基于RFID技術的肉制食品溯源系統設計

南　楠

(三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000)

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基于RFID技術的肉制食品溯源系統設計

南楠

(三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000)

摘要：安全的肉制食品是確保人類身體健康的重要因素之一，動物的疫病直接影響肉制食品的安全衛生。將RFID技術引入到肉制食品的溯源過程中，可從根源上有效控制疫病的發生、傳播和擴散，切斷疫病傳播途徑。文章闡述了RFID技術的特點，分析了目前食品追溯中存在的問題，提出了一個完整的肉制食品安全追溯系統結構，可從根源上實現對肉制食品的精確監控作用，對于食品安全監督具有重要意義。

關鍵詞：食品安全；RFID技術；肉制食品；物聯網

食品的安全問題一直是人們關注的熱點問題，特別是肉制食品的安全更是突出，很多疫病疫情的發生都離不開飲食肉制食品，如SARS、禽流感等。目前肉制食品不安全因素主要是化學性和生物性污染，養殖場飼料供給、屠宰加工過程、物流運輸中都會出現污染使食品變質。要有效控制疫病的發生，確保人們身體健康和生命安全，就需要從源頭控制監管，及時徹底切斷疫病的傳播途徑[1]。

文中研究了現有的食品溯源系統，提出將RFID技術應用到肉制食品的整個生產銷售過程中，將采集數據通過網絡建立連接進行信息的交換和通訊，實現智能化識別、跟蹤、定位和監控管理，將肉制食品的生產、加工、運輸、流通、零售各個環節的溯源信息進行標識、登記、監管和預防分析，實現有效的肉制食品安全監督體系[2]。

1追溯系統實現關鍵技術

可追溯性一般定義為兩個方面的內容：跟蹤和追溯。跟蹤的主要作用是指針對特定檢測對象從供應鏈上游至下游跟蹤其運動軌跡；追溯主要指通過查詢標簽數據來回溯檢測對象的來源、用途和位置的能力，具體表述如圖1所示。

圖1肉制食品溯源示意圖

用于追溯系統的常見技術包括RFID技術、二維碼技術、動物耳標編碼技術。

1.1RFID技術

RFID(射頻識別技術)是一種通過電磁信號自動識別監測對象并獲取數據的電子通信技術。具有只讀和讀寫兩種工作模式，可接觸或無需接觸即可獲得數據，同時對移動物體的監測具有良好的效果。一般的RFID系統包括三部分：電子標簽、天線、讀寫器。電子標簽是RFID系統的數據載體，可存儲識別對象的相關信息，具有可重復讀寫、使用壽命長、不易仿制等特點。根據自身是否帶有電源一般分為無源、有源、半無源三類。對比其使用范圍和自身價格目前使用較多的為無源和半無源式。讀寫器主要是讀取標簽內數據或通過天線向標簽發送信號。[3]

RFID基本工作原理是當標簽進入讀寫器工作范圍內，接收到讀寫器發出信號，發送存儲在芯片內的數據信息，讀寫器解碼后將信息發送至后臺數據庫系統保存，應用程序調用數據分析處理。

1.2二維碼技術

傳統的條形碼采用一維碼技術，數據結構簡單，不可重復使用，且不具有防偽性。隨著信息技術發展，二維碼技術產生了，利用不會重復的幾何圖形排列方式，在縱橫兩個方向上分別用黑白相間的數據符號記錄信息[4]。增加了存儲容量，同時具有密度高、防偽性好、抗磨損、易使用等特點。一般可配合RFID技術一起使用，達到多形式、全方位的跟蹤追溯作用。

1.3動物耳標編碼技術

畜禽在進行喂養過程中，為了實現后期的追溯性，對每一個動物都采用一種同一的編碼形式—電子耳標編碼，該技術保存了畜禽養殖過程中的所有信息。代碼唯一且固定，采用國家農業部的統一標準進行編碼，由64位序號組成，包括控制代碼、國家代碼和動物代碼三部分，用于識別不同種類的動物個體，是利用信息化技術有效管理動物的重要基礎標準。[5]

2RFID技術應用于肉制食品安全的優勢

RFID技術是一種通過非接觸式自動讀取、寫入加密在肉制食品外包裝上標簽內數據的現代電子信息技術，對肉制食品從育種、飼料、喂養、屠宰、加工、物流、倉儲、銷售全過程可實現實時監控，保證肉制食品跟蹤和溯源的完整性。與傳統條形碼相比,RFID標簽讀取快速,可讀取移動對象數據,極大減輕工作人員勞動強度,節省時間。同時RFID標簽不受惡劣環境影響，抗磨損，可讀可寫，重復利用，使用最高年限可達20年以上，具有較好的防偽性能，綜合成本低。[6]

采用RFID技術可以降低肉制食品的安全問題，整個監管過程是透明可追溯的，消費者隨時都能掌握食品的完整流向，使消費者能夠放心購買。追溯常選擇超市-代理商-供應商-運輸商-加工廠-養殖場的逆追蹤方式，如消費者購買肉制食品出現安全問題，可以層層追溯，快速查找到造成質量問題的原因。同時采用RFID技術對于提高肉制食品生產質量、流通控制、消費安全都具有重要意義。

3肉制食品溯源系統

文中采用RFID技術與物聯網識別技術結合，實現肉制食品從養殖場、屠宰場、加工廠、物流到銷售的各個環節中對象的識別、定位和查詢，完成對肉制食品生產全過程關鍵信息的采集和管理，保障肉制食品的安全追溯、問題產品的及時召回，實現精準全程的可追溯管理方式。

3.1需求分析

圖2系統整體需求結構圖

要建立有效的肉制食品溯源系統，必須熟悉肉制食品制作的詳細流程。目前肉制食品的銷售過程和管理模式較為復雜多樣，但總體而言包括養殖、屠宰生產、銷售、購買和監督這五個主要環節，每個環節的功能需求分析不一樣。畜禽在養殖場經過飼養，輸送到屠宰生產廠加工成半成品，銷售給經銷商，消費者從經銷商處購買肉制食品，整個過程中追溯系統通過對RFID標簽中信息進行讀取完成監督作用。追溯的主要信息是養殖、屠宰加工和銷售三個方面的數據。系統的需求結構圖如圖2所示。

3.2系統總體設計

RFID肉制食品溯源系統基本設計思路是，通過RFID自動識別肉制食品繁育、飼養、屠宰、加工、運輸、倉儲、零售等信息并以一定格式存取，通過通信網絡及后臺數據庫形成有效的肉制食品供應信息鏈。系統總體由電子標簽、讀寫器、傳感器、食品安全數據庫、管理應用系統和相應的通信網絡組成，實現繁育管理、飼料管理、獸藥檢測管理、屠宰管理、物流與倉儲管理等功能。在肉制食品上嵌入RFID電子標簽，通過通信網絡向食品安全數據庫中寫入能夠記錄食品質量的各種信息，如養殖物產地、飼料來源與成分、養殖期長度、疫病疫情、屠宰與加工流程、保質期等。在物流和倉儲環節中，物流供應商通過RFID讀寫器自動讀取電子標簽數據，并通過傳感器檢測，如溫度、濕度、透光度等參數，并實時寫入后臺數據庫，實現完整的追溯系統[7]。系統總體設計結構圖如圖3所示。

圖3溯源系統整體結構圖

3.2.1系統硬件設計

整個系統實現中不同的場所涉及硬件各不相同，主要涉及的場地包括養殖場、屠宰加工廠、物流倉儲和銷售場所。養殖場涉及硬件為RFID畜禽耳標、讀寫器；屠宰加工廠涉及硬件包括RFID標簽、RFID標簽讀寫器、RFID耳標讀寫器、電腦一臺，二維碼掃描器；物流倉儲中涉及硬件為RFID標簽、讀寫器、無線傳感器；銷售場所硬件主要是條碼掃描槍、觸摸屏、打印機。

3.2.2系統軟件設計

系統軟件涉及主要是整個系統包含幾個子系統，每個子系統實現不同功能，具體如下圖4所示。

圖4系統軟件設計結構圖

3.2.3系統數據庫設計

為了系統后期具有可拓展性，系統設計時在養殖場、屠宰加工廠和銷售環節分別建立數據庫，每個子系統相互獨立，但又相互聯系。數據庫選擇SQL SERVER2005，可完成中小型企業數據管理的不同需求，也易于后期管理和擴展。

養殖場數據庫信息表包含養殖、防疫和售出三部分信息，數據庫表設計包含五個表，這五個表之間的相互關系如圖5所示。

圖5養殖場數據庫表間關系圖

屠宰加工廠數據庫設計由畜禽入欄、分類待宰、生產包裝和出庫四部分信息組成。數據庫表設計包含七個表，分別為養殖場信息、屠宰加工場信息、加工信息、畜禽入欄信息、入欄信息詳情、防疫檢驗信息和出庫信息，相互關系如圖6所示。

圖6屠宰加工數據庫表間關系圖

銷售數據庫信息由綁帶條碼、分隔條碼、追溯信息三部分信息組成。數據庫表設計包含五個表，表之間的依賴關系如圖7所示。

圖7銷售數據庫表間關系圖

4結語

肉制食品安全問題是確保人們健康、穩定生活的重要基礎，在我國對此類的規范和研究仍處于初級階段。現通過研究追溯系統的基本原理與實現的關鍵技術，同時結合肉制食品溯源系統的基本需求，構建了肉制食品溯源系統，主要采用RFID技術可有效避免人為數據的仿造，并對整個系統進行了測試，結果表明該系統具有良好的使用效果。為消費者的人身健康和食品疫病的預防提供有力的保障機制。

參考文獻：

[1] 姚樂，姚煒.RFID技術在食品安全管理中的應用研究[J].江蘇調味副食品，2010,12.

[2] 李珊，朱禮龍.供應鏈視角下的食品安全問題研究[J].安徽科技學院學報，2015,11.

[3] 張鷙程.基于RFID技術的豬肉食品安全追溯系統研究[D].太原：中北大學，2014,04：25-35.

[4] 王嬌，鄂旭.面向食品安全的無線射頻識別(RFID)技術研究[J].電子技術與軟件工程，2015,01.

[5] 趙曉琳，熊元亮.淺析RFID技術在食品冷鏈中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014,08.

[6] 竇業偉.基于RFID中間件的食品追溯系統的研究和實現[D].上海：上海師范大學，2012,03:45-56.

[7] 興安.基于RFID技術的豬肉安全追溯系統的設計與實現[D].北京：北京工業大學，2011,12:60-65.

收稿日期:2016-04-22

作者簡介：南楠(1981-)，女，河南洛陽人，講師，碩士，研究方向：計算機應用，物聯網。

doi:10.19369/j.cnki.2095-9737.2016.08.001

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：2095-9737(2016)08-0001-03