生猪屠宰检疫信息及工艺参数采集技术研究

童 瑶，马万太

(南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016)

肉品安全越来越受到全社会的关注，而猪肉作为大众化的食品更是倍受关注。目前，我国的猪肉安全追溯体系正在逐渐建立起来，不仅是为了增加公众对猪肉消费的信心，而且是保证我国猪肉安全的有效手段，对肉品质量安全信息进行追溯是建立“政府—企业—消费者”三位一体的食品安全监管体系的重要组成部分［1］。

生猪屠宰阶段是影响肉品质量安全的关键环节。生猪屠宰过程中，不仅要实现肉品检验检疫信息的追溯，还要实现影响猪肉品质的屠宰工艺参数的追溯，肉品检验检疫信息的不合格说明该肉品不能食用，屠宰工艺参数的不合理会产生PSE肉(白肌肉)和DFD肉(主要表现为质地粗硬、切面干燥、色泽深暗)等劣质肉，严重降低猪肉的品质［2］。

1 生猪屠宰阶段肉品检验检疫信息的采集

生猪生产过程中肉品检验检疫信息采集部分的网络拓扑结构如图1所示，PDA1～PDA5表示RFID手持终端读写器;猪肉安全信息管理服务器采用SQL Server数据库存储数据，PDA与无线路由器之间为WI-FI网络;RS485设备1和RS485设备2表示提供RS485接口的检测设备，检测设备连接于各自的采集装置，采集装置与无线通讯管理装置之间为Zigbee网络;猪肉安全信息管理服务器用于储存猪肉安全生产的所有采集信息。在网络中还连接有电脑终端PC1～PC3，其中PC2上连接有条形码打印机，用于将一些不能与猪肉生产同步检测的相关猪肉安全信息用条形码进行标识，检测完后将信息上传到猪肉安全信息管理服务器中;PC3上也连接有条形码打印机，用于猪肉出厂时将猪肉标识转换为条形码标识［3-5］。

图1 肉品检验检疫信息采集的网络拓扑结构

1.1 肉品检验检疫信息采集步骤及流程

生猪生产过程中肉品检验检疫信息采集的步骤如下：(1)建立猪肉安全信息数据库，运行在服务器上;(2)RFID手持终端读写器从数据库中下载第一个工作平台需要检验检疫的项目和允许登录该系统的操作员信息，并对猪肉进行编码标识;(3)进入检验工作平台，RFID手持终端读写器采集该工作平台的检验检疫的结果，并存储于该猪肉对应的电子标签中［6-7］;(4)RFID手持终端读写器将检验检疫的结果发送到服务器的数据库中;(5)进入下一个检验工作平台，重复步骤(3)和步骤(4)，直到完成最后一个工作平台数据的采集;(6)将电子标签中的数据与服务器上的数据进行比对，再将电子标签清零;(7)最后将猪肉的编码标识转换为条形码标识，条形码随猪肉出厂，通过肉品上的条形码可查询该猪肉的安全生产信息。

肉品检验检疫信息采集的程序流程如图2所示。

图2 肉品检验检疫信息采集的程序流程图

1.2 RFID手持终端读写器与猪肉安全信息管理服务器的数据交互

RFID手持终端读写器与猪肉安全信息管理服务器交互数据的方法如图3所示［8-9］，它由客户端环境和服务器环境组成。客户端环境由应用程序与SQLCE组成，猪肉安全信息采集系统应用程序是使用．NET Compact Framework和Microsoft Visual C#开发的SQLCE应用程序;服务器环境由SQLCE服务器代理、Microsoft Internet信息服务(IIS)和SQL Server数据库组成。RFID射频读写编程部分主要是调用RFID手持终端读写器设备厂家提供的API函数，实现对电子标签的读写功能。

图3 RFID手持终端读写器与猪肉安全信息管理服务器数据交互方法

在程序编写中主要使用了3个函数：Pull()，Push()，SubmitSQL()。Pull()函数是 Windows CE操作系统中从SQL Server服务器下载数据的过程;Push()函数是将SQLCE本地数据库中的数据上传到服务器中;SubmitSQL()函数是将SQL语句传递到服务器上直接执行。

1.3 电子标签存储的肉品检验检疫信息

系统采用的电子标签为ISO14443A标准类型，容量为8K的EEPROM，分为16个扇区，每个扇区为4块，共64块，每块16个字节，以块为存储单位，第0扇区的块0存放芯片商、卡商相关代码，用户不能更改，也不能存储用户数据，各扇区的最后一块为该扇区的控制块(如块3，块7，块11，块15，块19，块23，块27，块31，块35，块39，块43，块47，块51，块 55，块 59，块 63)，不能存储数据［10］，各块存储的检疫项目类型事先已定义好，见表1(该检疫项目为生猪屠宰的检疫)。

表1 电子标签各块存储的相关信息

其中工作台一检测数据为头、蹄检疫，体表(皮张)检疫;工作台二检测数据为肩胛外侧肌检疫，颈前背侧淋巴结检疫，药残检验，胴体初检，肠系膜淋巴结检疫，腹股沟深、浅淋巴结检疫，骼内外淋巴结检疫;工作台三检测数据为心、肝、肺检疫，肾、脾检疫，胃肠检疫;工作台五检测数据为腰肌检疫，股内侧深肌检疫，胴体复检，金属探测，微生物检验，感官、理化检验。其余块未使用。电子标签的各块以十六进制数存储数据，程序首先将检测结果转化为十六进制编码，然后写入电子标签，通过解码读出电子标签中存储的信息。

2 生猪屠宰阶段对屠宰工艺参数的采集

屠宰工艺参数采集方案的客户端/服务器体系结构如图4所示，本文设计的采集方法适用于不同厂家的PLC控制不同阶段的屠宰工艺参数，使屠宰企业在改进屠宰车间的生产线时，不必一直沿用原来厂家的PLC，可以改用其他厂家的PLC，最大程度地提高控制效果，降低车间的改造成本。

图4 屠宰工艺参数采集的客户端/服务器体系结构

2.1 屠宰工艺参数采集步骤

生猪生产过程中对影响猪肉品质的屠宰工艺参数的采集步骤如下：(1)建立影响猪肉品质的工艺参数数据库，运行在服务器上;(2)运行各个不同的OPC(OLE for Process Control，用于过程控制的OLE)服务器对象，使其能够获得各个Item对象数据，并与上位机通信［11-12］;(3)运行OPC客户端程序，射频读取耳标号，相关设备获取麻电电压、麻电电流、麻电时间工艺参数，并显示在上位机界面，同时更新工艺参数数据库;(4)重复步骤(3)，依次获取生猪放血时间、屠宰淋浴水温、烫毛温度、蒸汽式烫毛压力、烫毛时间、打毛时间、打毛速度工艺参数，显示在上位机界面并更新工艺参数数据库;(5)将耳标号和屠宰号写入挂钩电子标签中，耳标标识转化为挂钩电子标签标识，将与耳标号对应的挂钩电子标签号和屠宰号显示在上位机界面并更新到工艺参数数据库;(6)射频读取屠宰号，依次获取燎毛温度、猪肉冷却温度工艺参数，显示在上位机界面并更新工艺参数数据库;(7)挂钩电子标签标识转换为条形码标识，条形码号更新到工艺参数数据库中，条形码随猪肉出厂，挂钩电子标签清零，方便重复使用。

屠宰工艺参数采集的程序流程图如图5所示。

图5 屠宰工艺参数采集的程序流程图

PLC通过各个传感器采集现场的工艺参数数据并控制现场设备，上位机由OPC客户端和应用程序组成，负责显示人机交互界面，实时反应生产过程中的各种屠宰工艺参数数据，采集工艺参数的各个分散的PLC通过各自的网络接口模块和上位机通过以太网连接。

3 结束语

生猪生产过程中检验检疫信息的采集和屠宰工艺参数的采集完善了生猪的整个追溯体系。本文中检验检疫信息采集过程中采用的是RFID射频技术和WI-FI通信技术，实现了二者不足的互补，提高了肉品检验检疫信息采集的可靠性;在屠宰工艺参数采集过程中，各个厂家的PLC通过传感器采集现场的工艺参数数据，利用OPC技术将PLC采集的屠宰工艺参数上传到上位机，提高了生猪的追溯深度，实现了将不同厂家的PLC采集的数据上传到上位机进行显示，并存储到数据库中。在实际应用中，本系统还有些技术问题有待今后更深入地研究和解决。

［1］ 谢菊芳．猪肉安全生产全程可追溯系统的研究［D］．北京：中国农业大学，2005．

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