摘要：為了讓人們購買到可追溯信息的安全放心的食品, 在查閱、整理國內(nèi)外現(xiàn)有研究文獻基礎(chǔ)上,研究并開發(fā)了生鮮豬肉產(chǎn)品的全程可追溯系統(tǒng)。結(jié)合中國目前生豬飼養(yǎng)情況，專門針對生鮮豬肉產(chǎn)品的屬性，提出基于RFID的全程可追溯系統(tǒng)。分析了生鮮豬肉類產(chǎn)品全程可追溯系統(tǒng)的工作原理, 研究了可追溯系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)使用者、功能模塊以及系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù), 針對生鮮豬肉類可追溯系統(tǒng)進行設(shè)計、開發(fā)，并通過試驗案例分析驗證生鮮豬肉類可追溯系統(tǒng)使用的快捷便利性。

　　關(guān)鍵詞：生鮮肉類產(chǎn)品；食品安全；供應(yīng)鏈；可追溯系統(tǒng)

　　近些年來，經(jīng)濟發(fā)展迅速，人民生活水平也相應(yīng)提升，從而食品消費習(xí)慣也從“吃飽”變成“吃好”，因此便利、新鮮、安全和有營養(yǎng)的高品質(zhì)食品逐漸變成人們?nèi)粘ＯM的主要選擇。其中，在食品消費中占據(jù)絕大多數(shù)的是牲畜為重點對象的生鮮肉類食品，因此，生鮮肉類食品的品質(zhì)安全影響到人民的消費質(zhì)量和身體健康。而生鮮肉類產(chǎn)品供應(yīng)鏈包括養(yǎng)殖、屠宰、加工、流通、倉儲、銷售和檢測等多個環(huán)節(jié)緊密相連，當(dāng)前想要全方面對這些復(fù)雜環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)控還有相當(dāng)?shù)碾y度，很難實現(xiàn)對問題產(chǎn)品進行快速且準(zhǔn)確地追溯。為保證生鮮肉類產(chǎn)品的品質(zhì)合格，同時加強對生鮮肉類食品整個流通環(huán)節(jié)的追蹤和監(jiān)控，對生鮮肉類產(chǎn)品信息可追溯的實現(xiàn)至關(guān)重要。

　　目前，國內(nèi)外著名學(xué)者、食品安全科研院所的專家及企業(yè)對食品安全大數(shù)據(jù)進行了大量的采集與分析，發(fā)現(xiàn)生鮮肉類的安全監(jiān)控與追溯的問題尤為突出。國外對于生鮮肉類產(chǎn)品多以“批次”來處理；在國內(nèi)，徐書法研究了生物傳感器在食品安全檢測中的應(yīng)用；謝菊芳構(gòu)建了基于構(gòu)架的生鮮產(chǎn)品安全生產(chǎn)的追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)了生鮮產(chǎn)品的全程質(zhì)量控制；陸昌華構(gòu)建了一種適合中國國情的肉用釬和豬肉安全質(zhì)量監(jiān)控的可追溯系統(tǒng)。與發(fā)達國家相比，中國關(guān)于食品追溯的研究工作還處于起步階段，暴露出的問題更多，如何在安全有效又保證正常開銷的情況下對生鮮產(chǎn)品進行信息追溯就是研究的方向。

　　將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)，把RFID作為追溯信息的介質(zhì)，依靠標(biāo)識編碼體系以及數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，以生鮮肉類食品—生鮮豬肉為例，將一套功能齊全的生鮮豬肉食品可追溯系統(tǒng)進行研發(fā)，從而達到可對整個生鮮豬肉供應(yīng)鏈中從養(yǎng)殖到屠宰加工、運輸、冷藏直至銷售每個環(huán)節(jié)的信息自動采取、傳輸、分析、輸出。實現(xiàn)對生鮮豬肉生產(chǎn)全過程關(guān)鍵信息的采集管理，保障生鮮豬肉質(zhì)量安全，實現(xiàn)對問題產(chǎn)品的準(zhǔn)確、及時召回。

　　以生鮮豬肉為例，展示在生鮮食品的供應(yīng)鏈中各個子環(huán)節(jié)的具體功能與作用。生鮮豬肉供應(yīng)鏈?zhǔn)侵概c生鮮豬肉產(chǎn)品生產(chǎn)有密切相關(guān)的整個流程，既包羅最初種豬的養(yǎng)殖、飼料的供給商，以及生豬疫病的防治、相關(guān)的查驗檢疫、又含有生豬的運輸、屠宰加工、豬肉儲存、豬肉配送，以及直到最終豬肉銷售的所有環(huán)節(jié)，在此供應(yīng)鏈中，各級主體實現(xiàn)可追溯信息的重點記錄，政府相關(guān)部門對生鮮豬肉產(chǎn)品安全的監(jiān)管進行可追溯信息核實，2部分信息之間進行溝通整合，保證可追溯信息的切實完整。具體如圖1所示。

圖1　生鮮豬肉供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖

圖2　豬肉食品全程可追溯工作原理示意圖

　　考慮到當(dāng)前中國養(yǎng)殖業(yè)都以散養(yǎng)形式為主，大面積推行、使用電子標(biāo)識尚有一定的經(jīng)濟難題需面臨。生鮮豬肉食品可追溯系統(tǒng)運作原理具體內(nèi)容包括：利用RFID技術(shù)，在生豬養(yǎng)殖場，對每頭生豬帶上塑料耳標(biāo)，用于記錄該養(yǎng)殖場內(nèi)所有生豬個體在整個生長過程中的有用信息，并保證這些豬身上的追溯碼都是唯一的，同時為提高耳標(biāo)的自動識別水平，通過激光噴碼機在生豬個體身上打印對應(yīng)的追溯碼，當(dāng)生豬出欄時，動檢部門把合格的生豬對應(yīng)的追溯碼信息錄入管理系統(tǒng)里，同時增添相應(yīng)“追溯碼”以便生豬屠宰加工時使用，其中增添的“追溯碼”包含的信息由屠宰加工企業(yè)、屠宰加工地址、屠宰加工日期、屠宰加工環(huán)境等組成。接著將其配送到肉類食品加工中心，加工時，每一頭豬的全部追溯碼將會被工作人員輸入到加工中心的信息系統(tǒng)中，系統(tǒng)會通過將追溯碼與ID編號的一一相應(yīng)，以便結(jié)合養(yǎng)殖地、供給商、屠宰加工日期、豬肉級別等一系列有用信息。進行屠宰加工后的配送階段，由于流通、銷售環(huán)節(jié)需要高速的讀取大量豬肉信息，并同時具有低成本需求，而二維條碼具有高容量、低成本、讀取速度快的特點，因此采用可重復(fù)利用條碼標(biāo)簽，實現(xiàn)流通階段個體識別，而且條碼標(biāo)簽在售出后可進行專門回收，大大降低了成本。依靠RFID與條碼技術(shù)相結(jié)合，實行分批次標(biāo)示。具體流程如圖2所示。

　　2.2　系統(tǒng)使用者分析

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品可追溯系統(tǒng)的項目參與者構(gòu)成如圖3所示，用例圖如圖4所示。

　　養(yǎng)殖環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理有關(guān)豬的各種檔案信息及關(guān)鍵安全信息，主要負(fù)責(zé)對養(yǎng)殖場各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗。

　　加工環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理有關(guān)生鮮豬肉食品在屠宰加工過程中所有的追溯信息，主要負(fù)責(zé)對加工環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗。

　　運輸環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理生鮮豬肉食品在運輸環(huán)節(jié)中所有的信息，主要負(fù)責(zé)對運輸環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗。

　　銷售環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理生鮮豬肉食品在運輸環(huán)節(jié)中的所有的追溯信息，主要負(fù)責(zé)對超市的倉庫數(shù)據(jù)信息、上架信息及銷售信息進行釆集和查驗。

　　消費者、政府監(jiān)管部門：指購買生豬肉食品的消費者或是政府檢查人員，其可對生豬肉表面的二維條形碼進行掃描并查詢信息，可實時監(jiān)控和進行信息反饋，提供反饋意見。

　　系統(tǒng)管理員：管理員根據(jù)用戶注冊信息設(shè)定用戶使用權(quán)限，對追溯系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行處理，對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)具有最高的權(quán)限，包括已有數(shù)據(jù)的刪除、備份、恢復(fù)等，也可進行授予權(quán)限，對整個系統(tǒng)的安全進行密切監(jiān)控。

　　2.3　生鮮肉類食品可追溯子系統(tǒng)模塊設(shè)計

　　豬肉食品全程可追溯系統(tǒng)具體涉及5個子系統(tǒng)，不同系統(tǒng)對數(shù)據(jù)、信息收集各不一樣，如圖5所示。

　　2.3.1　養(yǎng)殖管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊是整個追溯系統(tǒng)的第一部分，在豬仔剛出生的時候，為它們裝上帶有唯一標(biāo)識耳標(biāo)，這個耳標(biāo)識別碼里攜有在生產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中涉及到的安全追溯信息，主要包括仔豬來源、飼料喂養(yǎng)信息、出欄信息等，養(yǎng)殖場名稱、地址、場主、疫病情況、生豬體健康狀況等，此模塊是整個追溯體系的核心部分，為下游模塊提供數(shù)據(jù)錄入的基礎(chǔ)。

　　2.3.2　屠宰加工管理子系統(tǒng)模塊

　　在此模塊中主要是對生豬的屠宰加工過程為對象，收集、錄入相關(guān)的信息，包括生豬的來源信息、屠宰加工信息、品質(zhì)檢驗信息、包裝和轉(zhuǎn)出的信息等，依靠條碼技術(shù)和編碼體系進行，先對生豬個體進行唯一標(biāo)識，接著對生豬屠宰加工整個流程中生豬個體標(biāo)識與胴體之間信息的轉(zhuǎn)換、生豬屠宰檔案錄入、生鮮豬肉品質(zhì)的檢驗、生鮮豬肉冷藏及出廠等信息監(jiān)控。此模塊是整個追溯體系中的最關(guān)鍵信息獲取的來源。

　　2.3.3　物流運輸管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊重點對從屠宰加工中心運輸?shù)戒N售點或消費者手中這個過程產(chǎn)生的所有信息的采集和錄入，包括生鮮豬肉轉(zhuǎn)入信息、運輸信息等以及在運輸過程中車廂內(nèi)的溫度、濕度信息。此模塊應(yīng)為重點模塊，大部分生鮮豬肉食品都是因為運輸過程處理不當(dāng)導(dǎo)致食品出現(xiàn)問題，所以該部分信息的收集尤為重要。

　　2.3.4　銷售管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊主要生鮮豬肉食品在銷售流程中的信息收集與錄入，包括生鮮豬肉收貨、銷售店信息以及生鮮豬肉冷藏信息、銷售信息等。另外，在該模塊中將會記錄之前所有子模塊的追溯信息，但只選取其中對消費者來說關(guān)鍵、有效的信息，完成此環(huán)節(jié)的追溯碼信息更新。

　　2.3.5　客戶/監(jiān)管部門查詢系統(tǒng)模塊

　　該模塊為整個追溯體系的最后環(huán)節(jié)，使客戶及政府監(jiān)管部門可通過掃描追溯碼，直接查詢到此生鮮豬肉食品從養(yǎng)殖基地、屠宰加工中心信息、屠宰加工時間、運輸環(huán)節(jié)、零售店、倉儲方式、銷售的信息。

　　2.4.1　數(shù)據(jù)集成技術(shù)

圖5　生鮮豬肉食品全程可追溯系統(tǒng)功能模塊

　　由于生鮮肉類食品的供應(yīng)鏈模式相比于蔬菜類產(chǎn)品更為繁瑣，其間信息的傳達環(huán)節(jié)復(fù)雜，又要思索著豬肉類食品的養(yǎng)殖場、屠宰場以及儲存所處環(huán)境要求較高，必須要求生鮮豬肉食品信息的數(shù)據(jù)集成技術(shù)更加優(yōu)化，其中最為重要技術(shù)之一就是要如何保證本來完好的生豬信息在解剖加工以后的各胴體能構(gòu)成一個信息鏈路。因此，系統(tǒng)地設(shè)計所運用到的核心技術(shù)目標(biāo)是對供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中信息的采集、存儲、傳遞、加工和輸出等，當(dāng)下相對完善的或熱門的RFID技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、信息安全技術(shù)、GPRS技術(shù)都可解決上訴難題。

　　2.4.2　追溯碼技術(shù)

　　追溯系統(tǒng)實現(xiàn)信息可追溯的根基與核心是擁有一套完整、統(tǒng)一的編碼體系。以EPC編碼結(jié)構(gòu)體系方案為依據(jù)，采取EAN·UCC系統(tǒng)的13數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對生鮮豬肉食品進行唯一追溯編碼。將生鮮豬肉食品的追溯信息以編碼的表現(xiàn)形式通過標(biāo)簽來記錄唯一產(chǎn)品，完成與生鮮豬肉食品供應(yīng)鏈的每個部分的對接，將每一頭生豬和加工完成后的豬肉一一對應(yīng)起來，再依靠追溯碼對每一塊豬肉進行唯一標(biāo)識。

　　2.4.3　標(biāo)識技術(shù)

　　考慮到現(xiàn)實中對每個個體都進行電子標(biāo)識的話，成本較高，所以國內(nèi)對生豬標(biāo)識廣泛采取耳標(biāo)與條形碼相結(jié)合的形式，保留塑料耳標(biāo)的同時，為其增加與數(shù)字編碼相對應(yīng)的二維編碼。與原來相比，在成本增加不多的基礎(chǔ)上大大提升了耳標(biāo)的自動識別水平。

　　數(shù)據(jù)庫的設(shè)計對于整個系統(tǒng)來說是非常重要的。豬肉生產(chǎn)過程中的養(yǎng)殖基地信息、生產(chǎn)信息和檢驗信息都離不開數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支持。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的好壞，更直接關(guān)系到整個追溯系統(tǒng)的品質(zhì)。設(shè)計的生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)是一個以生鮮豬肉從養(yǎng)殖到銷售各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生信息采集、處理和輸出的管理系統(tǒng)。因此系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是非常重要的。

　　根據(jù)流程得到食品溯源系統(tǒng)的E-R圖，如圖6所示。

　　圖中涉及到的實體分別擁有屬性包括：

　　1) 品加工企業(yè)。企業(yè)編號、企業(yè)負(fù)責(zé)人、企業(yè)名稱、企業(yè)地址等。

　　2) 養(yǎng)殖場。養(yǎng)殖場編號、養(yǎng)殖場名稱、養(yǎng)殖場環(huán)境、養(yǎng)殖場大小、養(yǎng)殖場生產(chǎn)方式等。

　　3) 養(yǎng)殖人員。人員編號、人員姓名、聯(lián)系電話等。

　　4) 生鮮豬肉。豬肉批次、豬肉編號、豬肉類別、豬肉圖片、豬肉生產(chǎn)日期等。

　　5) 物流運輸企業(yè)。運輸編號、運輸人員、運輸方式、運輸存儲方式等。

　　6) 銷售商。銷售商編號、銷售人員、銷售商地址等。

　　7) 監(jiān)管部門。監(jiān)管部門編號、監(jiān)管部門人員等。

　　8) 消費者。消費者編號、消費信息。

　　由于在該追溯系統(tǒng)中，編寫的數(shù)據(jù)表分類較多，所以只列出部分主要的數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵表。分別是表1的生鮮豬肉信息、表2的運輸信息表及表3的管理員信息表。

　　3.2.1　生鮮豬肉信息表

　　主要記錄生鮮豬肉的基本生產(chǎn)信息，包括生鮮豬肉編號、生鮮豬肉名、生鮮豬肉類別、生鮮豬肉生產(chǎn)源頭、生鮮豬肉批次、生鮮豬肉運輸?shù)刃畔?。主鍵是生鮮豬肉編號，唯一標(biāo)識某生鮮豬肉。外鍵分別是生鮮豬肉生產(chǎn)源頭和生鮮豬肉批次，能與生鮮豬肉檢驗信息和生鮮豬肉源頭信息產(chǎn)生聯(lián)系。詳細(xì)內(nèi)容信息見表1。

　　3.2.2　運輸信息表

　　主要記錄生鮮豬肉在運輸這個節(jié)點的基本信息，包括以生鮮豬肉運輸批次為主鍵，以及生鮮豬肉運輸車輛的類型、運輸目的地、運輸環(huán)境以及運輸時間等信息。具體內(nèi)容信息如表2所示。

　　3.2.3　管理員信息表

　　主要記錄系統(tǒng)的管理員的信息，包括以管理員編號為主鍵，以及管理員姓名、登錄密碼和管理員電話等信息。具體內(nèi)容信息如表3所示。

　　生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)的實現(xiàn)包括前臺界面實現(xiàn)和后臺代碼實現(xiàn)2部分。以Microsoft SQL Server 2012構(gòu)建生鮮豬肉食品的可追溯信息核心數(shù)據(jù)庫，此追溯系統(tǒng)采取面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式，研發(fā)了此生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對于各子系統(tǒng)設(shè)計了不同的UI界面。用消費者查詢管理子系統(tǒng)為例進行展示，如圖7所示。

圖7　RFID生鮮豬肉銷售子系統(tǒng)信息掃描系統(tǒng)界面

　　在對現(xiàn)有的生豬從養(yǎng)殖、屠宰、流通到銷售各環(huán)節(jié)相關(guān)問題和解決辦法了解后，同時借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究，設(shè)計和實現(xiàn)了一套針對生鮮豬肉質(zhì)量安全信息追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成射頻識別、傳感器網(wǎng)絡(luò)和條碼技術(shù)，提供一個高效和經(jīng)濟的平臺。另外，系統(tǒng)嚴(yán)格遵守“對根源進行控生產(chǎn)、對加工進行控質(zhì)量、對運輸進行控流通、對零售進行控檢查”的總體思想，構(gòu)建一個操作簡便且信息來源可靠、系統(tǒng)運行高效、信息透明的信息化平臺。而針對不同種類的生鮮產(chǎn)品，對應(yīng)的可追溯系統(tǒng)中所使用的核心技術(shù)可能略有出入。