胡燕 彭衛(wèi)池

(1.廣東省科學(xué)院自動(dòng)化工程研制中心 2.松下電工（中國(guó)）有限公司)

1 前言

食品安全衛(wèi)生是世界食品業(yè)發(fā)展面臨的重大課題和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近年來(lái)，我國(guó)的食品安全事故時(shí)有發(fā)生，蘇丹紅、三聚氰胺、瘦肉精等引起的食品安全事件，使國(guó)人對(duì)食品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的不信任感，人們對(duì)食品的恐懼已取代了對(duì)食物缺乏的擔(dān)憂。在 2010年中央“兩會(huì)”期間，食品安全問(wèn)題尤其是動(dòng)物源性食品安全再次成為代表們議論的焦點(diǎn)[1]。我國(guó)是世界豬肉生產(chǎn)第一大國(guó)，豬肉作為國(guó)人動(dòng)物蛋白的主要來(lái)源，在肉類(lèi)食品消費(fèi)中占67%左右，豬肉產(chǎn)品的安全直接影響到我國(guó)人民的生活水平。

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)生豬安全的管理主要依據(jù)2002年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《動(dòng)物免疫標(biāo)識(shí)管理辦法》。它對(duì)豬、牛和羊強(qiáng)制使用統(tǒng)一的塑料耳標(biāo)，耳標(biāo)上印制編碼，且編碼全國(guó)統(tǒng)一。由于耳標(biāo)的形狀、顏色、數(shù)據(jù)內(nèi)容都是基本固定且公開(kāi)的，無(wú)法對(duì)耳標(biāo)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，而塑料耳標(biāo)本身又易于偽造，使一些質(zhì)量不合格的生豬進(jìn)入流通市場(chǎng)，給食品安全帶來(lái)隱患。為了從源頭上防止“問(wèn)題生豬”進(jìn)入流通市場(chǎng)，有必要將生豬看作一種產(chǎn)品，并采用先進(jìn)的科技手段，對(duì)其進(jìn)行“品牌”管理，“認(rèn)證”、“防偽”及售后跟蹤。

針對(duì)目前我國(guó)生豬管理的現(xiàn)狀，本文提出一種將無(wú)線射頻電子標(biāo)識(shí)（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)應(yīng)用于生豬屠宰加工、質(zhì)量檢疫、問(wèn)題溯源各個(gè)環(huán)節(jié)的生豬安全監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，利用RFID非接觸識(shí)別技術(shù)及標(biāo)識(shí)碼唯一性的特點(diǎn)，結(jié)合企業(yè)生豬出欄事前登記、流通環(huán)節(jié)身份驗(yàn)證的管理流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)合格生豬的“認(rèn)證”、“防偽”及對(duì)“問(wèn)題生豬”源頭的追溯，以達(dá)到保障豬肉安全的目標(biāo)。

2 RFID技術(shù)概述

RFID俗稱(chēng)電子標(biāo)簽，是一種非接觸識(shí)別技術(shù)，它由耦合元件和芯片組成，利用射頻信號(hào)通過(guò)空間偶合（電感或電磁偶合），實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的，具有信息存儲(chǔ)量大、識(shí)別迅速、無(wú)需人工干預(yù)、標(biāo)簽不易損壞等優(yōu)點(diǎn)[2]。

根據(jù)我國(guó)《動(dòng)物射頻識(shí)別 代碼結(jié)構(gòu)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用于動(dòng)物個(gè)體唯一識(shí)別電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)碼由 64位組成，前16位是控制代碼，17-26為國(guó)家或地區(qū)代碼，27-64為動(dòng)物代碼，適用于動(dòng)物個(gè)體的識(shí)別，也適用于動(dòng)物管理相關(guān)信息的處理與交換。

射頻識(shí)別系統(tǒng)一般包含電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)部分。其工作原理是：當(dāng)電子耳標(biāo)進(jìn)入讀寫(xiě)器的射頻場(chǎng)后，其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路升壓后作為芯片的電源，帶有控制命令信息的感應(yīng)電流通過(guò)射頻前端電路將數(shù)字信號(hào)送入邏輯控制電路進(jìn)行信息處理；所需回復(fù)的信息則從存儲(chǔ)器中獲取,經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路，通過(guò)天線發(fā)回讀寫(xiě)器。讀寫(xiě)器通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行通信，接收來(lái)自應(yīng)用系統(tǒng)的命令，并根據(jù)約定的協(xié)議回收采集到的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)概述

生豬安全監(jiān)控平臺(tái)對(duì)生豬身份數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控采用三級(jí)模式，每一級(jí)將采集到的數(shù)據(jù)報(bào)給上一級(jí)并獲得反饋信息。生豬安全監(jiān)控平臺(tái)框架圖如圖1所示。

第一級(jí)為政府級(jí)安全監(jiān)控管理中心，對(duì)政府轄區(qū)內(nèi)各畜牧公司的出欄生豬情況進(jìn)行監(jiān)控管理；第二級(jí)為畜牧公司RFID管理中心，對(duì)本公司的電子耳標(biāo)使用情況進(jìn)行監(jiān)控管理；第三級(jí)為養(yǎng)殖場(chǎng)RFID管理中心，對(duì)本養(yǎng)殖場(chǎng)的電子耳標(biāo)使用情況進(jìn)行監(jiān)控管理。

第二級(jí)和第三級(jí)都可以有多個(gè)實(shí)例，組成廣覆蓋面的網(wǎng)絡(luò)。

圖1 生豬安全監(jiān)控平臺(tái)框架圖

安全監(jiān)控管理中心負(fù)責(zé)收集各畜牧公司的出欄生豬電子耳標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)待宰、待檢生豬身份進(jìn)行實(shí)時(shí)核對(duì)驗(yàn)證并返回結(jié)果，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控。

畜牧公司RFID管理中心負(fù)責(zé)本公司電子耳標(biāo)的下發(fā)管理工作，上報(bào)公司電子耳標(biāo)的使用情況，下載公司出欄生豬的安全監(jiān)控結(jié)果。

4 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

4.1 生豬安全監(jiān)控流程設(shè)計(jì)

RFID生豬安全監(jiān)控平臺(tái)如圖2所示。

4.1.1 畜牧公司上報(bào)出欄生豬數(shù)據(jù)

電子耳標(biāo)的管理工作由畜牧公司自理，在生豬出欄之前，電子標(biāo)簽由專(zhuān)用初始化設(shè)備根據(jù)《動(dòng)物射頻識(shí)別 代碼結(jié)構(gòu)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將包含了生豬、養(yǎng)殖戶、養(yǎng)殖場(chǎng)、畜牧公司等內(nèi)容的完整信息寫(xiě)入電子標(biāo)簽，同時(shí)在畜牧公司RFID管理中心進(jìn)行記錄。生豬在出欄時(shí)佩戴電子耳標(biāo)，生豬出欄后，所佩戴的電子耳標(biāo)數(shù)據(jù)由畜牧公司RFID公司管理中心上傳到上級(jí)生豬安全監(jiān)控管理中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中備案并修改電子耳標(biāo)的當(dāng)前狀態(tài)。

圖2 RFID生豬安全監(jiān)控平臺(tái)

4.1.2 屠宰場(chǎng)驗(yàn)證生豬身份

屠宰場(chǎng)和食品衛(wèi)生部門(mén)在驗(yàn)證生豬身份時(shí)，由讀寫(xiě)器讀出電子耳標(biāo)標(biāo)識(shí)碼，并將耳標(biāo)標(biāo)識(shí)碼實(shí)時(shí)傳送到生豬安全監(jiān)控管理中心進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證后由生豬安全監(jiān)控管理中心將驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行登記并實(shí)時(shí)將驗(yàn)證結(jié)果反饋，驗(yàn)證不對(duì)時(shí)發(fā)出報(bào)警提示。

4.1.3 食品衛(wèi)生部門(mén)上報(bào)檢疫結(jié)果

檢疫工作完成后將檢疫結(jié)果上傳到生豬安全監(jiān)控管理中心。

4.1.4 生豬狀態(tài)監(jiān)控

在生豬安全監(jiān)控過(guò)程中，可通過(guò)電子耳標(biāo)標(biāo)識(shí)碼、生豬出欄時(shí)間等關(guān)鍵字進(jìn)行查詢得到電子耳標(biāo)當(dāng)前所處的流通環(huán)節(jié)及狀態(tài)。監(jiān)控中心可查詢轄區(qū)內(nèi)所有畜牧公司的電子耳標(biāo)數(shù)據(jù)，畜牧公司可查詢下屬養(yǎng)殖場(chǎng)的電子耳標(biāo)數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖場(chǎng)可查詢本場(chǎng)的電子耳標(biāo)數(shù)據(jù)。

4.1.5 問(wèn)題生豬源頭追溯

監(jiān)控平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，定期生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果報(bào)表，政府管理部門(mén)一方面可以根據(jù)檢疫不合格的生豬信息，追溯到源頭畜牧公司，加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的管理；另一方面可以供有關(guān)部門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)研究，為政府制定相關(guān)政策、完善監(jiān)管體系提供科學(xué)依據(jù)。

各畜牧公司將本公司所提供生豬的身份驗(yàn)證、檢疫結(jié)果下載，以了解本公司生豬的防偽和檢疫情況，對(duì)檢疫不合格的生豬可以追溯到養(yǎng)殖場(chǎng)，加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理。

各養(yǎng)豬場(chǎng)將本場(chǎng)所提供生豬的身份驗(yàn)證、檢疫結(jié)果下載，以了解本場(chǎng)生豬的防偽和檢疫情況，對(duì)檢疫不合格的生豬可以追溯到養(yǎng)殖戶。

生豬安全監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)電子耳標(biāo)可以由下級(jí)至上級(jí)層層追蹤出欄生豬的防偽情況，由上級(jí)至下級(jí)層層追溯有問(wèn)題生豬的源頭，以此達(dá)到生豬防偽、追溯問(wèn)題的安全監(jiān)控目的。

4.2 生豬身份驗(yàn)證流程設(shè)計(jì)

出欄生豬的屠宰和質(zhì)量檢疫都是在屠宰場(chǎng)內(nèi)完成的，在屠宰場(chǎng)進(jìn)行生豬身份的真?zhèn)悟?yàn)證是生豬安全監(jiān)控平臺(tái)管理體系中的核心部分。屠宰場(chǎng)的生豬身份驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)備包括固定讀寫(xiě)器、手持讀寫(xiě)器、屠宰場(chǎng)終端設(shè)備和通信線路。生豬身份驗(yàn)證流程如圖3所示。

圖3 生豬身份驗(yàn)證流程

（1）出欄生豬運(yùn)到屠宰廠后，佩戴有電子耳標(biāo)的生豬通過(guò)身份驗(yàn)證通道，讀寫(xiě)器讀出電子耳標(biāo)標(biāo)識(shí)碼，標(biāo)識(shí)碼被上傳至生豬安全監(jiān)控管理中心進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證成功由屠宰場(chǎng)進(jìn)行宰殺；驗(yàn)證不成功，屠宰場(chǎng)終端設(shè)備進(jìn)行報(bào)警提示，再次進(jìn)行身份確認(rèn)，如果確認(rèn)仍不成功，說(shuō)明該生豬不是通過(guò)正規(guī)渠道運(yùn)送來(lái)的。

（2）在此過(guò)程中屠宰場(chǎng)工作人員不需要知道讀寫(xiě)器所讀到耳標(biāo)標(biāo)識(shí)碼，也不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)登記工作，數(shù)據(jù)的通信工作由系統(tǒng)自動(dòng)完成，屠宰場(chǎng)工作人員只需要根據(jù)系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果提示對(duì)待宰生豬進(jìn)行處理。

（3）宰殺后的生豬留取樣本供食品衛(wèi)生部門(mén)進(jìn)行檢疫，檢疫人員使用手持讀寫(xiě)器設(shè)備對(duì)待檢生豬進(jìn)行身份驗(yàn)證，如果驗(yàn)證結(jié)果正確，即對(duì)該生豬進(jìn)行質(zhì)量檢查，如果驗(yàn)證結(jié)果不正確，說(shuō)明該生豬不是通過(guò)正規(guī)渠道運(yùn)送來(lái)的。

（4）檢查工作完成后，將檢疫結(jié)果上傳到生豬安全監(jiān)控管理中心。

5 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

生豬安全監(jiān)控平臺(tái)在軟件功能上分為數(shù)據(jù)維護(hù)管理、用戶信息管理、耳標(biāo)信息管理、信息通信管理和信息統(tǒng)計(jì)管理五個(gè)功能模塊。監(jiān)控平臺(tái)功能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 監(jiān)控平臺(tái)功能模塊結(jié)構(gòu)圖

（1）數(shù)據(jù)維護(hù)管理模塊

主要完成各級(jí)管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)功能。

（2）用戶信息管理模塊

主要完成監(jiān)控平臺(tái)使用用戶的信息維護(hù)、分組管理、權(quán)限管理功能。

（3）耳標(biāo)信息管理模塊

主要完成電子耳標(biāo)的信息維護(hù)、電子耳標(biāo)下發(fā)管理、電子耳標(biāo)真?zhèn)悟?yàn)證、電子耳標(biāo)狀態(tài)查詢功能。通過(guò)該模塊可準(zhǔn)確地對(duì)生豬的身份進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)生豬流通狀態(tài)進(jìn)行有效的管理和跟蹤。

（4）信息通信管理模塊

主要完成電子耳標(biāo)信息發(fā)送（自動(dòng)/手動(dòng)）、電子耳標(biāo)信息接收（自動(dòng)/手動(dòng)）、生豬身份驗(yàn)證、檢疫結(jié)果信息下載功能。

（5）信息統(tǒng)計(jì)管理模塊

主要完成出欄生豬真?zhèn)谓y(tǒng)計(jì)、出欄生豬檢疫統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印功能。通過(guò)該模塊可及時(shí)掌握生豬被仿冒的情況以及各生豬養(yǎng)殖單位的生豬質(zhì)量情況，為生豬防偽、問(wèn)題企業(yè)重點(diǎn)監(jiān)控工作的開(kāi)展提供科學(xué)依據(jù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

生豬安全監(jiān)控平臺(tái)把基于RFID技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)應(yīng)用到生豬產(chǎn)品的流通管理中，實(shí)現(xiàn)生豬的認(rèn)證防偽、源頭追溯目標(biāo)，能夠大大加強(qiáng)對(duì)生豬安全的監(jiān)管，提高食品安全管理水平。目前，基于本文所提出設(shè)計(jì)思路的生豬安全監(jiān)控平臺(tái)已在廣東省某大型養(yǎng)殖企業(yè)進(jìn)行了企業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用，在企業(yè)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)的“認(rèn)證”、“防偽”等方面建立規(guī)范化的監(jiān)管體系，有效地提高了企業(yè)在食品安全領(lǐng)域的現(xiàn)代化管理水平。隨著從政府到百姓對(duì)食品安全問(wèn)題的廣泛重視，建立、完善食品安全監(jiān)管體系，并采用現(xiàn)代信息化技術(shù)手段對(duì)食品流通全過(guò)程進(jìn)行有效的安全監(jiān)控十分必要，也是政府管理部門(mén)工作的發(fā)展重點(diǎn)。

[1]張弘.當(dāng)前動(dòng)物性食品安全問(wèn)題的探討[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2011(1).

[2]胡蓉,雷媛媛,王慧.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].《科技廣場(chǎng)》,2010（9）.