基于RFID技術的肉制品質量安全管理系統設計①

任娟娟 仝丹娜 朱鑫彥

(陜西工業職業技術學院 陜西咸陽 712000)

我國是世界上人口最多的國家，而在我國國民日常飲食結構中，肉產品占有較大的比例，因此我國擁有著十分巨大的肉產品消費市場[1]。伴隨著我國經濟近年來不斷發展騰飛，人民生活水平日益提高，對食品安全的要求也與日俱增[2]。對于肉產品質量安全管理工作而言，由于從肉產品生產到消費購買的過程中需要經歷生產、加工、運輸以及銷售等諸多環節，涉及農業、衛生、質監等多個政府行政管理部門，因此具有較大的難度[3]。在此背景下，研究一種能夠對肉產品的生產、加工、運輸以及銷售等整個過程進行有效監管的系統，無疑能夠保障肉產品的質量安全，具有可觀的社會與經濟價值。對于肉產品質量安全管理系統的設計工作而言，其難點在于如何對肉產品的生產、加工、運輸以及銷售等各環節相關信息進行有效采集、傳輸以及管理[4]。針對這一問題，筆者提出一種基于RFID技術的肉產品質量安全管理系統設計方案。

1 RFID技術概述

RFID即射頻識別，是一種興起于20世紀末的非接觸式自動識別技術，不需人工操作就能夠在各種環境下實現識別工作[5]。

RFID技術的原理是將數據信息以編碼方案的形式寫入電子標簽內，讀寫器利用電磁耦合或者感應耦合原理自動識別標識對象的電子標簽，并讀取電子標簽數據信息[6]。RFID系統的基本組成如圖1。

圖1 RFID系統的基本組成

如圖1所示，RFID系統由電子標簽、讀寫器以及應用系統構成。讀寫器通過天線發出射頻信號；當電子標簽進入識別范圍后，向讀寫器傳輸自身存儲的數據信息；讀寫器接收到數據信息后對其進行解碼處理，然后將經過解碼的數據信息傳輸至應用系統；應用系統對數據信息進行處理[7]。

2 系統需求分析(可增加各個環節對系統的功能需求)

肉產品質量安全管理工作需要對肉產品從生產到銷售的整個供應鏈進行有效監管，因此必須對該供應鏈的各主要環節及參與者進行研究分析。就目前來看，我國的肉產品供應鏈一般如圖2所示。

圖2 肉產品供應鏈

從圖2可以發現，目前我國肉產品供應鏈可劃分為畜禽飼養、屠宰加工、物流配送以及肉產品銷售等主要環節，各環節參與者分別為畜禽養殖場、屠宰加工廠、物流運輸企業以及肉產品銷售終端[8]。

據上述分析，可以確定本文所設計的肉產品質量安全管理系統的用戶范圍。具體包括畜禽養殖場、屠宰場等各環節參與者；農業、衛生、質監等相關政府監管部門[9]。

3 基于RFID的肉制品質量安全管理系統設計

3.1 系統應用框架設計

基于RFID技術進行肉產品質量安全管理系統的具體設計，其應用框架設計采用4層結構，具體如圖3所示。

圖3 肉產品質量安全管理系統應用框架

根據圖3所示的系統應用框架可以看到，在本安全管理系統中，包括了物理環境層、數據采集層、數據集成層及應用層[10]。

(1)物理環境層。該層包括了肉制品質量安全管理系統的全部硬件設備，如計算機、服務器、傳感器、讀寫器等[11]。

(2)數據采集層。該層主要負責利用RFID技術對整個肉制品供應鏈的所有相關信息進行采集，并將采集到的信息數據寫入電子標簽[12]。

(3)數據集成層。該層由RFID中間件、集成平臺以及信息系統等構成，主要負責通過讀寫器讀取肉產品電子標簽中的數據信息，對數據信息進行處理，并且將經過處理的數據信息傳輸至應用層[13]。

(4)應用層。該層為面向用戶的系統操作界面，以此實現用戶對肉制品質量安全管理系統各項功能的操作[14]。

3.2 具體監控流程設計

肉制品供應鏈包含多個環節，為保障各環節相關信息的透明、公開，肉制品質量安全管理系統必須及時地采集相關信息[15]。基于上述要求，本文對肉制品質量安全管理系統的業務監控流程進行設計，如圖4所示。

畜禽生產飼養環節需要為每一只活體畜禽配置耳標、腳環等標簽，采集畜禽活體成長信息以及飼料、藥品等相關信息并建立檔案，同時將信息數據上傳至肉制品質量安全管理系統的數據庫中；屠宰加工環節需要采集畜禽屠宰加工信息、屠宰許可證以及肉制品的檢疫結果，并且將信息數據上傳至肉制品質量安全管理系統的數據庫中；物流運輸環節需要采集肉制品批次、配送運輸時間、始發地與目的地、運輸環境及要求等相關信息數據，并上傳至肉制品質量安全管理系統的數據庫中；終端銷售環節需要集成整合所有環節的數據信息，為肉制品配置全球統一標準的編碼，同時將信息數據上傳至肉制品質量安全管理系統的數據庫中；檢驗檢疫部門需要及時接收并監督核查上述各環節所采集上傳的數據信息，在完成肉制品質量安全檢驗后發送相應的檢驗信息，并將信息上傳至到肉產品質量安全管理系統的數據庫中。

圖4 系統業務流程

3.3 系統功能模塊設計

在上述系統流程設計的基礎上，本文對肉制品質量安全管理系統各主要功能模塊進行設計(圖5)。

圖5 肉制品質量安全管理系統功能模塊

如圖5所示，本文所設計的肉制品質量安全管理系統由應用服務平臺、公共信息服務平臺以及數據庫等3個子系統構成，各子系統中又分別包含了相應的功能模塊。

3.4 數據庫設計

本文所設計的基于RFID技術的肉制品質量安全管理系統，采用Mysql開源數據庫，并設計了畜禽活體信息數據表、飼料信息數據表、疫苗信息數據表、藥品信息數據表、肉制品信息數據表、物流信息數據表、工作人員信息數據表。各主要數據表的結構基本類似，這里以飼料信息數據表為例(表1)。

表1 飼料信息數據

3.5 標識設計

本文所設計的肉制品質量安全管理系統是通過RFID技術對肉制品供應鏈全程進行安全監管，具體實現方法是對其配置唯一性標識，以此對應該肉制品的真實可靠的信息數據。根據肉制品供應鏈中的主要環節，本文設計了如下3種標識。

（1）畜禽活體標識。由畜禽養殖場為每個畜禽活體配置唯一性標簽，通過該標簽記錄存儲畜禽的自身信息、飼料信息、藥物信息、疫苗信息等[16]。

（2）胴體標識。畜禽活體經屠宰場屠宰、加工后，由屠宰場對胴體配置標簽，其中記錄存儲了類別信息、加工日期信息、保質期信息等。

（3）肉產品包裝標識。肉產品包裝標識是將肉產品的電子標簽以特定規則轉換而來的條形碼，其中記錄存儲了以上2種標簽中的所有信息。

3.6 標識編碼寫入

在本文所設計的肉制品質量安全管理系統中，上述各種RFID標簽均以EPC編碼規則來寫入編碼，編碼結構分別如下。

（1）畜禽活體標識的編碼結構為 “畜禽類別＋地區代碼＋序列號”； （2）胴體標識的編碼結構為： “企業GTIN代碼＋活體編碼＋屠宰加工序列號”； （3）肉制品包裝標識的編碼采用具有較大成本優勢的EAN.UCC條形碼。

4 系統開發及測試

4.1 環境部署

采用JSP技術對基于RFID技術的肉制品質量安全管理系統進行開發，系統數據庫選擇Mysql關系型數據庫，數據接口選擇JDBC驅動，系統各程序則采用Java語言進行編寫與修改。

4.2 界面測試

為了驗證本文所設計的肉制品質量安全管理系統的可行性，對系統各功能模塊進行測試。以系統登錄為例，在輸入正確的登錄密碼后，可直接進入相應的功能界面，再輸入錯誤的密碼后，則退回到登錄界面(圖6)。

圖6 系統登錄界面

5 結語

總之，RFID技術作為物聯網核心應用技術，必將在推動社會生產力發展方面發揮出越來越重要的價值作用。本文所設計的肉制品質量安全管理系統能夠有效地利用RFID技術來采集、傳輸、處理、存儲整個肉制品供應鏈的相關信息，從而輔助監管部門進行肉制品質量安全檢查工作，同時為廣大肉產品消費者提供產品信息查詢功能，實現肉產品信息的透明、公開。