清真牛羊肉質量安全管理信息平臺構建

劉洋

摘要：清真牛羊產品行業是寧夏地區重點發展行業及特色產業，長期來由于缺乏從牛羊養殖到最后產品的全程質量溯源和清真信息平臺，嚴重妨礙了清真牛羊產業的進一步發展。在借鑒國內外食品溯源技術基礎上，采用二維條碼技術、射頻識別技術和數據庫技術，綜合設計了基于物聯網技術的清真牛羊肉產品全程清真信息和質量溯源系統。該系統的設計應用，對寧夏清真牛羊肉產業的發展具有重要意義。

關鍵詞：食品安全；清真牛肉；清真羊肉；射頻識別；質量溯源；二維碼；信息平臺構建

中圖分類號： TS201.6；TS207.7文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0265-03

收稿日期：2013-11-20

寧夏是我國唯一的大量穆斯林生活區，這里有獨特的、天然的清真優勢資源。隨著我國對外貿易的日益擴大，特別是與中亞國家的密切來往，寧夏清真肉食品已成為與伊斯蘭國家貿易的一項重要內容[1]。寧夏畜牧業在近些年得到了很快的發展，早已成為寧夏農業和農村經濟發展的重要支柱。但是近來的食品安全事件，如金華的火腿中含有敵敵畏、阜陽的有毒奶粉、沈陽的毒豆芽、臺灣塑化劑有毒食品、安徽的假牛肉以及雙匯瘦肉精等，嚴重傷害了消費者的生理、心理健康，影響了人們的正常生活，打擊了人們對食品的信心[2-3]。食品的安全問題，早已引起了社會各階層的高度關注。因此，開展清真食品質量溯源系統構建研究十分必要。

1全過程清真牛羊肉溯源系統構建

設計的清真牛羊肉溯源系統在表現層上分為兩部分：對內辦公及對外展示。對外展示是將設計好的系統展示給消費者；對內辦公則是建立一個操作平臺，這樣可以將養殖場信息、飼養過程信息、加工制作信息等及時上傳，存入企業端服務數據庫中，然后篩選重要數據上傳至溯源系統中心數據庫。從應用層角度看，共分為五大應用：養殖管理、加工管理、貯存管理、物流管理、預警管理，由支撐層中各個支撐模塊提供服務。其中養殖管理主要負責清真牛羊的養殖，記錄關鍵數據；加工管理則是記錄清真牛羊屠宰、加工中的關鍵數據；貯存管理負責清真牛羊在倉儲環節中的流程；物流管理則是記錄產品在物流中的一系列數據；預警監控是對牛羊養殖、產品生產及銷售過程進行常規監測，對可疑事件的狀態及可能的變動進行必要的風險評估和判斷，當事件的發展可能出現異常狀態及時發出警報，并對目標事件進行調控，以消除危機。通過射頻識別（RFID）電子標簽，將上述5個應用層的數據連接起來，為接下來的產品溯源系統提供有效的數據。數據服務層由2種數據構成，即非結構化數據和結構化數據，非結構化數據記錄的是現有系統流程之外的其他數據，是為系統升級服務的，結構化數據則是為整個溯源系統服務的。整個系統是通過API、Web服務等提供對外接口，消費者可以通過多種方式進行產品溯源查詢。系統設計在政府管理下，依據法律、法規及其他規范、標準進行。本研究設計的系統框架如圖1所示。

2全過程清真牛羊肉溯源系統的構成要素

本研究設計的全過程清真牛羊肉溯源系統包括6個子系統：清真牛羊飼養系統、運輸管理系統、清真產品加工制作管理與產品質量溯源系統、互聯網查詢系統、短信息查詢系統及二維碼掃描查詢系統。

2.1清真養殖管理系統

清真養殖管理系統軟件以RFID技術、計算機技術和數據庫技術為支撐，以養殖場的牛羊基本數據和養殖檔案數據為基礎，對養殖場從購入牛羊、入欄、飼喂、疾病防疫到檢疫、出欄等生產流程進行電子化管理，監控生產的各環節保證科學規范養殖，同時滿足企業日常管理的需要，為實現清真產品可追溯打下基礎。具體做法如下：凡是參加本平臺的下屬企業都要嚴格按照制定的標準流程精確地搜集、匯總、篩選重要信息，核對無誤后通過網絡實時的上傳給系統管理員，再由網絡系統管理員將收到的信息再次匯總并輸入系統數據庫中，從而完成系統環節中信息的收集、匯總和上傳工作；數據中心再將所有數據進行篩選、分類放入養殖場管理系統；最終與檢疫檢測標準進行對比，發現可疑數據，再組織專家進行評估、分析，并及時發布警情，完成監控。其余數據，如法規政策、企業信息、檢疫檢測標準、國內外認證等，需要不斷進行收集、更新，保證數據的時效性，為大平臺服務。

2.2運輸管理系統

運輸工具要使用符合我國及國際清真食品衛生標準要求的冷凍、冷藏車或保溫車，運輸途中不能與有害的、有氣味的、有毒的及其他穆斯林禁忌物品混放。在運輸過程中，要對可疑事件的狀態及其可能發生的變動及時的作風險評估和判斷，事件的發展可能會出現異常時發出警報，并對目標事件進行調控，以消除危機。

2.3清真牛羊肉加工標準化管理與質量溯源系統

本系統以計算機網絡技術、數據庫技術、EAN/UCC-128 條碼及二維碼技術為支撐，以屠宰場的牛羊基本數據為基礎，對屠宰場從牛羊入場、牛羊電子標簽轉換、牛羊檢疫、屠宰到裝箱、出庫等生產流程進行電子化管理。系統在屠宰過程中監控屠宰人員和屠宰方式，保證產品符合清真食用要求；同時系統采用GMP、HACCP和ISO9001等質量監控機制嚴格控制屠宰、加工的流程和環境，保證加工的各個環節高標準、高質量[4]。如果發生食品質量安全問題，則可以快速地追溯有問題食品的源頭，及時有效地收回劣質產品；系統采用B/S和C/S 2種模式。銀川市管理平臺和相關業務子系統均采用 B/S 模式，由銀川市管理平臺集中分配密碼和賬號；批發市場的結算終端采用C/S模式；零售市場也采用C/S模式。老百姓可以在Web頁面上輸入所購買的牛羊肉產品包裝袋上的條形碼進行溯源查詢。

2.4互聯網查詢系統

在有網絡的地方，通過計算機輸入牛羊產品的編號后，計算機將列出從養殖到屠宰到運輸到最后產品的所有關鍵信息。

2.5短信自動查詢發送系統

基于當前手機用戶的廣泛性和普及性，系統利用GSM、CDMA和3G技術，實現接收到查詢短信后，自動根據牛羊編號檢查數據庫，并把牛羊的質量安全信息發送到查詢手機上。消費者也可以通過語音提示在系統中輸入牛羊編號，系統自動的將查詢結果發到手機上。endprint

2.6二維條形碼查詢系統

屠宰加工企業在牛羊肉產品包裝盒上粘貼有可防偽、信息量大的二維碼。在零售終端，老百姓可以現場使用具有二維碼掃描功能的智能手機追溯牛羊肉產品的質量信息和清真信息。一旦發現問題，可以及時、直接地向有關部門反映。

3全過程清真牛羊肉溯源系統運行的技術支持

3.1無線射頻識別（RFID）技術應用

RFID技術是一種無需接觸就能自動識別目標的技術，它的原理是通過射頻信號來識別目標并獲取其相關數據，它最大優點是能透過霧、冰、雪、塵垢和涂料等惡劣環境而閱讀標簽，且閱讀速度很快[5]。在牛羊養殖場，給每頭牛羊戴上RFID射頻電子標簽，RFID標志可記載牛羊的母本、購入時間和地點、養殖周期、喂養的飼草料、治療情況及防疫、檢疫、運輸和離場等環節的關鍵信息，通過RFID讀寫設備將數據匯總至中央服務器。在屠宰場通過手持設備讀取動物標簽，如果牲畜檢疫合格，將電子標簽的編碼轉換到產品標簽上，準予屠宰并將牛羊肉產品信息導入后臺數據庫。在加工分割的過程中，打印EAN/UCC-128追溯碼和二維碼標志粘貼在包裝物上，并將數據匯總到中央服務器。消費者在購買牛羊肉產品獲得追溯碼后，通過短信、網絡、電話可以追溯到本產品的關鍵信息。圖2為基于RFID技術的流程框架圖。

考慮數據庫的安全、通用性，選用甲骨文公司的oracle數據庫[6]。它的優點是擴展性強、可用性強、穩定性強和數據安全性強。

3.2牛羊肉活體編碼設計

根據中國農業部《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》要求，對禽畜的標識必須遵行一禽一標，并且編碼應具有唯一性。禽畜的編碼是由活體順序號、縣級行政區域代碼和禽畜活體種類代碼這15位數字組成（圖3）。第1位數字表示畜禽活體種類代碼；然后的6位數字表示養殖場所屬的縣（市）級行政區域的代碼，它們須遵循GB/T 2260—2007《中華人民共和國行政區劃代碼》[7]；剩下的8位數字表示同一行政區域內同一禽畜的順位號。

3.3牛羊肉溯源條碼設計

在本系統中，牛羊肉產品的追溯碼采用EAN·UCC-128條碼，使用須依據GB/T 15425—2002《EAN·UCC系統 128條碼》[8]標準中要求的應用標志符進行。

3.4牛羊肉防偽碼設計

一維條碼是由一組空、條及相應的字符組成。一維條碼工作原理是通過掃描，然后在系統的數據庫中獲取事先保存的與條碼相對應的信息，其缺點是僅能標志商品，而不能詳細的敘述商品，且依賴電腦數據庫，當在沒有系統數據庫或沒有網絡的地方，一維條碼就不適用，因此，本系統選用大容量、抗磨損和高密度的二維條形碼來防偽[9-11]。在牛羊屠宰加工后，在產品包裝袋、盒上張貼二維條碼，能有效地進行產品宣傳和防偽，而且在沒有電腦網絡的時候可以便于手機用戶使用。

3.5數據同步性

本系統包含了清真牛羊從養殖到最后產品的整個數據，系統需滿足消費者在任意時刻、任意地點進行溯源查詢的需求，因此需要整個數據能及時的更新，并且能實現應用前端和后端服務器之間數據同步。本系統采用基socket通信的數據同步方法[12]。socket數據是通過“套接字”形式的字符流實現向網絡應答或發出請求，為了實現數據同步，通信雙方必須在約定的數據單元格式下進行數據的解釋和封裝。

4結語

本研究通過對EAN·UCC-128 碼、二維條形碼、RFID技術和GSM、CDMA技術等物聯網技術的探討，構建了全程清真牛羊肉質量溯源系統。消費者和監管部門可以通過網絡、短信、電話及具有二維碼掃描功能的智能手機等形式，對牛羊肉飼養及其產品生產、加工及銷售的各個關鍵點，進行全程質量和清真溯源。系統的設計將會解決牛羊養殖、屠宰和加工企業關鍵數據實時收集和發布難的問題，具有一定的創新性和實用價值。

參考文獻：

[1]李文信，王瑜，東梅，等. 清真牛羊肉質量安全的全方位、多層次管理體系構建研究[J]. 食品科學，2011，32（23）：358-363.

[2]周仲芳，游洪，王彭軍. RFID技術在進出境動物檢驗檢疫工作中的應用初探[J]. 中國檢驗檢疫，2007（1）：14-15.

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[4]許建軍，高勝普. 食品安全預警數據分析體系構建研究[J]. 中國食品學報，2011，11（2）：169-172.

[5]鄭同超. 牛肉安全生產加工全過程質量跟蹤與追溯信息管理系統研發[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2006.

[6]湯智超. 長春市農產品質量安全溯源系統的研究與開發[D]. 長春：吉林農業大學，2011.

[7]GB/T 2260—2007中華人民共和國行政區劃代碼[S]. 北京：中國標準出版社，2008.

[8]GB/T 15425—2002EAN·UCC 系統 128條碼[S]. 北京：中國標準出版社，2002.

[9]王永紅.農產品質量安全追溯平臺持久化設計與實現[J]. 江蘇農業科學，2012，40（11）：309-313.

[10]白紅武，孫愛東，陳軍，等. 基于物聯網的農產品質量安全溯源系統[J]. 江蘇農業學報，2013，29（2）：415-420.

[11]王永紅.農產品質量安全追溯平臺中QR Code的研究與應用[J]. 江蘇農業科學，2012，40（12）：314-317.

[12]李揚，耿昌宇，張麗芬. 基于Socket通訊模式下的跨平臺數據同步[J]. 北京理工大學學報，2002，22（1）：81-84.劉貴巧，王永霞，王建明，等. 4種食用菌中重金屬含量及食用安全評價[J]. 江蘇農業科學，2014，42（9）：268-270.endprint

2.6二維條形碼查詢系統

屠宰加工企業在牛羊肉產品包裝盒上粘貼有可防偽、信息量大的二維碼。在零售終端，老百姓可以現場使用具有二維碼掃描功能的智能手機追溯牛羊肉產品的質量信息和清真信息。一旦發現問題，可以及時、直接地向有關部門反映。

3全過程清真牛羊肉溯源系統運行的技術支持

3.1無線射頻識別（RFID）技術應用

RFID技術是一種無需接觸就能自動識別目標的技術，它的原理是通過射頻信號來識別目標并獲取其相關數據，它最大優點是能透過霧、冰、雪、塵垢和涂料等惡劣環境而閱讀標簽，且閱讀速度很快[5]。在牛羊養殖場，給每頭牛羊戴上RFID射頻電子標簽，RFID標志可記載牛羊的母本、購入時間和地點、養殖周期、喂養的飼草料、治療情況及防疫、檢疫、運輸和離場等環節的關鍵信息，通過RFID讀寫設備將數據匯總至中央服務器。在屠宰場通過手持設備讀取動物標簽，如果牲畜檢疫合格，將電子標簽的編碼轉換到產品標簽上，準予屠宰并將牛羊肉產品信息導入后臺數據庫。在加工分割的過程中，打印EAN/UCC-128追溯碼和二維碼標志粘貼在包裝物上，并將數據匯總到中央服務器。消費者在購買牛羊肉產品獲得追溯碼后，通過短信、網絡、電話可以追溯到本產品的關鍵信息。圖2為基于RFID技術的流程框架圖。

考慮數據庫的安全、通用性，選用甲骨文公司的oracle數據庫[6]。它的優點是擴展性強、可用性強、穩定性強和數據安全性強。

3.2牛羊肉活體編碼設計

根據中國農業部《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》要求，對禽畜的標識必須遵行一禽一標，并且編碼應具有唯一性。禽畜的編碼是由活體順序號、縣級行政區域代碼和禽畜活體種類代碼這15位數字組成（圖3）。第1位數字表示畜禽活體種類代碼；然后的6位數字表示養殖場所屬的縣（市）級行政區域的代碼，它們須遵循GB/T 2260—2007《中華人民共和國行政區劃代碼》[7]；剩下的8位數字表示同一行政區域內同一禽畜的順位號。

3.3牛羊肉溯源條碼設計

在本系統中，牛羊肉產品的追溯碼采用EAN·UCC-128條碼，使用須依據GB/T 15425—2002《EAN·UCC系統 128條碼》[8]標準中要求的應用標志符進行。

3.4牛羊肉防偽碼設計

一維條碼是由一組空、條及相應的字符組成。一維條碼工作原理是通過掃描，然后在系統的數據庫中獲取事先保存的與條碼相對應的信息，其缺點是僅能標志商品，而不能詳細的敘述商品，且依賴電腦數據庫，當在沒有系統數據庫或沒有網絡的地方，一維條碼就不適用，因此，本系統選用大容量、抗磨損和高密度的二維條形碼來防偽[9-11]。在牛羊屠宰加工后，在產品包裝袋、盒上張貼二維條碼，能有效地進行產品宣傳和防偽，而且在沒有電腦網絡的時候可以便于手機用戶使用。

3.5數據同步性

本系統包含了清真牛羊從養殖到最后產品的整個數據，系統需滿足消費者在任意時刻、任意地點進行溯源查詢的需求，因此需要整個數據能及時的更新，并且能實現應用前端和后端服務器之間數據同步。本系統采用基socket通信的數據同步方法[12]。socket數據是通過“套接字”形式的字符流實現向網絡應答或發出請求，為了實現數據同步，通信雙方必須在約定的數據單元格式下進行數據的解釋和封裝。

4結語

本研究通過對EAN·UCC-128 碼、二維條形碼、RFID技術和GSM、CDMA技術等物聯網技術的探討，構建了全程清真牛羊肉質量溯源系統。消費者和監管部門可以通過網絡、短信、電話及具有二維碼掃描功能的智能手機等形式，對牛羊肉飼養及其產品生產、加工及銷售的各個關鍵點，進行全程質量和清真溯源。系統的設計將會解決牛羊養殖、屠宰和加工企業關鍵數據實時收集和發布難的問題，具有一定的創新性和實用價值。

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[12]李揚，耿昌宇，張麗芬. 基于Socket通訊模式下的跨平臺數據同步[J]. 北京理工大學學報，2002，22（1）：81-84.劉貴巧，王永霞，王建明，等. 4種食用菌中重金屬含量及食用安全評價[J]. 江蘇農業科學，2014，42（9）：268-270.endprint

2.6二維條形碼查詢系統

屠宰加工企業在牛羊肉產品包裝盒上粘貼有可防偽、信息量大的二維碼。在零售終端，老百姓可以現場使用具有二維碼掃描功能的智能手機追溯牛羊肉產品的質量信息和清真信息。一旦發現問題，可以及時、直接地向有關部門反映。

3全過程清真牛羊肉溯源系統運行的技術支持

3.1無線射頻識別（RFID）技術應用

RFID技術是一種無需接觸就能自動識別目標的技術，它的原理是通過射頻信號來識別目標并獲取其相關數據，它最大優點是能透過霧、冰、雪、塵垢和涂料等惡劣環境而閱讀標簽，且閱讀速度很快[5]。在牛羊養殖場，給每頭牛羊戴上RFID射頻電子標簽，RFID標志可記載牛羊的母本、購入時間和地點、養殖周期、喂養的飼草料、治療情況及防疫、檢疫、運輸和離場等環節的關鍵信息，通過RFID讀寫設備將數據匯總至中央服務器。在屠宰場通過手持設備讀取動物標簽，如果牲畜檢疫合格，將電子標簽的編碼轉換到產品標簽上，準予屠宰并將牛羊肉產品信息導入后臺數據庫。在加工分割的過程中，打印EAN/UCC-128追溯碼和二維碼標志粘貼在包裝物上，并將數據匯總到中央服務器。消費者在購買牛羊肉產品獲得追溯碼后，通過短信、網絡、電話可以追溯到本產品的關鍵信息。圖2為基于RFID技術的流程框架圖。

考慮數據庫的安全、通用性，選用甲骨文公司的oracle數據庫[6]。它的優點是擴展性強、可用性強、穩定性強和數據安全性強。

3.2牛羊肉活體編碼設計

根據中國農業部《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》要求，對禽畜的標識必須遵行一禽一標，并且編碼應具有唯一性。禽畜的編碼是由活體順序號、縣級行政區域代碼和禽畜活體種類代碼這15位數字組成（圖3）。第1位數字表示畜禽活體種類代碼；然后的6位數字表示養殖場所屬的縣（市）級行政區域的代碼，它們須遵循GB/T 2260—2007《中華人民共和國行政區劃代碼》[7]；剩下的8位數字表示同一行政區域內同一禽畜的順位號。

3.3牛羊肉溯源條碼設計

在本系統中，牛羊肉產品的追溯碼采用EAN·UCC-128條碼，使用須依據GB/T 15425—2002《EAN·UCC系統 128條碼》[8]標準中要求的應用標志符進行。

3.4牛羊肉防偽碼設計

一維條碼是由一組空、條及相應的字符組成。一維條碼工作原理是通過掃描，然后在系統的數據庫中獲取事先保存的與條碼相對應的信息，其缺點是僅能標志商品，而不能詳細的敘述商品，且依賴電腦數據庫，當在沒有系統數據庫或沒有網絡的地方，一維條碼就不適用，因此，本系統選用大容量、抗磨損和高密度的二維條形碼來防偽[9-11]。在牛羊屠宰加工后，在產品包裝袋、盒上張貼二維條碼，能有效地進行產品宣傳和防偽，而且在沒有電腦網絡的時候可以便于手機用戶使用。

3.5數據同步性

本系統包含了清真牛羊從養殖到最后產品的整個數據，系統需滿足消費者在任意時刻、任意地點進行溯源查詢的需求，因此需要整個數據能及時的更新，并且能實現應用前端和后端服務器之間數據同步。本系統采用基socket通信的數據同步方法[12]。socket數據是通過“套接字”形式的字符流實現向網絡應答或發出請求，為了實現數據同步，通信雙方必須在約定的數據單元格式下進行數據的解釋和封裝。

4結語

本研究通過對EAN·UCC-128 碼、二維條形碼、RFID技術和GSM、CDMA技術等物聯網技術的探討，構建了全程清真牛羊肉質量溯源系統。消費者和監管部門可以通過網絡、短信、電話及具有二維碼掃描功能的智能手機等形式，對牛羊肉飼養及其產品生產、加工及銷售的各個關鍵點，進行全程質量和清真溯源。系統的設計將會解決牛羊養殖、屠宰和加工企業關鍵數據實時收集和發布難的問題，具有一定的創新性和實用價值。

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