基于EPCGlobal網絡的陜北白絨山羊溯源系統的設計

劉漢燁，方勇

（1.榆林學院 信息工程學院，陜西　榆林　719000；2.西北農林科技大學 信息工程學院，陜西 楊凌　712100）

基于EPCGlobal網絡的陜北白絨山羊溯源系統的設計

劉漢燁1，方勇2

（1.榆林學院 信息工程學院，陜西榆林719000；2.西北農林科技大學 信息工程學院，陜西 楊凌712100）

結合EPC物聯網技術和無線傳感器網絡，本文提出了陜北白絨山羊的溯源管理系統的設計方案。根據白絨山羊的供應鏈的特點，設計了溯源系統編碼體系，并給出了溯源系統中各環節溯源個體的編碼關聯方法。設計了溯源系統的整體架構、各子系統的功能結構模型。最后使用Plant Simulation軟件對溯源系統進行了模擬驗證，實驗顯示結果該設計方案能有效提升供應鏈中羊肉跟蹤和溯源效率。

白絨山羊；EPCGlobal；溯源；溯源編碼關聯

隨著改革開放的進行，人民生活水平的提高，人民的消費意識越來越強，對優質、安全放心的食品的需求不斷增加。但是，近些年來，一年食品安全事故的出現，引發了人們對農產品安全的擔憂。而實行食品溯源制度是增強民眾信心和解決食品安全保障的有效手段。

食品質量安全可溯源制度最早出現在歐洲，最早在英國被應用于瘋牛病的檢測。從2001開始，歐盟先后頒布了《食品安全白皮書》和178/2002號法令，從法律上規定了食品及相關產品可追溯性額強制要求。2004年5月，美國頒布了《食品安全追蹤條例》，規定要求對食品供應鏈各環節都要實行全程記錄。2011年，美國國會通過了《食品和藥品管理局食品安全現代化法》，該法律進一步推進了美國食品溯源的信息化進程。相比發達國家，我國在溯源管理制度建設及追溯系統技術研究等方面起步較晚。2010年，開始在天津實施豬肉質量追溯系統，并在同期相關領域研究人員對農產品可追溯體系展開了研究［1］。

陜北白絨山羊是在陜北特定的自然條件下，經過30多年的培育形成的絨肉兼用型山羊新品種。由于陜北地區特殊的植被，陜北白絨山羊羊肉具有肉質細嫩、高脂肪、低蛋白、無膻味、香味濃烈等特點，也已成為了陜北地區非常有特色產品。2010年12月，由國家質量監督檢疫總局核準，“橫山羊肉”成為了國家地理標志保護產品，進一步提高了產品市場競爭力。目前，“橫山羊肉”已形成多個具有一定影響力的地方品牌。但是，部分商家為了取得更大的經濟效益，低成本購入外地羊肉冒充陜北本地羊肉，不經檢驗私自屠宰，病羊死羊肉品進入市場，對陜北羊肉地方品牌帶來了很大的負面影響。而對羊肉實施溯源管理是解決這一問題的唯一辦法。另外，歐盟委員會決議規定，從2015年1月1日起，凡是在歐盟市場上銷售的食品必須具有可追溯性，這美國和日本等發達國家也有類似的規定。陜北羊肉要實現羊肉出口，沖破貿易壁壘，必須對羊肉實現全產業鏈溯源管理［2-3］。

為了保證售出的羊肉的新鮮度，必須對羊肉生產過程、存儲以及運輸過程中的環境參數進行監控，比如溫度、濕度等本文采用RFID和WSN網絡技術對羊肉生產、運輸及銷售各個環境進行監控，并在陜西省白絨山羊研究中心部署追溯系統，同時對供應鏈系統進行模擬，驗證方案效果。

1　白絨山羊供應鏈分析

本著提高供應鏈效率、保證羊肉新鮮度等原則，白絨山羊供應鏈總體上可以劃分為白絨山羊養殖場、羊屠宰場、冷庫存儲及終端零售企業4大環節。羊肉經屠宰場屠宰后，經冷庫短暫存儲，直接進入銷售環節。羊肉從屠宰場到冷庫，從冷庫到銷售商全程使用冷藏車運輸，冷藏車安裝了溫度、濕度傳感器監測網絡全程跟蹤運輸車輛車內溫度、濕度狀態，相關信息實時傳送到了追溯平臺。使用顧客從最終銷售小票上可以通過手機直接掃描二維碼獲取羊肉從養殖、屠宰、冷庫存儲、運輸等各個環節的信息。

養殖場環節。養殖場環節是整個供應鏈中最基礎的一個環節，具體包括小羊個體標識、飼養、出欄活體檢驗等階段。其中飼養階段有包括喂養、免疫等子環節，同時需要定期監測飼料信息、飲水信息、環境消毒物等信息。成羊出欄前需要進行活體檢驗，檢驗不合格的活羊不能進入屠宰階段。

屠宰場環節。屠宰場環節由宰前檢驗、開膛去內臟、沖洗、分割、包裝冷藏等階段組成。羊肉胴體被按部位進行分割，然后進行包裝，裝箱。羊肉包裝袋和包裝箱都附上了帶有追溯信息的標簽。

冷庫環節。山羊屠宰完成后需要進入冷庫環節進行存儲，為了保證冷凍肉的新鮮度，冷庫內需組溫度、濕度冷庫監控系統，最大程度上保證肉品質量。

銷售商環節。銷售商環節是整個白絨山羊供應鏈中最后一個環節。銷售終端從包裝袋標簽中掃描溯源信息后，加入銷售單位，銷售日期，銷售價格等信息，并生成二維碼。RFID打印機將帶有溯源碼和溯源二維碼的產品銷售小票打印。

2　追溯系統編碼體系方案設計

2.1活羊個體唯一性標識

對活羊個體唯一性編碼標識，參考《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》（農業部令第67號）相關規定。該編碼在結構上由3部分組成：1位數字的畜禽種類代碼、6位數字的縣級行政區域代碼以及9位數字的標識順序號［1］。

縣級行政區域代碼遵循國標GB/T 10114-2003。縣級以下行政區劃代碼編制規則。標識序列號采用10位數字表示，出生年（2位）+月（2位）+日（2位）+出生序號（4位）的方式編碼，如編碼1301010001代表2013年1月1日出生的第一只羊。檢驗檢疫結果標識羊出欄前的檢疫檢疫結果（00未檢疫、01合格、10不合格、11其他）。

2.2屠宰后羊胴體分體標識

活羊進入屠宰場后，需要經過預檢、刺殺放血、割頭蹄、剝皮、分離內臟等一系列的操作。為了為后續羊胴體分割提供溯源依據，需要對羊胴體進行唯一性標識。羊胴體標識選用支持支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標簽作為載體。

其中羊胴體標識碼中使用了壓縮的活羊個體唯一性標識碼。羊胴體標識碼采用10位數字組成，前8位采用壓縮的活羊個體唯一性標識碼，如活羊個體標識碼為1301010001，壓縮后位（13）01010001，后兩位中第9位代表屠宰場流水線號碼，第10位代表分體標識（若胴體為二分體，則分別為0和1來標識分體）。檢驗檢疫結果標識活羊宰后檢驗檢疫結果。

2.3羊肉產品包裝標識

羊酮體經清洗完成后，經流水線進入羊肉產品包裝車間進行產品分割，分割完成后需對產品包裝進行標識，以形成溯源碼。羊酮體經清洗完成后，經流水線進入羊肉產品包裝車間進行產品分割，分割完成后需對產品包裝進行標識，以形成溯源碼。

2.4產品包裝箱標識

羊肉產品包裝完成后，若干個小包裝裝箱包裝。包裝箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標簽作為載體。羊肉產品包裝完成后，若干個小包裝裝箱包裝。包裝箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標簽作為載體。

2.5關聯關系設計

食品溯源管理系統設計的根本目的是能夠實現產品的追本溯源。我們不僅應該知道供應鏈上各個階段產品的基本信息，更應該能夠確保當產品出現問題時，能夠追溯到產品的源頭，從而確保食品安全。

在本文所設計的溯源管理系統中，整個溯源系統分為了活羊個體、羊肉胴體、產品分割并包裝、包裝箱包裝等4個標識階段。各階段間的關聯關系如圖1所示。

圖1　追溯系統各階段關聯關系圖Fig.1　Traceability system association relationship

在圖1所示的追溯系統各階段關聯關系中，活羊個體標識與羊胴體標識階段使用壓縮的活羊個體標識碼相關聯；羊胴體標識與產品小包裝之間使用羊胴體標識碼相關聯；包裝箱標識碼和產品小包裝階段使用產品溯源碼相關聯。

3　追溯系統設計

3.1供應鏈溯源控制點分

白絨山羊整個供應鏈包含養殖、屠宰、冷庫存儲及銷售商銷售等4個環節。為了實現溯源管理系統各供應鏈關鍵信息的自動記錄，需要分析和確定供應鏈上關鍵信息的溯源控制點。

養殖環節。養殖環節的溯源控制點包括小羊出生、成羊出圈前檢疫，裝車進入屠宰場等環節。

屠宰環節。屠宰環節的溯源控制點包括待宰山羊接收、宰前檢疫、酮體二分體、羊肉產品包裝、包裝袋裝箱、包裝箱入冷庫前裝車。

冷庫環節。冷庫環節的溯源控制點包括包裝箱接收、包裝箱發往銷售商前裝車。

銷售商環節。銷售商環節包括包裝箱接收、包裝箱拆包、銷售等環節。

3.2追溯系統整體架構

白絨山羊溯源系統從整體上由3大部分組成。溯源系統信息采集系統，溯源信息處理及存儲系統以及溯源信息查詢系統。溯源系統整體架構圖［4-6］見圖2。

圖2　溯源系統軟件架構圖Fig.2　Traceability system software architecture

溯源系統信息采集系統主要負責溯源信息的采集。養殖、屠宰、銷售等環節的溯源信息的采集由手持式或固定式閱讀器負責采集。冷庫環節和冷藏運輸車內溫度、濕度監控由溫度濕度無線傳感負責采集，采集后的信息通過無線傳感器網絡網關傳送到后臺數據庫。

溯源信息處理及存儲系統由兩大部分組成。一部分是EPC事件的存儲。另一部分是溫度和濕度信息的處理和存儲。溯源信息存儲前都經過中間件軟件的處理和過濾。

普通用戶可以通過溯源終端輸入溯源碼查詢溯源信息。溯源信息的查詢通過溯源系統的查詢接口實現。

3.3追溯系統功能結構設計

根據白絨山羊供應鏈特點以及系統溯源要求，追溯系統從整體上劃分為養殖管理子系統、屠宰管理子系統、物流管理子系統、冷庫管理子系統及銷售管理子系統。每個子系統都有對應的EPC IS服務器和ONS系統部署。用戶終端統一經根ONS查詢。系統功能結構圖見圖3。

圖3　溯源系統功能結構圖Fig.3　Traceability system functional architecture

養殖管理子系統。養殖管理系統主要負責白絨山羊養殖各階段進行綜合管理。具體功能包括標簽管理、羊場管理、飼料管理、獸藥疫苗管理、疾病防治以及統計分析模塊。

屠宰管理子系統。屠宰管理系統主要對屠宰企業屠宰信息進行綜合管理。具體功能包括活羊轉入信息、宰前檢疫信息、胴體標簽管理、羊肉產品轉出信息管理。

物流管理子系統。物流管理子系統主要負責羊肉產品冷藏運輸車輛綜合管理。具體功能包括冷藏運輸車信息登記、冷藏車車內產品管理、冷藏車車內溫度濕度管理、冷藏車運輸GPS信息管理。

冷庫管理子系統。冷庫管理子系統主要負責冷庫信息綜合管理。具體功能包括羊肉產品出入庫管理、冷庫溫濕度信息管理。

銷售管理子系統。銷售管理子系統主要負責產品銷售。具體功能包括產品庫存管理、產品銷售、產品信息查詢打印等子功能。

4　溯源系統模擬驗證

溯源系統涉及養殖、屠宰、物流、管理等多個環節，驗證系統需要養殖場、屠宰場、物流等企業相互協調配合，實際部署驗證難度大。為了驗證本設計方案的有效性，本文采用了一種模擬驗證方案，具體實施方法為，使用Plant Simulation軟件完成溯源系統供應鏈建模，使用開源軟件FOSSTRAK作為EPCIS事件服務器，關鍵點事件產生使用軟件模擬產生。

5　結　論

溯源系統模擬運行結果表明，溯源編碼方案能夠實現溯源各階段產品的編碼深度關聯，能夠有效保證產品的追蹤和回溯。系統整體架構大量使用開源軟件，能夠有效降低系統部署成本，應用前景廣闊。

［1］羅衛強.東莞市生豬質量安全追溯關鍵技術研究及集成應用［D］.南京:南京農業大學，2013.

［2］閆昱，屈雷.陜北白絨山羊產業發展現狀和策略研究［J］.榆林學院學報，2008，18（2）:10-15.

［3］薛瑞，朱海，王托平，等.橫山羊肉的品質特征與歷史淵源［J］.中國畜禽種業，2010:63-66.

［4］謝夢.基于Android系統的葡萄生產過程溯源系統研究［D］.杭州:浙江大學，2013.

［5］Alfredo Parreo-Marchante，Alejandro Alvarez-Melcon，Mira Trebar.Piero Filippin.Advanced traceability system in aquaculture supply chain［J］.Journal of Food Engineering，2014:99-109.

［6］I-Hsuan Hong，Jr-Fong Dang，Yi-Hsuan Tsai etc.An RFID application in the food supply chain:A case study of convenience stores in Taiwan［J］.Journal of Food Engineering 106: 119-126.

The design of shanbei cashmere goat traceability system based on EPCGlobal

LIU Han-ye1，FANG Yong2
（1.Information Engineering College，Yulin University，Yulin 719000，China；2.Information Engineering College，North West Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China）

Combined the EPCGlobal technology and the WSN network，The paper presents a traceability system architecture for shanbei cashmere goats.Based on the feature of the cashmere supply chain，designed the coding system for the traceability system，and given the coding links for the traceability individuals in the supply chains.Design the overall architecture of the traceability system and functional modules for the subsystems.At last verified the traceability system through simulation with the Plant Simulation software，the results showed that the plans can improve the traceability efficiency effectively.

cashmere goats；EPCGlobal；traceability；traceability coding relationship

TN015

A

1674－6236（2016）05-0016-03

2015-04-29稿件編號：201504310

陜西省教育廳科學研究計劃項目（12JK0932）

劉漢燁（1982—），男，陜西榆林人，碩士，講師。研究方向：農業信息化技術。