基于RFID技术的肉制品质量安全管理系统设计①

任娟娟 仝丹娜 朱鑫彦

(陕西工业职业技术学院 陕西咸阳 712000)

我国是世界上人口最多的国家，而在我国国民日常饮食结构中，肉产品占有较大的比例，因此我国拥有着十分巨大的肉产品消费市场[1]。伴随着我国经济近年来不断发展腾飞，人民生活水平日益提高，对食品安全的要求也与日俱增[2]。对于肉产品质量安全管理工作而言，由于从肉产品生产到消费购买的过程中需要经历生产、加工、运输以及销售等诸多环节，涉及农业、卫生、质监等多个政府行政管理部门，因此具有较大的难度[3]。在此背景下，研究一种能够对肉产品的生产、加工、运输以及销售等整个过程进行有效监管的系统，无疑能够保障肉产品的质量安全，具有可观的社会与经济价值。对于肉产品质量安全管理系统的设计工作而言，其难点在于如何对肉产品的生产、加工、运输以及销售等各环节相关信息进行有效采集、传输以及管理[4]。针对这一问题，笔者提出一种基于RFID技术的肉产品质量安全管理系统设计方案。

1 RFID技术概述

RFID即射频识别，是一种兴起于20世纪末的非接触式自动识别技术，不需人工操作就能够在各种环境下实现识别工作[5]。

RFID技术的原理是将数据信息以编码方案的形式写入电子标签内，读写器利用电磁耦合或者感应耦合原理自动识别标识对象的电子标签，并读取电子标签数据信息[6]。RFID系统的基本组成如图1。

图1 RFID系统的基本组成

如图1所示，RFID系统由电子标签、读写器以及应用系统构成。读写器通过天线发出射频信号；当电子标签进入识别范围后，向读写器传输自身存储的数据信息；读写器接收到数据信息后对其进行解码处理，然后将经过解码的数据信息传输至应用系统；应用系统对数据信息进行处理[7]。

2 系统需求分析(可增加各个环节对系统的功能需求)

肉产品质量安全管理工作需要对肉产品从生产到销售的整个供应链进行有效监管，因此必须对该供应链的各主要环节及参与者进行研究分析。就目前来看，我国的肉产品供应链一般如图2所示。

图2 肉产品供应链

从图2可以发现，目前我国肉产品供应链可划分为畜禽饲养、屠宰加工、物流配送以及肉产品销售等主要环节，各环节参与者分别为畜禽养殖场、屠宰加工厂、物流运输企业以及肉产品销售终端[8]。

据上述分析，可以确定本文所设计的肉产品质量安全管理系统的用户范围。具体包括畜禽养殖场、屠宰场等各环节参与者；农业、卫生、质监等相关政府监管部门[9]。

3 基于RFID的肉制品质量安全管理系统设计

3.1 系统应用框架设计

基于RFID技术进行肉产品质量安全管理系统的具体设计，其应用框架设计采用4层结构，具体如图3所示。

图3 肉产品质量安全管理系统应用框架

根据图3所示的系统应用框架可以看到，在本安全管理系统中，包括了物理环境层、数据采集层、数据集成层及应用层[10]。

(1)物理环境层。该层包括了肉制品质量安全管理系统的全部硬件设备，如计算机、服务器、传感器、读写器等[11]。

(2)数据采集层。该层主要负责利用RFID技术对整个肉制品供应链的所有相关信息进行采集，并将采集到的信息数据写入电子标签[12]。

(3)数据集成层。该层由RFID中间件、集成平台以及信息系统等构成，主要负责通过读写器读取肉产品电子标签中的数据信息，对数据信息进行处理，并且将经过处理的数据信息传输至应用层[13]。

(4)应用层。该层为面向用户的系统操作界面，以此实现用户对肉制品质量安全管理系统各项功能的操作[14]。

3.2 具体监控流程设计

肉制品供应链包含多个环节，为保障各环节相关信息的透明、公开，肉制品质量安全管理系统必须及时地采集相关信息[15]。基于上述要求，本文对肉制品质量安全管理系统的业务监控流程进行设计，如图4所示。

畜禽生产饲养环节需要为每一只活体畜禽配置耳标、脚环等标签，采集畜禽活体成长信息以及饲料、药品等相关信息并建立档案，同时将信息数据上传至肉制品质量安全管理系统的数据库中；屠宰加工环节需要采集畜禽屠宰加工信息、屠宰许可证以及肉制品的检疫结果，并且将信息数据上传至肉制品质量安全管理系统的数据库中；物流运输环节需要采集肉制品批次、配送运输时间、始发地与目的地、运输环境及要求等相关信息数据，并上传至肉制品质量安全管理系统的数据库中；终端销售环节需要集成整合所有环节的数据信息，为肉制品配置全球统一标准的编码，同时将信息数据上传至肉制品质量安全管理系统的数据库中；检验检疫部门需要及时接收并监督核查上述各环节所采集上传的数据信息，在完成肉制品质量安全检验后发送相应的检验信息，并将信息上传至到肉产品质量安全管理系统的数据库中。

图4 系统业务流程

3.3 系统功能模块设计

在上述系统流程设计的基础上，本文对肉制品质量安全管理系统各主要功能模块进行设计(图5)。

图5 肉制品质量安全管理系统功能模块

如图5所示，本文所设计的肉制品质量安全管理系统由应用服务平台、公共信息服务平台以及数据库等3个子系统构成，各子系统中又分别包含了相应的功能模块。

3.4 数据库设计

本文所设计的基于RFID技术的肉制品质量安全管理系统，采用Mysql开源数据库，并设计了畜禽活体信息数据表、饲料信息数据表、疫苗信息数据表、药品信息数据表、肉制品信息数据表、物流信息数据表、工作人员信息数据表。各主要数据表的结构基本类似，这里以饲料信息数据表为例(表1)。

表1 饲料信息数据

3.5 标识设计

本文所设计的肉制品质量安全管理系统是通过RFID技术对肉制品供应链全程进行安全监管，具体实现方法是对其配置唯一性标识，以此对应该肉制品的真实可靠的信息数据。根据肉制品供应链中的主要环节，本文设计了如下3种标识。

（1）畜禽活体标识。由畜禽养殖场为每个畜禽活体配置唯一性标签，通过该标签记录存储畜禽的自身信息、饲料信息、药物信息、疫苗信息等[16]。

（2）胴体标识。畜禽活体经屠宰场屠宰、加工后，由屠宰场对胴体配置标签，其中记录存储了类别信息、加工日期信息、保质期信息等。

（3）肉产品包装标识。肉产品包装标识是将肉产品的电子标签以特定规则转换而来的条形码，其中记录存储了以上2种标签中的所有信息。

3.6 标识编码写入

在本文所设计的肉制品质量安全管理系统中，上述各种RFID标签均以EPC编码规则来写入编码，编码结构分别如下。

（1）畜禽活体标识的编码结构为 “畜禽类别＋地区代码＋序列号”； （2）胴体标识的编码结构为： “企业GTIN代码＋活体编码＋屠宰加工序列号”； （3）肉制品包装标识的编码采用具有较大成本优势的EAN.UCC条形码。

4 系统开发及测试

4.1 环境部署

采用JSP技术对基于RFID技术的肉制品质量安全管理系统进行开发，系统数据库选择Mysql关系型数据库，数据接口选择JDBC驱动，系统各程序则采用Java语言进行编写与修改。

4.2 界面测试

为了验证本文所设计的肉制品质量安全管理系统的可行性，对系统各功能模块进行测试。以系统登录为例，在输入正确的登录密码后，可直接进入相应的功能界面，再输入错误的密码后，则退回到登录界面(图6)。

图6 系统登录界面

5 结语

总之，RFID技术作为物联网核心应用技术，必将在推动社会生产力发展方面发挥出越来越重要的价值作用。本文所设计的肉制品质量安全管理系统能够有效地利用RFID技术来采集、传输、处理、存储整个肉制品供应链的相关信息，从而辅助监管部门进行肉制品质量安全检查工作，同时为广大肉产品消费者提供产品信息查询功能，实现肉产品信息的透明、公开。