基于物聯網的畜產品溯源系統關鍵技術研究

引言

物聯網作為一種全新的信息技術，已經受到廣泛關注。人們可以讓盡可能多的物品與網絡實現時間、空間和地點的相連，從而對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控、感知，進而形成智能化的解決方案，這就是物聯網技術。物聯網體系結構一般由感知層、網絡層、應用層等三層組成。

感知層由智能傳感節(jié)點和接入網關組成，由智能節(jié)點感知信息(溫度、濕度、圖像等)，并自行組網傳遞到上層網關接入點，再由網關將收集到的感應信息通過網絡層提交并處理。

網絡層一般建立在現有的通訊網和互聯網基礎上，物聯網通過各種接入設備與移動通訊網和互聯網相連，包括信息存儲、查詢、管理等。網絡層中的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術。感知數據管理與處理技術包括傳感網數據的存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數據決策和行為的理論和技術。

應用層可利用經過分析和處理的感知數據，為用戶提供豐富的特定服務。如:監(jiān)控，智能查詢，智能控制，智能管理等。

物聯網的三維概念模型如圖1所示。

圖1   物聯網的三維概念模型

1 溯源的關鍵技術研究

在畜產品溯源中，物聯網技術起著關鍵的作用。在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，首先要對家畜進行標識。標識類型包括靜態(tài)和動態(tài)兩種屬性：靜態(tài)屬性可以直接存儲在標簽中。動態(tài)屬性需要先由傳感器實時探測，用識別設備完成對家畜屬性的讀取，并將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式；家畜的信息通過網絡傳輸到信息處理中心（處理中心可能是分布式的，如家里的電腦或者手機，也可能是集中式的，如中移動的IDC）,再由處理中心完成畜產品通信的相關計算。

1.1家畜個體標識和產品標識

在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，考慮到種畜禽具有生命周期長、解決價值高以及精細飼養(yǎng)管理水平的特點，筆者認為不宜采用農業(yè)部現行的商品畜禽的標識技術，本項目將結合高頻（13.56MHz）、雙頻RFID芯片（125kHz和6.8MHz）或低頻RFID（125kHz~135Hz）的技術規(guī)格，篩選提出適合主要種畜禽個體或小群體的標識技術，然后逐步推廣應用RFID電子標簽。

而在屠宰環(huán)節(jié)，則根據屠宰特點，選用900MHz超高頻RFID溯源標簽。

1.2研制開發(fā)標識和識別產品套件

識別產品套件的研制開發(fā)除芯片以外，還包括全線動物識別RFID標簽產品，同時開發(fā)適用于種畜禽RFID標識的標簽、二維碼、條形碼、閱讀器及局域網天線系統等。

另外，還要定制開發(fā)不同家畜佩戴的RFID或二維碼標簽,制訂相關產品的技術標準和技術規(guī)范;研究制訂信息采集標準、數據接口標準、數據交換協議等;研究開發(fā)適合養(yǎng)殖場、道口、獸醫(yī)檢疫、免疫、擠奶站和屠宰場的手持機系統。

1.3編碼、賦碼、位數與代碼轉換

本項目在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)按農業(yè)部現行標準15位進行編碼。而在屠宰環(huán)節(jié)，當動物進場時，首先登記動物信息（耳標、檢疫證等，注意這時候可能有一證多頭的情況），形成場內動物信息標識自編號（10位，其中6位年月日+4位流水，如1012050095,可寫入到RFID的內部循環(huán)標簽中）。

宰前檢疫：主要是記錄單品的檢疫結果信息（耳標、RFID場內編號）。

準宰通知:開具準宰通知（產生準宰通知編號，記錄耳標、RFID場內編號）。

宰后檢疫：主要是記錄單品的檢疫結果信息（耳標、RFID場內編號），如果肉品異常，該環(huán)節(jié)除了記錄檢驗結果外,還需記錄結果處理信息。

耳標條碼轉換：主要是掃描耳標號，記錄分割數量，生成肉品條碼（13位，其中6位年月日+4位流水+2位產品號+1位效驗位，如1012050095017，一頭動物產生的肉品條碼可以相同）,系統同時記錄加工時間、操作人、生產廠商信息。其編號規(guī)則遵從中國物品編碼中心商品編碼規(guī)范EAN-13編碼標準。

分割環(huán)節(jié)：根據屠宰分割體的不同，生成對應不同分割部位的分割標簽。在分割之前掃描動物標簽，根據標簽生成對應的分割標簽，然后順序將標簽貼在分割體上。

產品流向登記：登記產品流向，同時記錄產品銷售的接收貨主。

打印產品檢疫證：按照同一接收貨主、同一單品來源打印產品檢疫證，本項目可提供批量打印功能。

產品溯源：使用肉品條碼或產品檢疫證號，可以反向溯源產品流向、屠宰加工、運輸、養(yǎng)殖免疫等信息。

1.4制訂溯源體系技術標準、技術規(guī)范

以主要家畜（牛、羊）入手，研究制訂溯源各環(huán)節(jié)的技術標準和規(guī)范，就是制訂從出生、飼養(yǎng)、檢疫、交易、屠宰、加工、產品銷售等各環(huán)節(jié)的信息采集數據表、數據格式標準、信息采集標準等；

同時制訂產品的標識標準、讀取標準、數據傳送協議、數據轉換標準等；

制訂相關產品（RFID產品、二維碼產品、識讀器、傳感器等）的產品標準、技術標準、操作規(guī)范。

溯源系統管理規(guī)范，就是確定系統用戶的登錄權限、系統用戶權限劃分、應用和操作技術標準等。

2相關過程管理

2.1動物的生產管理過程

養(yǎng)殖檔案管理：可與農業(yè)部追溯體系中央數據庫相互融合，查詢統計轄區(qū)內的動物養(yǎng)殖檔案資料。

防疫監(jiān)督管理：也可與農業(yè)部追溯體系中央數據庫相互融合，查詢和統計轄區(qū)內動物防疫登記、產地檢疫、運輸監(jiān)督、產品檢疫等信息。

公路檢查管理：公路運輸監(jiān)督員利用智能識讀器對本地和外埠進入本地的動物及產品開展產地檢疫和流通檢查，本系統可查詢和統計公路檢查站點通過檢查的日期、動物種類、畜主、動物標識等詳細信息。

獸藥器材管理:可實現對各轄區(qū)的獸藥器械的申請、發(fā)放、領用記錄的登記與統計查詢管理。

獸醫(yī)機構及人員管理：實現官方獸醫(yī)、執(zhí)業(yè)獸醫(yī)、村級防疫員的人事檔案、績效考核等信息化管理。

行政執(zhí)法管理：針對行政執(zhí)法業(yè)務的一般程序、簡易程序進行規(guī)范化、系統化、網絡化管理。

風險控制管理：從系統數據庫中提取相關計算因子，自動統計預警分析。

2.2良種繁育管理

育種員管理：以育種員證書編號為唯一索引，在系統數據庫中建立育種員檔案。育種員通過計算機終端填報并上傳日常工作信息，系統自動匯總并計算相關績效參數，為自治區(qū)星級評比獎勵工作提供基礎數據源。

知識庫管理：主要是對配種、育種、繁殖等技術知識、專家經驗的錄入、審核、發(fā)布等實現信息化管理。

資產管理：對配種器材、育種器材、冷鏈設備、凍精銷售等資產實現信息化管理。

基因庫管理：對遺傳基因檔案數據的采集、存儲、檢索等實現信息化管理。

2.3獸藥飼料管理

生產管理：對獸醫(yī)飼料生產企業(yè)進行生產制度和業(yè)務的管理，包括產品質量制度管理、產品質量合格證管理、生產記錄管理、產品標簽管理、產品留樣觀察管理等五大模塊。

檢驗管理：從事飼料、飼料添加劑質量檢驗機構對檢驗工作的記錄管理，主要包括飼料采樣管理、檢測記錄管理、檢驗報告管理、檢驗檔案管理等四大模塊。

銷售管理：銷售管理是指銷售單位在銷售過程中對產品入庫、產品出庫以及產品去向進行的登記管理。

質量管理：飼料管理部門根據飼料、飼料添加劑質量監(jiān)督抽查工作規(guī)劃，可以組織對飼料、飼料添加劑進行飼料抽查,并會同同級產品質量監(jiān)督管理部門公布抽查結果。

2.4屠宰加工管理

屠宰檢疫管理：包括進場報檢、入場審核、入場登記、待宰巡視等信息的采集和上傳。

無害化管理：包括無害化處理記錄表的填報和上傳。

證單管理：包括產地證、運輸消毒證、耳標的管理和合格證打印，以及產品流向表錄入等。

2.5產品檢測管理

產品檢測管理的重點是對畜產品檢測過程和檢測結果進行管理。

檢測申報：畜產品經銷商或購買者將需要檢測的畜產品送達檢測站(中心)，并填寫產品來源、名稱、規(guī)格等，具體功能包括檢測樣品編號、填寫檢測申請單。

產品檢測：檢測機構根據檢測申請單和送達的樣品進行實物檢測，并填寫檢測過程和結論，具體功能是填寫檢測報告。

公告結果：檢測機構將檢測完成的申請單與檢測報告進行再次核實，如無意見，即可發(fā)布檢測報告，以供網絡用戶查詢，具體功能包括審核報告、發(fā)布報告。

綜合查詢：按檢測類別、檢測單號、檢測日期等查詢檢測報告，具體功能是檢測報告查詢。

2.6奶業(yè)收購管理

奶業(yè)收購管理的重點是對奶品收購業(yè)務流程進行管理。其中：

奶源基地信息管理就是對系統維護奶源基地的規(guī)模、下轄奶牛養(yǎng)殖場、相關負責人聯系方式等信息的管理。

鮮奶收購管理主要是收購登記(奶站登記收購的鮮奶信息)、電子封識管理(檢查電子封識是否完整，且信息是否正確)、遠程視頻監(jiān)控、農戶身份證管理(通過驗證發(fā)給農戶的RFID身份證，用于對奶源進行檢驗，確保奶源符合要求)。

行政監(jiān)督管理實現對生鮮乳收購許可證管理、生鮮乳準運證管理、生鮮乳購銷合同的注冊與發(fā)放管理。

數據統計管理包括收購量統計、運輸記錄查詢、生鮮乳收購許可證查詢、生鮮乳購銷合同查詢、生鮮乳收購站情況統計等。

事實上，通過對奶品奶源乳牛加戴耳標，可實現奶業(yè)源頭的數字化管理。在奶罐加裝RFID標簽，可確保奶罐標識的唯一性，實現奶品收購過程中奶品質量的跟蹤和可追溯。而在奶罐運輸車輛車門加裝RFID電子封識，可以保障奶罐運輸途中安全無調換。在奶罐運輸車輛加裝GPS定位和運行軌跡跟蹤，可以保障運輸車輛的在途安全。奶品包裝采用條型碼標記，可以實現銷售流通環(huán)節(jié)的產品跟蹤以及后續(xù)產品的可追溯。

3結語

本畜產品溯源系統目前仍處于開發(fā)試點階段，其實現過程中仍然存在諸多問題。隨著技術、標準和行業(yè)體制的不斷健全和完善，仍需要努力攻克核心技術，盡快制定行業(yè)一系列相應的配套法律規(guī)范，不斷地將其完善，使示范區(qū)整體溯源系統規(guī)范化運行后向全疆推廣。

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