程中，將帶有RFID的電子耳標(biāo)嵌入仔豬的耳朵，根據(jù)仔豬的配種記錄，生長(zhǎng)記錄，疫苗用藥記錄寫入電子標(biāo)簽，這樣每頭仔豬就有了唯一的身份識(shí)別號(hào)碼。在仔豬養(yǎng)成的過程中，對(duì)于成豬的體重、疾病史、過敏史、疫苗史、配種信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，在出欄之前寫入RFID耳標(biāo)。這樣繼承了仔豬時(shí)期的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，同時(shí)為承接屠宰銷售環(huán)節(jié)做好準(zhǔn)備。依據(jù)屠宰階段的不同生產(chǎn)要素，在成豬分銷階段，根據(jù)數(shù)據(jù)繼承的特性，分配不同的階段碼。以上環(huán)節(jié)結(jié)束后進(jìn)行生產(chǎn)信息管理。對(duì)于育種配種過程中有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)與產(chǎn)能優(yōu)化，從而切實(shí)做到提高生產(chǎn)效率恢復(fù)生產(chǎn)。在數(shù)據(jù)的收集過程中，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行歸納與分析。由于生豬生產(chǎn)的特殊性，打破生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售各個(gè)環(huán)節(jié)中可能存在的生產(chǎn)信息壁壘，保障生產(chǎn)上下游的銜接環(huán)節(jié)不會(huì)出現(xiàn)連貫性問題，通過技術(shù)的革新降低生產(chǎn)、運(yùn)輸、交易成本，進(jìn)一步為加速恢復(fù)生產(chǎn)做好保障。

2.3 數(shù)據(jù)庫的具體構(gòu)建與分析

數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成由四大部分組成，分別是養(yǎng)殖信息，屠宰信息，物流信息，銷售信息。(1)養(yǎng)殖信息。養(yǎng)殖信息的組成主要由：養(yǎng)殖場(chǎng)信息、幼崽信息、育肥信息、用藥信息、飼料信息、疫苗信息、出欄信息構(gòu)成。這組信息主要通過RFID標(biāo)簽進(jìn)行輸入讀取，通過對(duì)RFID的信息讀取可以了解幼崽至成豬的全過程，逆推還原出一個(gè)真實(shí)的養(yǎng)殖場(chǎng)景。對(duì)于數(shù)據(jù)的記錄要做到及時(shí)上報(bào)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。作為生產(chǎn)初始環(huán)節(jié)，生產(chǎn)要素信息對(duì)于生產(chǎn)的優(yōu)化有著及其重要的影響。(2)屠宰信息。屠宰信息需要官方的檢疫信息、屠宰企業(yè)信息以及分割信息。為保障信息來源的真實(shí)可靠性，該信息主要由官方檢疫人員將官方檢疫證明錄入RFID，對(duì)于屠宰前和屠宰后要有不同的時(shí)間數(shù)據(jù)錄入，在屠宰環(huán)節(jié)需要將胴體的分割信息一并錄入，確保做到對(duì)于疾病的隔離與防疫。繼而由數(shù)據(jù)中心完成數(shù)據(jù)的檢索、存儲(chǔ)、分析，承接第一部分的數(shù)據(jù)，利用好檢疫信息，分析可能出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)與流程。為下一步數(shù)據(jù)的交割做好準(zhǔn)備。(3)物流信息。物流倉儲(chǔ)信息主要由運(yùn)輸企業(yè)提供，具體肉類流向、倉儲(chǔ)空間信息、倉儲(chǔ)環(huán)境具體數(shù)據(jù)組成，該信息需要獨(dú)立的監(jiān)督與錄入，作為流向消費(fèi)者的最終環(huán)節(jié)，確保最后的環(huán)節(jié)萬無一失。通過物流RFID終端完成信息數(shù)據(jù)的錄入與上傳。對(duì)于細(xì)分的銷售流向，分析不同區(qū)域不同消費(fèi)人群的具體需求，在經(jīng)過合理的數(shù)學(xué)分析與數(shù)據(jù)解析，針對(duì)市場(chǎng)需求及時(shí)作出生產(chǎn)調(diào)整，對(duì)生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)恢復(fù)有著極為重要的意義。(4)銷售信息。銷售信息主要由各分銷商反饋，由于流通的不可控性，對(duì)于分銷產(chǎn)品進(jìn)行采集需要通過海量數(shù)據(jù)來認(rèn)證。對(duì)于商超的存儲(chǔ)信息做到相應(yīng)的監(jiān)管，需要分銷商將肉類存儲(chǔ)的分割、排酸、存儲(chǔ)時(shí)間的信息進(jìn)行上傳。

在完成以上四個(gè)環(huán)節(jié)后，對(duì)于各環(huán)節(jié)所反饋的數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)庫的整合下，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有了較為清晰的數(shù)據(jù)認(rèn)知。根據(jù)不同環(huán)節(jié)的實(shí)際分析，調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)生產(chǎn)效率的改變，對(duì)生產(chǎn)過程中需要優(yōu)化的地方進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不僅可以解決生豬生產(chǎn)問題，還能做到推動(dòng)企業(yè)高效發(fā)展。

3 溯源系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)的具體意義

在我國(guó)，溯源系統(tǒng)的建立仍然處于一定的探索階段，面對(duì)此次復(fù)雜的情況，仍有很多值得探索的地方。RFID是以標(biāo)識(shí)為基礎(chǔ)載體的信息記錄系統(tǒng)，對(duì)于生產(chǎn)而言，這種系統(tǒng)有著極高的透明度，滿足了不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的記錄需求、節(jié)點(diǎn)管理、信息回溯、查詢與優(yōu)化等問題。同時(shí)為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活提出了更多更合理的可能。近年來隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)于食品生產(chǎn)的具體需求也與日俱增，不僅要做到“吃的好”，還要做到“吃的放心”。整個(gè)生產(chǎn)流程對(duì)調(diào)節(jié)生產(chǎn)方式起到了重要作用。

4 結(jié) 語

目前，受疫情影響，生豬生產(chǎn)面對(duì)更大的壓力，對(duì)于目前嚴(yán)峻的形勢(shì)，在復(fù)工之前，提高生產(chǎn)管理當(dāng)中的信息化和現(xiàn)代化，對(duì)于快速恢復(fù)生產(chǎn)，加速生產(chǎn)周期有著不可小覷的實(shí)際意義。通過RFID與數(shù)據(jù)庫分析技術(shù)的結(jié)合，不斷提高生產(chǎn)過程中信息的完整性、高效性、連接性。對(duì)于生產(chǎn)鏈中需要優(yōu)化的結(jié)構(gòu)性問題，本文提出了相關(guān)的建議與意見。該系統(tǒng)將會(huì)有利于打造良性、高效、全流程生產(chǎn)鏈，進(jìn)一步滿足“三農(nóng)”工作要求，確保2020年年底前生豬產(chǎn)能基本恢復(fù)到接近正常年份水平這一任務(wù)。