物聯網在食品生產環節的應用設計

李永祥 張 健

（海南大學應用科技學院儋州校區 海南 儋州 571737）

1 目前我國食品生產安全問題現狀

近年來，頻頻出現的各種肉食品安全問題，如瘋牛病、瘦肉精、豬鏈球菌感染、禽流感、抗生素殘留、激素和防腐劑等等，成為世界各國農業和衛生部門嚴密監管的重要工作。 中國的肉食品質量和安全問題也受到了各級政府和全社會的廣泛關注[1]。

從2003 年開始，中國已開始將先進的RFID 射頻識別技術運用于現代化的生豬屠宰加工企業， 開發出了RFID 生豬屠宰實時生產監控管理系統。 該系統能實時監控生產的全過程，自動、實時、 準確地采集土要生產工序與衛生檢驗、 檢疫等關鍵環節的有關數據，較好地滿足了HACCP 質量監管要求。 RFID 解決方案可確保任何供應鏈的高質量數據交流，能讓食品行業實現兩個最重要的日標，第一，徹底實施“源頭”食品追蹤解決方案。 第二，在食品供應鏈中提供完全透明度的能力[1]。

2 食品生產環節的特殊要求和應用技術設計

2.1 食品生產環節的特殊要求

在養殖業方面， 在養殖產品活體身上加裝RFID 電子標簽，將牲畜、水產品從養殖開始到養殖結束的所有信息進行記錄，包括來源、品種、喂料信息、用藥信息、疾病及治愈狀況等。 在農作物種植方面，使用RFID 的田間伺服系統。 田間伺服系統將農作物品名、品種、等級、尺寸、凈重、收獲期、農田代碼、田間管理情況(土壤酸堿度、溫濕度、日照量、降雨量、農藥使用情況)等信息進行記錄，實現科學化種植，為食品原料追溯提供源頭數據，并為后續環節使用RFID 提供物質基礎。

2.2 食品生產環節的應用技術設計

首先我們利用RFID 技術對生產的動植物進行數據編碼，為了適合日后的系統的擴展和升級使用，采用帶有芯片的可多次擦寫的電子標簽，即主動式（有源）電子標簽。 用一位信息來區分動物和植物，在動物方面用不定長的數據位來標識產地，用足夠的長度來標識品種、類別等；關于喂料信息，采用動態的按次數的表格形式的存儲方法，主要填寫所喂料的種類；用藥信息采用同樣的方法進行存儲，主要填寫所用藥物種類及次數和數量；疾病及治愈狀況，填寫所得疾病名稱、時隔、治愈程度等信息。 其中數據庫存儲表的格式如表1 所示。

表1 動物食品生產電子標簽格式表

其中的喂料信息、用藥信息和疾病治愈情況與以下各數據庫相應的表建立“外鍵”關系。 所以此時記錄內容為索引號。 “外鍵”關系。 所以此時記錄內容為索引號。 其中喂料信息包括草類和料類兩大類，表示為不同次數不同種類。

用藥信息包括藥物名稱、用藥時間、用藥劑量、藥物生產商、藥物生產時間、藥物生產批號和批準文號以及用藥后效果等。

疾病和治愈情況格包括疾病癥狀、確認疾病名稱、治愈情況、用藥信息等。

喂料信息、 用藥信息和疾病和治愈程度為每次的統計，信息量比較大，為了節省芯片存儲空間，這樣的信息，應該隨著讀寫器的讀入，傳輸并且存儲到RFID 的中間件中，建立相應的數據庫，隨著實物的流通后，利用網絡轉入到該食品所到地，可以利用實物的電子標簽的索引，檢索到該數據。 其中疾病和治愈程度的用藥信息可以通過關系數據庫鍵來進行關系連接，而用藥信息數據庫也包括保鍵和預防及防疫用藥信息。

表2 植物食品生產電子標簽格式表

對于植物種類，用足夠長度的來記錄農作物品名、品種、等級；用動態的數據來記錄植物的尺寸、凈重；最后在收獲后記錄它的收獲期；農田位置信息的代碼主要填寫它所在的地理位置；田間管理情況，通過傳感器把采集到的數據信息，用一位數字表格的形式動態地來記錄土壤的酸堿度的PH 值；用定長的動態的數據位來記錄溫濕度、日照量、降雨量和農藥使用情況等信息。

其中關于植物的標簽格式如表2 所示。

其中采用足夠長的存儲長度來存儲的記錄名，可以使用電子標簽芯片的flash 存儲，而其它的動態索引的只存儲的它的索引關鍵字， 而它的每次記錄的內容要用表格的形式，通過讀寫器采集數據存儲在RFID 中間件的數據庫中， 隨著實物的流通而通過網絡傳輸到實物所流入地，可以通過食品的電子標簽查詢到該食品的這些信息。

如果遇到價值較小的食品， 使用這樣的電子標簽進行處理的話，可能“小題大做”，那么就采用成批或批箱的集中標識，而留出幾位數據位來標識它們同類個體的名稱， 進行集中標識和處理。然后采用中遠距離RFID 讀寫器根據實物的狀況對電子標簽進行數據的隨時寫， 并且把這些數據信息通過無線網絡輸出到主機（RFID 中間件），進行數據存儲和管理，之所以采用無線網絡，主要是因為操作方便，這些數據供管理和檢查人員隨時檢測和檢查，以發現問題及時進行調整和處理。

把這些生產過程中的數據進行全部記錄之后， 連同生產的產品一同轉移到下一環節-食品加工環節，再進行與加工相關的數據采集。

電子標簽號碼是根據產地、品種和類別等信息進行有意義地編碼而產生，其它下同。

3 物聯網應用食品安全生產領域的意義

經過物聯網的各個環節流程能實現從整個鏈上追蹤食品的各環節。 具體實施過程中利用RFID 食品標簽來進行追蹤：一種是由上向下跟蹤，即從農場開始，由食品原材料供應商到運輸商、銷售商最后至POS 銷售點，這種方法對于查找出現質量問題的原因很有效。 另一種是從下往上進行追溯，也就是消費者在POS 銷售點購買的食品發現了安全問題，可以向上層層進行追溯，最終確定問題所在。

4 結語

本章在分析我國食品安全問題的現狀的基礎上，引用了一個物聯網在食品生產監控的案例設計，提出了一個在食品生產環節的應用技術研究方案，給出了一個存儲動物和植物的電子標簽的格式和相應的大容量的動態的數據的建立相應的數據庫，傳輸到食品生產的后臺數據庫中，以便相關人員的查詢。

［1］常州高特網.RFID 在肉食品生產安全管理中的最新應用[J].2009－09－04.