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基于RFID技术的安全猪肉追溯系统设计

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肉类研究 蛊 景 篙 MEAT RESEARCH 2011,Vo1.25,No.10 15 基础研究 基于RFID技术的安全猪肉追溯系统设计 王鹏鹏 ,吴平 ,郑丽敏 一,任发政2 (1.中国农业大学信息与电气lT程学院,北京 2.中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083; 100083) 摘要:以年出产万头商品猪,设有屠宰分割,一的集合型养殖基地为研究对象,采用无线射频识别(radio ̄equency identification,RFID)技术、JSP(java server pages)编程技术,构建安全猪肉追溯系统,可以使监督部门迅速反馈 确定责任,快速召回。同时也让消费者获得知情权,吃上放心肉。 关键词:追溯系统;无线射频识别技术(RFID);安全猪肉 A Design of Pork Safety Traceability System Based on RFID Technology WANG Peng—peng ,WU Ping ,ZHENG Li—min 一,REN Fa—zheng (1.College of Information and Electrical Engineering,China Agricultural University,Bering 100083,China; 2.College of Food Science nd aNutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China) Abstract:Using an integrated breeding—slaughtering base which Can supply 10000 commercial pigs every year,a pork safety traceability systemwasestablishedbythecombineduseofRFIDandJSPtechnology,whichcanenablethe supervisiondepartment to promptly respond,clarify liability nd arapidly recall unsafe pork products and llow consumers ato learn the truth and eat safe pork. Key words:traceability systetm radio frequency identiifcation(RFID);pork safety 中图分类号:TS251.52 文献标识码:A 文章编号:1001—8123(2011)10—0015—04 我国是世界}二最大的生猪繁育和猪肉生产与消费大 国,生猪产业占仝球生猪产业的份额高达近五成。中 国肉类总产晕已连续16年跃居世界第一。2009年,我 (electronic product code,EPC)识别系统模式【41,制定出 合理规范的追溯信息编码,设计完成基于无线射频识别 技术(radio frequency identification,RFID) ̄猪肉安全追 溯系统。 1 猪的主要信息标识和收集 国生猪出栏量、年底存栏量和猪肉产最则分别高达6.4 亿头、4.7亿头和4891万tl11。但是,目前中国猪肉产 品生产加工供应链运行状况与畜牧业大国相比存在较大 的差距,导致猪肉制品在国际市场缺乏竞争力。高质 量的猪肉生产关键在于标准生产与监控。其中质量安全 高效准确的猪的标识和数据信息收集是猪肉追溯系 统的关键。而猪的标识主要在两个不同地点:养殖场和 屠宰场【5】。 此做好这两个阶段的信息采集,是实现信 息化管理的基础。 监控最为重要,在生产过程中通过质量监控体系发现问 题并找到问题发生的因素【2‘31。可追溯系统是解决这个问 题的最佳手段,通过完整和稳定的追溯数据,沿着产 销供应链上溯或下行,得到养殖、屠宰、销售各个环 1.1 养猪场信息采集 在养猪场中,对猪的相关信息收集,包括记录猪 节的信息。 本研究以年出产万头商品猪,没有屠宰分割厂的集 合型养殖基地为研究对象,参照规模化猪场生产管理以 及标准的屠宰分割加工工艺流程,采用产品电子代码 收稿日期:2011-09.26 的个体信息(父母、出生日期、体质量、品种、性别)、 饲养信息(饲料配方、饲料来源、饲料种类、添加荆的 使用记录)、防疫信息(疫苗接种种类、接种时问、剂 量、来源)、饲养环境信息(饲养地点、猪舍号、猪舍 基金项目:北京市重大科技计划项目(D07060501720703);国家生猪产业体系北京市创新团队项目 作者简介:t ̄N(1986--),女,硕士研究生,研究方向为食品安全追溯源。E-mail:W—ppl2@163.com 通信作者:郑丽敏(1962--),女,教授,本科,研究方向为信息系统。E-mail:zhenglimin@cau.edu.cn 16 2011,Vo1.25,No.10 MEAT RESEARCH 肉类研究 中国肉类食品皱合研究中心 基础研究 温湿度、空气质疑等)以,6乏猪场信息如猪场地理位置、 猪场负责人、饲养员、兽医等职务人员的个人信息(姓 名、联系方式、入职时间、离职时间)。信息采集要 尽晕仝叫,保证追查责任,能够快速准确到位,落到 实处。 1.2 屠宰分割 信息采集 在屠宰阶段,根 农、 部印发的『20l0]27号文件中 的《生猪屠宰榆疫规程》规定,生猪入场时需查验并 收缴《动物榆疫合格证明》。核村种类和数月,查验 免疫耳标,了解途中病、死情况。健康生猪在留养待 宰期问尚需随时进行临床观察。送宰前再做一次群体检 疫,剔 心病猪。检疫合格的猪进入屠章线。 骼个屠中工艺流程为:生猪验收(关键控制点1) (critical control point 1,cCP1)一静养一淋浴一敛昏一刺 杀放血一吊挂一烫毛一脱毛一吊挂一燎毛一刮毛一热水 冲淋(CCP2)----编 一去尾一雕肛一撬胸骨~开膛一扒内脏 一之头一劈半一 蹄一摘二腺一去肾脏~撕板油一修整 把天一分级一计虽一l仃机酸喷淋(CCP3)一冷藏。头部、 内脏、蹄、删体等部位检疫与流水线操作同步进行_6_ 。 屠宰后的删体 分体大部分将直接运往各个超市销 售点 售,少部分进入分割车间。分割车间采用冷分 割工艺流程 : 条冷却排酸一下猪一4号锯分段一1号 锯分段一小排锯一肋排锯分段一分割剔骨一产品修整一 柃验把关一分柃一包装一会属检测(CCP4)一冷冻、冷藏 一销售(暂存一销售)。 根据I 述屠宰 的实际生产流程,追溯系统中屠宰 阶段的追溯信息包括收购信息(检疫合格证明、收购检 测结果、收购时 、经手人)、待宰观察时期的信息(宰 前药物使用、剀料喂养、检疫结果)、屠宰信息(屠宰 时间、屠申产乩的质量、色泽、等级、屠宰班组、 销售信息)、分割加工信息(时间、检疫结果、操作人 员信息等)。 13 销售环节信息 猪肉产品进入超市前,超市收购人员查验三证证明 是甭齐仝,柃洲产品是行合格,购入合格产品并记录 其柃测信息。消费青在超市可以通过浏览器 录追溯系 统网站,查询所需信息。 2 系统设计方案 2.1 个体识别及追溯信息 2.1.1 养殖场超高频RFID标签编码 超高频尤线射频(ultra high frequency radio fre— quency identification,UHF RFID)识别技术具有非接触 式识别无线数据存储量大、穿透力强、读写距离远、 读取速率快、使用寿命长、环境适应性好等特点,所 以本实验采用UHF RFID标签。 CHINA MEAT RESEARCH cENTER EPC编码系统足新.f 的全球贸易项目代码(global trade item number,GTIN)编 标准兼容,是EPC识别 系统的核心和关键,实现了 .品 别成 踪,为每一 单品建立全球的、丌放的标识标准 I。EPC代码包括标 头、厂商识别代 、埘象分类代 和序列号等数 字 段。标头:定义的总长度,使丌】的编 案的类 和 结构;厂商识别代码:代表公刊代 ;埘象分类代码: 对象代码;序号:个体 1。 由于标头和』‘商识别代 部 ‘} 确的标准,而l1.木 研究对象是猜,所以小实验并小 要殴计前3个代码, 只须编码序列号。按照猪场吱5,J 操作流 ,遵循EPC唯 一性的编码协议,在少占用资源的前 下,以多加入 信息为目标,将标签的EPC序列号编码确定为:猪类 型+出生日期+性别+窝 。 其中,窝号的设汁是一个难^ 。按照 f}J产万头 商品猪的大型养猪场 本参数:fllt公猪与干l} l猪比例约 为1:20,种公猪 置30 ,种 猪 筲500头。按每 头母猪平均 产2.2窝计算,则 可繁殖l100窝,每 周平均分娩20~21窝,而每窝 本成活8头,个别超 过10头ll0】。因此窝号占序列 的9比特位,第1~9位: 5位(窝序列号)+4位。具体 表1。为满足编 位数需 求,L大J此采用序列号为36位的EPC一96位编码标准。如 表2所示。 表1标签EPC序列号编码及其意义 Table 1 Coding sturcture of EPC label serial number 意义 1~5 窝 l~9 6~9 个体 1O 分种猪与胃肥猪 11 忖甥0 12~27 lj ‘[J期 28~30 所在省 31~34 猪品种 2.1.2 一维条码 猪屠宰后,小能 标 跞 个体。对屠 这一 阶段,本研究采用一维条码。考虑剑产品可能H{[j, 使用ANCC系统的GS1—128编 标识【11 121。对于一维编 码个体序列号的编码采用猪标签EPC号码+部位号。根 据实际猪屠宰分割后的产品资料,用7位就可将所何产 蛊 篙 肉类研究 MEAT RESEARCH 2011,Vo1.25,No.10 17 基础研究 品包括在内,因此一维编码中个体序列号41位。一维 编码其他位,主要记录屠宰收购时,是否有耳标、有 没有耳标、检测是甭合格、收购时间;宰前检疫是否 合格;屠宰基本信息、屠宰时间、屠宰时部位检疫结 果、胴体等级、胴体质量(胴体质量、瘦肉率等)、分 割时间、分割后部位检疫结果、药残检疫结果、出厂 期、保质期信息。 2.1.3 后台数据库 本系统后台数据库技术采用SQL Server 2005存储追 溯系统数据信息。数据库主要构建1 5个表,其中包括 基础表及信息记录表两类。基础表包括猪品种、猪类 型、药品表(字段参照药品说明书)、饲料配方表(字段参 照市面上的饲料成分配比)、屠宰部位表、分割产品明 细表及用户信息表,为信息记录表提供事实依据。 信息记录表按照内容分为养殖场、屠宰分割厂、超 市3类。养殖场的表用以记录养殖过程中仔猪、种猪以 及育肥猪的基本信息,饲料喂养、药品使用、猪舍消 毒及出栏记录信息,饲养环境猪舍的温湿度等;屠宰分 割的表记录屠宰时间、屠宰检疫证明、屠宰分割后胴 体二分体或四分体的检疫信息等;超市的记录表用于存 放检验、收购信息。 电耳 2.2 系统构成 子标 2.2.1 系统运行环境与系统结构 系统在WindowsXP环境下运行。通过JSP技术与 SQL Server 2005数据库实现本研究的安全猪肉追溯系统。董  追溯系统按照生产流程分为养猪场子系统、屠宰加工子 系统以及超市营销子系统3部分。系统的总体结构如图 1所示。 猪肉安伞追溯系统 信息管理 追溯杏询 养猪场 屠宰分割 超『}J销售 用户 子系统 子系统 子系统 管理 L养猪场信息 L屠宰分割信息 RFID读写管理 猪收购管理L猪肉购入管理 超 『』销售信息 猪基本信息管理 待 猪管理L超市上架管理 饲料喂养管理 出售管理 防疫管理 分割管理 出栏管理 客户管理 客户信息 条码打印 猪舍环境信息 屠r书管理 墨霎蓁裹暮蛊喜嚣 图1安全猪肉追溯系统框图 Fig.1 Framework of a pork safety traceability system 2.2.2 养猪场子系统 猪在养殖阶段的追溯信息见1.1节。其中,输入猪 个体的基本信息时,饲养员用读写器读取猪耳标号,传 输到服务器,同时,饲养员填写基本信息。一经存入 数据库后,只可标记删除, 得修改。记录饲料喂养 信息、疫苗防疫信息、猪 栏信息及猪舍消毒记录信 息,都是在饲养员、兽医完成相关_[作后,登记该条 记录。同样写入后,当 之后 可修改。猪舍 的温 湿度信息,由实时监控的温湿度传感器获取,保存到 后台数据库。养猪场追溯信息传输流程如图2所示。 图2养殖场信息传输流程图 Fig.2 Flow chart for information transmission in a pig breeding farm 2.2-3 屠宰分割厂子系统 屠宰 宰6 屠 购入 检疫 流水线 /l i¨{ 一冷藏 图3 屠宰分割生产工艺流水线 Fig.3 Flow chart for pig slaughtering 实际屠宰分割过 如图3所永。屠宰场收购猪的来 源有两个,主要是本公一J养猪场 栏的猪,还有部分 猪来自于其他养殖场。本公一J猪场的养殖信息,通过 读取猪的耳标,就能够追溯到个体养殖信息。而其他 养殖场的个体猪信息,则需要批次导入到本追溯系统后 台数据库中,确保追溯系统的数据完整。为避免增加 屠宰场的人力物力,本发计流程完全参照实际生产工艺 流程,在宰前检疫、屠宰线分割流水线操作过程中, 只需增加一名记录员进行实际数 录入即可。 2.2.4 超市和销售地点 超市销售是整个肉制品生产流水线的最后部分,超 市销售子系统主要功能有曲方曲:1)记录购入时肉制品 检验信息、购入时问、肉制品是 合格、运载工具是 否消毒等信息;2) 销售管理员埘之前的养猪场、屠 宰分割、运输流程的追溯,可以检测购入的产品是否 合格。 按照系统流 ,消费者或者监督人员可以通过超市 的浏览器进行查询,从前面每个子系统中了解到自己购 买的肉类产品的相关信息。这样就保障了消费者的知情 权,提升了消费者对超市猪肉产品的信任度,问时也 对畜产品生产和加工厂家起到监督的作用。批发市场与 18 2011,Vo1.25,No.10 MEAT RESEARCH 肉类研究 中田肉类食品螓合研究中心 基础研究 超市的信息化建立起来的信息连接,实现了整个畜产品 销售过程中最后环节的安全监控。 2.2.5 用户管理 本系统设置超级管理员、子模块管理员(养猪场: 饲养员、兽医等;屠宰分割点:收购员、屠宰记录 员、分割记录员等)、信息浏览员以及监督者。 超级管理员具有最高权限,可以对整个系统进行操 作,并授予子模块管理员权限。各个子模块管理员只 能管理所在的模块,对自己负责的数据库中的表进行记 录的添加、修改、删除等操作,而信息浏览员与监督 者只能查询信息,不能删除和修改。 3 结 语 3.1 按照养猪场、屠宰分割厂、超市的物流管理流 程,利用RFID技术,通过JSP+SQL Server 2005技 术搭建了安全猪肉追溯系统,让消费者吃上放心肉成 为可能。 3.2 追溯系统还可以增加监督部门人员的参与,迅速 确定安全责任所在,实现快速召回机制。 3.3 本追溯系统还考虑了安全猪肉的重要追溯信息, 猪肉质量水甲。追溯的信息,除了添加剂的使用、药 物使用、运载消毒情况等常规信息之外,增加了猪饲 养环境信息以及屠宰分割产品的肉质质量等级,使消费 者可以获得更详细全面的产品质量信息。 CHⅡqAh住lATReSEARCHCENTER 3_4 如果在追溯系统再加入一些微生物检测技术结果信 息,系统信息将会更加完全。 参考文献: 【1] 史海霞,杨毅.I肉用猪质量安伞追溯系统【J1.农机化研究,2009,3 1 (12):61—64. 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