基于物聯網技術的生豬屠宰自動化監管系統

何玲+陳長喜

摘要：生豬屠宰的監管是保障豬肉質量安全的最后屏障，為提高監管效率、降低人為因素、增強監管透明度、應基層監管部門的迫切渴望，研究開發一種生豬屠宰自動化監管系統。本研究詳細分析了生豬屠宰監管的實際需求，針對需求提出了自動化監管的解決方案；從角色劃分角度，詳細論述了系統的功能結構；闡述了生豬屠宰監管的自動化流程，這是系統研究的重點。系統具有監管自動化和過程可追溯兩大特點，該系統的開發探索了物聯網技術在生豬屠宰監管領域的應用，改善了現有監管手段，提高了監管水平。

關鍵詞：生豬屠宰；自動化監管；物聯網；可追溯

中圖分類號： TP311.52

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）04-0390-04

中國是世界上最大的豬肉生產國和消費國，生豬出欄數占全球生豬出欄總量的50%[1]，豬肉是廣大群眾餐桌上主要的肉類食品，占全部肉類食品的70%[2]。因此，豬肉質量安全與人們群眾生活息息相關，不容忽視。抓住監管環節不放松，是保障豬肉安全的最有效手段，相關農業監管部門也為加強監管力度而不斷努力。生豬屠宰是豬肉進入市場前的最后環節，把好這最后一道關，可以杜絕各種問題豬肉流入市場。當前政府對屠宰場的監管方式主要是人工監督、抽檢的方式。監管手段單一，檢測技術落后，信息化水平偏低[3]，不能全面系統監管各個屠宰場（點）。相關部門也認識到生豬屠宰監管的重要性，但是研究內容多數停留在健全制度、落實責任等政策層面，從技術層面研究此問題的還不多見。現今蓬勃發展的物聯網技術能夠提供更高效監管技術手段，只有健全的法規制度結合高效的監管手段才能將豬肉安全的風險降到最低。應天津市西青區動物衛生監督所的實際需求，結合上級主管部門和消費者的信息應用需求，開發了本系統。系統以生豬屠宰自動化監管為核心功能，附帶相關信息管理、數據分析、預警、追溯功能。

1 調研生豬屠宰的監管需求

生豬從進入屠宰場直到出場售賣，中間要經過多個環節，各環節的監管任務說明如下。

1.1 生豬進場環節

核查生豬的一系列身份證明，確保生豬來源可靠。包括產地檢疫證明、動物質量安全檢測合格證明、生豬販運人備案信息[4]。

1.2 生豬待宰環節

生豬在待宰圈中要待宰觀察12 h以上，駐場獸醫在宰前2 h對豬進行宰前檢疫，出具《宰前檢疫合格證》，以證明可屠宰[5]。檢出病死豬將進行無害化處理。

1.3 生豬屠宰環節

生豬屠宰過程中需要進行多方面檢測，也叫屠宰同步檢疫。這些檢測包括頭踢檢測、體表檢測、內臟檢測、胴體檢測、三腺（腎上腺、甲狀腺、病變淋巴結）是否摘除、肉品品質檢測、瘦肉精及違禁藥品檢測[6]。

1.4 無害化處理環節

無害化處理主要包含病死豬的無害化處理和生豬屠宰產生廢棄物的無害化處理。如果屠宰廢棄物（主要是生豬三腺）的無害化處理監管不到位，廢棄物流入不法商販手中，是煉制地溝油的主要原料[7]，危害嚴重。

1.5 加標出證環節

在上述監管控制下，生產出的合格生豬要進行豬體灼印并打印出場合格證明，表示該豬可以售賣。

2 系統功能與流程設計

通過上述監管環節的分析，可以看出監管人員工作量繁重。一般情況下，一個駐場監管員要同時負責幾個小型屠宰場（點），導致駐場監管流于形式。開發自動化監管系統就是要將一系列的核查、判定、把關工作交給計算機完成，不僅節省了監管人力，也避免了徇私等人為因素的干擾。

2.1 系統核心功能

自動化監管系統的核心功能包括以下內容。

2.1.1 登記生豬信息，自動核查生豬來源 生豬販運人是豬供銷鏈上的一個參與者，其信息要備案到系統。當生豬進入屠宰場，系統首先要求錄入該批豬生豬販運人、產地檢疫證明、動物質量安全檢測合格證明、畜禽質量安全檢測合格證明，并留證明掃描件備查。系統根據備案信息自動核查生豬販運人是否有效，各種證明是否齊全。

2.1.2 自動傳輸、判斷各項檢測結果

2.1.2.1 3次測量生豬體質量 判斷生豬是否注水。第1次：生豬進入待宰圈，要經過一個狹窄通道（確保僅1頭豬通過），通道中設立電子地稱裝置，每頭豬通過時記錄其體質量和進入待宰圈時間，并自動傳輸給系統。第2次：生豬屠宰首先要掛豬到生產線，在生產線上設立電子掛稱裝置，記錄生豬宰前體質量和屠宰時間，自動傳輸給系統；2次記錄時間，即可由系統判斷，待宰時間是否滿足6 h。第3次：生豬屠宰完成即將進入冷庫排酸時，利用電子掛稱測量宰后體質量。3次稱量體質量，得到體質量差值，參照預設規范值，即可判斷該豬是否注水。

2.1.2.2 內臟輪廓識別 判斷生豬是否注水。在屠宰車間安裝攝像裝置，自動抓拍生豬開膛時內臟圖像，利用圖像識別技術判斷內臟是否膨大異常，光澤度異常，從而判定生豬是否注水。

2.1.2.3 尿樣檢測 判斷是否使用瘦肉精等違禁藥物。系統采用膠體金方法進行瘦肉精檢測，檢測儀器配有數據傳輸接口，直接將檢測結果傳輸到系統。

2.1.2.4 屠宰環節的其他檢測項目由人工識別 通過按鈕裝置將檢測結果（按下按鈕表示不合格）從檢驗室即時傳入系統，不得隨意更改。

2.1.3 無害化處理的自動監管 病害豬處理的自動監管。生豬屠宰的檢疫包括宰前檢疫和屠宰同步檢疫，檢疫環節發現病死豬，駐場監管員向系統錄入發現病死豬的耳標編號、豬異常情況、疾病名稱、處理方式、處理人、監管人。該記錄要上報政府監管部門，不僅用作無害化處理的監督，也作為生豬疫情預警的基礎數據。

屠宰廢棄物處理的自動監管。屠宰中產生的有害廢棄物主要指生豬三腺。在生豬屠宰流水線上，屠宰員工割下豬腺體、淋巴，拋棄在廢棄物傳送帶的托盤上，自動傳送到無害化處理間，屠宰結束后對全部廢棄物稱重，稱得質量傳入系統，與系統按照屠宰數量預估的質量對比，如果不在合理范圍內，記錄告警信息。

2.1.4 自動打印合格證明 生豬屠宰完畢，即將出場，系統首先核查各項檢測是否合格，如合格系統自動打印該豬合格證，否則該豬無法獲得出場合格證。

2.1.5 登記責任人信息，方便追溯 生豬進場、待宰、屠宰、檢驗、復檢、入庫排酸、無害化處理、售賣各環節都有相應操作員工和駐場監管員，為落實責任，實現追溯機制，責任人信息也要錄入系統。

2.2 核心功能的實現流程

屠宰監管的自動化是本系統的核心功能。由于生豬屠宰是流水作業，自動監管功能必須依照生豬屠宰的流程設計，本系統的重點和難點就在于設計一套合理監管流程，通過電子設備將監管數據采集到計算機。自動化監管的流程見圖1。

2.3 系統輔助功能

為了配合實現上述核心功能，并使系統更好地服務于消費者、屠宰企業及各級政府監管部門，也為了更深入地挖掘、利用系統采集來的數據，系統提供了其他相關功能。

2.3.1 為消費者提供追溯功能 系統記錄了每頭生豬的各個經手人信息，從生豬養殖人、生豬販運人、運輸車輛、屠宰場、檢疫人、直到豬肉商販。屠宰場內各生產環節的數據是最詳實的，包括生豬進場時間、宰殺時間、入庫（排酸）時間、出庫時間、進場體質量、宰前體質量、宰后體質量、售賣體質量、屠宰員工、檢測員工、監管員、各項檢查結果、各項檢疫檢驗證明、出場合格證明等都有據可查。每頭生豬出場時，系統為其打印一個唯一的二維碼標簽。掃描該二維碼，可以獲得該頭生豬的上述信息[8]。雖然購買生豬的一般是豬肉商販，而不是終端消費者，但此標簽可以通過張貼在零售點、或印刷到豬肉產品包裝等方式傳播給終端消費者。由于二維碼信息中有日期信息，每張二維碼標簽都不是長期有效的，因此造假、仿印是毫無意義的。

2.3.2 為屠宰場提供生豬采購、銷售客戶信息管理功能 系統記錄了天津市所有生豬販運人信息，養殖場信息以及豬肉商販信息。根據屠宰場的權限設置，其管理員可以查看到與自己有往來關系的生豬供、銷環節的客戶信息。系統還提供了這些客戶的生豬供、銷數量統計功能，方便企業進行客戶關系管理。

2.3.3 為監管部門提供全面的信息備案與核查功能 （1）以生豬屠宰環節為中心，系統備案了所有與之關聯的前序、后序的參與者。具體包括生豬養殖場（戶）、生豬販運人、運輸車輛、屠宰場（點）、政府監管部門、豬肉商販。（2）系統備案了生豬屠宰環節中所需證明文件的信息和原件掃描文件。包括產地檢疫證明、動物檢疫合格證明、畜禽產品質量安全檢測合格證明、宰前檢疫合格證明、出場合格證明。（3）系統提供了按地域、時間、名稱、編號等不同條件檢索上述備案的功能，提高核查效率。

2.3.4 為監管部門提供預警功能 系統建立了告警制度，當系統監測到注水豬、無害化處理不合規范、屠宰檢驗缺失、屠

宰流程不規范、進場生豬手續不全等問題就會自動將該屠宰場列入告警名單，并說明原因。告警制度為政府監管提供了警示作用。政府監管部門對列入告警名單的屠宰場進一步核查，確認存在違法、違規行為，則依照有關規定進行處罰、整改。并將該屠宰場記入系統黑名單，并記錄其違規行為。

各屠宰場駐場監管員每日要向系統錄入發現病死豬的詳細信息。系統匯總每日發現病死豬情況，當數量超過監管部門預設的閾值，則發出預警信息。

2.3.5 為各級政府部門提供統計分析功能 該系統管理生豬屠宰的過程記錄了大量數據，對其進行數據統計、分析、挖掘，可以為政府部門提供決策支持[9]。系統提供了全市各區（縣） 的年、季、月、日生豬屠宰量統計及對比；屠宰場違規次數統計；每日病死豬數量、疾病統計；病死豬占總生豬屠宰量的比率；生豬產地統計分析；豬肉售賣去向統計。

3 系統的結構設計

3.1 基于角色劃分的系統結構

系統的參與者包括3類：第1類是基礎數據提供、維護者，具體包括系統管理員、屠宰場管理員、政府部門管理員；第2類是業務數據提供者，具體包括屠宰員工、駐場監管員；第3類是數據使用者，他們是各級政府監管責任人和生豬消費者。系統通過角色管理和權限管理，使這些用戶在同一平臺上各司其職，具體功能模塊劃分見圖2。

3.2 系統的技術架構

系統采用ASP.NET技術搭建的信息化平臺，采用C#語言編寫了業務層自動控制程序，采用SQL Server數據庫管理系統管理系統數據。系統運用RFID技術識別生豬個體、檢驗標本、屠宰員工、購豬商販和駐場監管員。系統運用二維條碼技術存儲追溯信息，消費者無需上網，只要通過手機掃描二維條碼即可獲得該生豬的屠宰檔案。系統運用圖像識別技術，輔助識別注水生豬。系統在屠宰車間、檢測間加裝按鈕裝置，使人工的檢測結果能即時傳入系統。系統充分利用了操作環節獲取的數據，運用了有效統計、分析技術，以報表、圖表形式向決策者提供決策依據。

4 結論

隨著物聯網技術的蓬勃發展，監管自動化越來越廣泛地應用到社會各個領域。受經濟條件的制約，目前其在農業領域的應用還剛剛起步。本系統實現了生豬屠宰的自動化監管，節省了監管人力，提高了監管效力，帶來了顯著的社會和經濟效益。

參考文獻：

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