牛肉生产从养殖到销售环节可追溯系统开发与应用

杨 亮，潘晓花，熊本海*，杨振刚

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 动物营养学国家重点实验室，北京 100193； 2.阳信亿利源清真肉类有限公司，德州 251800)

牛肉生产从养殖到销售环节可追溯系统开发与应用

杨 亮1，潘晓花1，熊本海1*，杨振刚2

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 动物营养学国家重点实验室，北京 100193； 2.阳信亿利源清真肉类有限公司，德州 251800)

为提高我国牛肉生产的监管水平，保证牛肉产品质量安全，满足消费者的知情权和选择权，本研究基于肉牛个体从养殖、屠宰、销售等整个生产周期流程，采用肉牛个体编码技术、标签技术(Radio frequency identification,RFID)、信息采集与无线网络传输技术、网络数据库及二维码标识等技术，开发规模化肉牛场牛肉生产可追溯系统。系统包括肉牛养殖、屠宰、销售等环节信息采集与分析管理的智能平台，该平台3个子系统总共实现的功能模块多达42项，其中，养殖环节20项，屠宰环节16项，销售环节6项。系统主要实现对规模化肉牛场按肉牛个体进行养殖、屠宰、销售信息的正向采集与传输，以及通过网络、查询机、手机扫描二维码等方式的反向溯源。通过规模化肉牛场牛肉生产可追溯系统的建立，实现全产业链各环节主要质量安全信息的采集和远程贮存，以及正向跟踪和反向溯源，为规模化牛肉生产企业提供面向内部数字化管理及服务的公众平台。

肉牛；规模化；牛肉；质量安全；可追溯

牛肉享有“肉中骄子”的美称，是中国人消费的主要肉类食品之一，仅次于猪肉。中国牛肉产量以每年20%左右的速度递增[1]，牛肉消费以每年15%的速度上升。据国家统计局最新数据，2013年我国牛肉产量673万吨[2]，占世界牛肉总产量的11.7%。然而，在牛肉产量和消费保持快速增长的同时，由于兽药残留、突发疫病等诸多因素影响，牛肉质量尚难达到发达国家的市场要求，导致中国牛肉在国际市场上缺乏竞争力[3]，严重影响到国际贸易的顺利开展。同时，中国的规模化肉牛场生产管理方式还比较落后，缺乏完整的信息管理[4]。在世界经济全球化和贸易自由化的背景下，如何保证牛肉产品的质量安全，关系到老百姓的身体健康和生命安全[5]。

远在欧洲疯牛病危机爆发之前[6]，法国农业部便开始对其境内所有牛只进行个体跟踪识别。随着疯牛病的出现，这种措施成为进行牛肉质量安全可追溯管理的有效工具[7]。为应对在英国爆发的“疯牛病”事件，欧盟于1997年在全世界范围内率先建立食品溯源系统，强制实施肉制品追溯制度，要求在欧盟范围内销售的所有食品都能够进行跟踪与追溯，否则就不允许上市销售[8]。美国、加拿大、澳大利亚等国家也陆续通过立法，实施动物标识计划，建立肉牛追溯系统[9-12]。近年来，中国也陆续制定并实施了一系列与畜产品质量安全管理相关的法律法规[13]。2004年4月，国家食品药品监督管理局等部门发布了《肉类制品跟踪与追溯应用指南》，确定肉类行业作为食品安全信用体系建设试点；2006年农业部颁布实施第67号令[14]：畜禽标识和养殖档案管理办法，正式启动动物标识及疫病可追溯体系建设工作； 2010年为加快推进追溯体系建设工作，根据中央1号文件关于“加快推进动物标识及疫病可追溯体系建设”精神，提出了“农业部关于加快推进动物标识及疫病可追溯体系建设工作的意见”[15]。畜产品可追溯体系建设工作在全国范围内全面开展，并在重大动物疫病防控工作中发挥积极作用[16-19]。

本研究将以肉牛个体作为研究对象，从肉牛养殖、屠宰、分割、贮藏、加工、包装、销售的整个产业链全程数字化管理事件为基础，利用肉牛个体编码技术，RFID标签技术，网络数据库技术，信息采集与无线网络传输技术，二维码标识技术等，建立规模化肉牛场牛肉质量安全可追溯系统，满足消费者的知情权，政府部门的监管权，实现牛肉供应链的全程安全监控。当出现牛肉食品安全事件时，迅速查明事故原因，及时做出调控决策，将可能造成的损失及危害降到最低，减少不必要的恐慌。

1 材料与方法

1.1 相关数据表结构设计

为实现牛肉质量安全可追溯，必须以牛只个体信息数据采集的基本规范为基础。为此，设计了多种数据表结构即数据标准，阐述核心基础数据表关键字段的设计。

在养殖环节中，肉牛基本信息表主要包括牛号、场名、品种、出生日期、入群日期、入栏体重、出栏日期、出栏体重、责任兽医等字段；牧场主基本信息表主要包括牧场主、牧场编号、牧场规模、牧场概况、牧场地址、饲养方式等字段；此外还包括饲料信息、免疫信息、疫病信息等数据表。

在屠宰环节中，肉牛屠宰信息表主要包括牛号、胴体号、屠宰日期、检疫员、检疫信息等字段；屠宰厂基本信息表主要包括屠宰厂名称、屠宰厂编号、屠宰厂地址、负责人、联系方式、官方兽医等字段；此外还包括待宰信息、胴体信息、销售信息等数据表。

1.2 肉牛个体标识的编码规则设计

牛肉质量安全可追溯系统建立在牛只个体身份识别基础之上，因此，建立牛肉质量安全可追溯体系，实现牛肉产品从源头到餐桌的跟踪及可追溯，需要按照一定编码规则，通过标识技术将牛肉生产过程中的物质流与信息流建立严格准确的关联。我国肉牛生产跨省份流动性较大，建立我国牛肉的质量可追溯体系有巨大的挑战。国际上动物识别代码总共由64位组成，对不同的代码位有具体的规定。我国农业部发布的67号令[14]，对牛的编码规则定义为15位数字，第1位数表示动物种类：2代表牛；第2～7位为养殖场所在地的县市行政区划代码，服从GBT2260-1999[20]，最后8位为指定的县市内相同类别动物个体的顺序号。

在本系统中，应用的肉牛个体编码既考虑了与农业部67号令的兼容性，又对后8位的编码赋予了新的定义(图1)，其中前2位为养殖场代码，后6位为年份及序号。该方法的优点在于纳入了养殖场编码，耳标在佩戴前由耳标生产者一次性编码印制成型，无需养殖场写入耳标的编码信息，不会出现耳标重复问题。

图1 肉牛个体编码规则设计Fig.1 Beef cattle individual encoding rules design

1.3 系统的主要功能设计

牛肉质量安全可追溯系统(图2)主要包括3个环节：养殖、屠宰、销售环节。在养殖环节中，主要包括牛只入栏记录、牛只出栏记录、牧场主信息、检疫员信息、供货商信息、饲料管理、疫苗管理、兽药管理、饲料添加剂休药期预警、兽药休药期预警、在群牛信息、出栏牛信息、在群牛统计、出栏牛统计等功能模块。在屠宰环节中，主要包括待宰信息、屠宰信息、屠宰厂信息、检疫员信息、检疫信息、销售信息、屠宰统计等功能模块。在销售环节中，主要包括购入信息、检疫信息、胴体分割信息、标签打印信息等功能模块。

图2 系统功能框架图Fig.2 System function frames

1.4 系统开发软、硬件环境及相关技术选用

本研究的完成在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所网络中心，选用的牛场为山东某肉牛养殖和屠宰销售一条龙企业，服务器操作平台为Windows Server 2008，数据库操作系统为Microsoft SQL Server 2008，系统开发采用Microsoft的Net技术，对统计分析数据的图形化处理采用Fusion Charts技术。销售查询环节采用基于Android系统的Java语言开发及SQL Lite小型数据库。

2 结 果

2.1 实现对养殖环节肉牛个体信息采集与管理

养殖环节子系统包括“追溯数据”、“牛场管理”、“安全预警”、“综合查询”和“系统维护”共5大模块，20项功能模块。主要记录牛只进入养殖场后，耳标佩带记录、饲料使用记录、疫苗使用记录、兽药使用记录以及牛只的入栏、出栏记录等。信息涵盖肉牛的整个生命周期，实现对肉牛个体进行标识、管理与可追溯。如何确保养殖信息如实地采集，并上传到服务器中，是养殖环节系统设计的重要目标[21]。

在牛只养殖环节中使用的125kHz低频RFID电子耳标。在养殖过程中，牛只个体的所有信息都通过唯一的RFID电子耳标进行关联。此频段的RFID性能卓越，操作简单，发射功率低，激励距离远，很适合在牛场的环境中使用。

对于RFID电子耳标，开发了手持式RFID管理系统，进行养殖过程中相应信息采集与传输。

饲料记录：主要记录牛只养殖过程中使用饲料信息。其中，每种饲料分别对应着使用的饲料添加剂以及饲料来源等信息。当牛只准备出栏时，通过饲料中添加剂的休药期规定，进行相应的饲料使用，实现牛只安全出栏；若使用的饲料有问题，也可以根据记录的信息，追溯到饲料的生产厂家，保证饲料源头安全可靠。

免疫记录：主要记录牛只饲养过程中按国家有关规定进行疫苗免疫的信息。其中，根据疫苗名称，可以追溯得知疫苗的批次、来源等详细信息。

兽药记录：主要记录牛只在养殖过程中使用兽药的信息。其中，根据使用兽药名称及使用日期，通过系统提供的兽药休药期表，预判出牛只的安全出栏日期，形成有效的预警机制。

在牛只出栏方面，分为单只出栏和批量出栏两种方式，用户可以根据场内实际出栏情况进行选择，方便进行场内统计与分析。图3为养殖场在群牛统计表，详细记录各养殖分场的在群牛统计数据，方便管理。

图3 在群牛统计表Fig.3 In herds statistics

图4 肉牛胴体标签设计Fig.4 Beef carcass label design

2.2 实现对屠宰环节肉牛个体信息采集与管理

屠宰环节子系统包括“追溯数据”、“厂内管理”和“综合查询”共3大模块16项功能模块。主要记录牛只进入屠宰厂后，如何将牛只耳标号转换成胴体号，并且记录屠宰过程等信息。

2.2.1 肉牛胴体标签编码规则与设计 肉牛胴体号是肉牛屠宰环节的核心和基础，每个胴体号都对应唯一的肉牛屠宰事件记录，同时也对应着唯一的牛只耳标号，实现牛只耳标号与胴体号的转换[22]。在本研究中，设计并生产了如图4所示的肉牛胴体标签。胴体号由20位数字组成，其中第1～6位为屠宰厂所在区县行政代码，第7～8位为屠宰厂代码，第9～14位为屠宰当天日期，例如：“140827”的屠宰日期为2014年08月27日；第15～16位为当前屠宰牛只的产品部位编码，17～20为当前部位的分割顺序号。

在胴体标签上，选用了一维条形码和二维码两种方式，标签选用的材质具有耐用、易识别等优点，能很好地适应屠宰厂的恶劣环境，为数据的顺利读取提供了保证。

2.2.2 标签打印 肉牛分割标签根据各个厂家的不同而稍有差异，在本研究中，主要设计上脑、眼肉等50种分割部位，选用专业级的ZEBRA打印机进行标签打印。用户只需点击其中的某一部位按钮，系统将自动生成相应的胴体编码，由打印机自动打出胴体标签。

2.2.3 屠宰检疫数据采集与管理 在肉牛屠宰和加工过程中，屠宰厂环境卫生、肉牛个体检疫、胴体关键部位检查、样品采集和化验等各个环节都应用HACCP控制系统。肉牛屠宰检疫主要指对肉牛胴体的各项检疫项目，主要包括入场检疫、宰前检疫、头部检疫、皮肤检疫、内脏检疫、旋毛虫检疫、胴体检疫、复检等各项指标。

2.3 实现销售环节的数据可查询

保证消费者购买牛肉商品的知情权，确保牛肉产品的质量安全，是牛肉质量安全溯源体系建立的根本目的。为此，当消费者购买牛肉商品时，如何将养殖和屠宰环节信息如实地展示给用户，是销售查询环节设计的重点。本系统提供了多种查询方式，包括网络查询、超市查询机查询、手机查询、短信查询等。除了以上传统意义上的查询方式以外，本系统专门开发了基于Android手机扫描二维码的移动互联查询模式。消费者只需扫描在商品标签上的二维码，即可查询到所购买商品的详细信息，查询结果如图5所示。

图5 手机查询Fig.5 Mobile phone inquiry

3 讨 论

3.1 肉牛个体的唯一性编码是关联可追溯系统各数据记录的关键

就牛肉可追溯而言，从肉牛进入养殖场养殖开始，到最后流向销售环节进行销售，整个流程按顺序进行，因此会产生养殖、屠宰、分割、加工、销售等环节过程数据。如何将这些事件与肉牛个体关联起来，就需要将肉牛所佩戴的耳标号作为主键来实现，耳标号确定的前提是其唯一性及可拓展性。从法国农业部最早建立牛只个体身份识别系统开始[1]，各国政府对于肉牛个体的编码规则都不尽相同[12]，如何建立适应于中国肉牛个体编码规则，是建立中国牛肉质量安全可追溯系统的基础和关键。

如果牛只的编号只在牛场内部使用，则可自行编码，以不重复为前提。但是，如果出现牛只购入与卖出，长远有效的做法则是按农业部第67号令对在群的牛只进行全国唯一性标识。本系统采用的15位编码，既符合农业部的67号令要求，同时在编码中加入了养殖场代码，可以更迅速查询到牛肉的责任主体。

3.2 追溯数据的挖掘分析提升数据的利用价值

作为牛肉质量安全可追溯系统，必然在牛只的养殖、屠宰、销售环节中产生大量的数据，如何将这些记录的信息，全面科学地展示给企业主、消费者和监管者，即如何对追溯数据进行深度挖掘分析，是系统设计过程中需要重点考虑的问题，迄今为止还没有涉及这方面的研究报道。

在本研究中，通过将养殖、屠宰、销售等环节的数据进行统计分析，得到按养殖户、按时间段等各种条件下的统计数据，方便养殖户进行科学系统的养殖计划的设定，方便监管者及时有效地获取所管辖区域内的牛只养殖信息、屠宰信息和销售信息，特别是可以将统计分析的数据导出为EXCEL文件，便于建立基本信息的电子文档及纸质文档的有序保存及分析。同时利用Fusion charts图形软件及水晶报表模块，将统计得到的数据通过图形的形式更直观表现出来，提高显示度。

3.3 可追溯系统还具有扩展性

随着信息技术的迅速发展，如何将其应用到本系统中，是未来工作的重点。从2006年昝林森等[16]开发基于VB 6.0的单机版系统，到如今基于Android手机溯源查询系统，就是信息技术进步的最好体现。

移动互联是信息化发展的方向，本系统设计的二维码标签，通过手机扫描进行查询的方式，符合移动互联的发展方向，充分利用信息技术的发展，开发出新的产品来服务于中国农业，是广大科研工作者应该认真考虑并使其变为现实的任务。

本研究应用RFID电子耳标，实现其自动识别、数据传输等功能，这符合互联网技术发展的趋势。如何不断进行技术熟化与创新，将新技术应用到本系统中，是可追溯系统未来研究的重点。

4 结 论

在充分考虑肉牛个体标识和可追溯技术发展的基础上，开发并应用一套完整的规模化肉牛场牛肉质量安全可追溯系统，不但满足消费者的知情权，同时有效加强我国牛肉质量安全的监管力度和效果，对提高我国牛肉产品的质量和国际竞争力将起到积极而重要的作用。为此，我国应借鉴欧盟和日本等发达国家的经验，做好畜产品质量安全的风险评估，利用快速发展的标识技术和现代信息技术，结合中国特色的肉牛饲养模式，使牛肉产品溯源的范围基本覆盖我国最主要的养殖、屠宰和销售模式，最终服务于我国牛肉质量安全可追溯体系建设。

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(编辑 程金华)

A Development of a Beef Production Traceability System Covering Rearing to Marketing Sections

YANG Liang1，PAN Xiao-hua1，XIONG Ben-hai1*，YANG Zhen-gang2

(1.InstituteofAnimalScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition，Beijing100193，China；2.YangxinYiliyuanHalalMeatCo.Ltd，Dezhou251800，China)

The purpose of this study is to improve the supervision of beef production，ensure the beef products’ safety and meet the consumer’s right to know and to choose.Based on individual cattle’s production cycle from breeding，slaughtering and sale，a beef production traceability system was constructed by adopting individual cattle coding technology，RFID label technology，information collection and wireless network transmission technology，network database and two-dimensional code identification technology.Three subsystems namely breeding subsystem，slaughtering subsystem and sale subsystem were included in the platform，and 20，16，6 function modules were realized for the above 3 subsystems，respectively.The main function of this platform is that the information collection and transmission of the whole production process form farming，slaughtering and selling，as well as the reverse traceability of information were realized through network，kiosk，or two-dimension code scanned by mobile phone.Above all，the building of beef production traceability system in large-scale farm realized the information collection and remote storage of beef quality from production to circulation，tracking forward and reverses traceability，and provides an internal management and public service platform for large-scale beef producers.

cattle；large-scale；beef；quality and safety；traceability

10.11843/j.issn.0366-6964.2015.08.014

2015-01-26

动物营养学国家重点实验室自主研究课题(2004DA125184G1107)；山东省自主创新项目(2013CXC90206)

杨 亮(1980-)，男，吉林四平人，硕士，主要从事动物信息学研究，E-mail：yl@iascaas.net.cn

*通信作者：熊本海，E-mail：bhxiong@iascaas.net.cn

S818.9

A

0366-6964(2015)08-1383-07