一种基于RFID技术的肉制产品安全追溯系统应用研究①

成志平

(陕西工业职业技术学院 陕西咸阳712000)

随着居民生活的水平提升，目前肉制品是需求量居高的食品。但在此背景下，肉产品安全事故却频频发生，如2011年震惊全国的瘦肉精事件、2014年的注水猪肉事件［1-2］。部分不良商家妄想借助肉产品市场需求量的优势，依靠使用激素药剂饲料、添加剂等违法行为来降低肉产品生产成本并以此获利，将消费者安全置身事外。由此看出，当前肉产品市场急需为消费者提供一套先进的安全追溯系统，对肉制品生产过程进行严格监督［3］。

国外关于肉制品溯源的研究要略早于国内。1996年英国在疯牛病事件之后，投入较大力度建设基于互联网的家畜跟踪系统；加拿大自2002年起，开始实施针对牛类及其肉制品的强制性标识制度；随后，日本、澳大利亚、欧盟等国家或地区相继开始建立针对肉制品的身份及质量追踪系统。国内相关研究开始较晚，北京永泰普诺开发的“RFID屠宰加工实时生产管理和安全信息追溯系统”实现了肉制品从活体到屠宰交易全过程的管理，且在2006年上海发生的“瘦肉精”中毒事件中，有效防止了中毒危害的扩大，发挥了正面作用。

以上多种类型的肉制品追溯理念，基本主要依靠互联网实现牲畜从入厂到销售的过程，对于牲畜的生长过程及生长环境没有实现有效记录以及长期监控。利用RFID技术能够有效监控牲畜的生长情况，为系统提供牲畜生长过程中的所有基础数据，从源头上保障肉制品安全。本文将消费者安全放在利益之上，进行基于RFID肉产品安全追溯系统的设计工作，以公开、透明的形式将肉制品生产至销售过程完全展示于消费者眼前。

1 RFID技术简介

RFID（Radio Frequency Identification） 是一种射频识别通信技术，主要利用无线电讯号进行相关数据的识别及读写工作［4］，具体结构见图1。图1中RFID的工作原理是利用射频信号完成对物体的自动识别，以便达到自动辨识信息及追踪信息的目的。

图1 RFID结构组成

2 肉制品产品安全追溯概述

2.1 需求分析

研究针对北上广深等国内一线城市肉制品加工企业和大型超市进行了调研，并结合西安本地的实际情况，对企业以及消费者关于肉制品安全追溯方面的一些问题进行了统计。调研结果表明，肉制产品信息的追溯能够有效增强消费者对产品质量安全的信息，对于肉制品生产加工企业的口碑有明显提升作用，同时还能够大幅提升产品的销售量和利润。企业与消费者对肉制产品安全追溯的需求与日俱增。

陕西省于2015年12月22日，发布《陕西省肉制品生产经营监督管理规范》，要求肉制品生产经营单位应当依照法律、法规和食品安全标准从事生产经营活动，保证食品安全，诚信自律，建立健全全程追溯制度，落实主体责任。本项目可作为流通节点的追溯子系统，配合政府职能部门完善陕西地区内肉制产品溯源机制。

2.2 主要溯源环节

肉制品跟踪与溯源主要环节见图2。

图2 肉制品跟踪与溯源主要环节

2.2.1 养殖

养殖环节安装RFID标签，可以帮助饲养员随时采集牲畜生长信息，对生长发育情况、饲料、生长环境、所用药品、检疫情况等进行监控，提供完整数据供溯源系统提取。

2.2.2 加工

牲畜进入宰杀流程前，通过对RFID标签中数据进行读取，确认牲畜健康情况符合要求，对牲畜的宰杀前后重量进行保留，同时录入牲畜宰杀日期。将信息一同保存到二维码中，与宰后酮体一起进入检疫环节。

2.2.3 检验检疫

经检疫部门检疫后，将所有检疫信息录入二维码并上传至中心服务器，生成二维码封存后进入下一流通环节。

2.2.4 运输

读取车辆RFID卡，确认运载肉制品车辆的车牌号、所属单位、检疫消毒单位、运载日期等信息；装载结束后，溯源设备自动录入装载时间、出发地、目的地、车载RFID卡信息等，并按照相应信息生成加密信息。

2.2.5 销售

商家对肉品进行切分、包装、销售。商家使用专用设备获取肉品的信息，并与经营户信息一并生成唯一的二溯源二维码。此二维码会同小包装一并流入消费者手中。

3 系统设计

3.1 整体架构设计

笔者主要将RFID电子标签应用到肉产品的安全追溯系统中，对肉产品生产至加工再到销售的整个过程进行实时记录，并利用ZigBee无线通信技术以及网络技术将各环节相关信息进行采集，以此构成4类信息采集系统，再将4类信息汇集到跟踪追溯系统信息平台中。通过此架构设计，将实现用户根据相应的肉产品追溯号即可查询到其整个生产过程的相关信息。具体架构见图3。

图3 肉产品安全追溯系统整体架构设计

根据图3，整个肉制品安全追溯系统按照肉制品生产和销售的流程，在养殖、屠宰、批发和销售4个环节进行数据采集。其中养殖场环节采集主要汇聚了肉制品一系列的养殖信息，如饲料信息、用药信息等；屠宰场环节采集主要包括肉制品加工过程，如检验情况、屠宰日期等；批发环节采集主要包括肉制品完成屠宰之后的相关信息，如转入信息、增加配送等；销售环节主要记录着肉产品完成批发之后的相关销售信息，如销售商信息、销售时间等。通过上述的采集，将数据汇入到信息平台，最终存储在数据库中，便于购买肉制品的消费者进行安全信息查询。

3.2 RFID标签的数据采集系统设计

3.2.1 系统整体架构

RFID标签是整个系统的核心所在，关系着肉产品的安全追溯是否得以实现［5］。笔者主要将RFID标签的数据采集系统划分为5个部分，分别为RFID读写器、ZigBee终端节点、ZigBee路由器、ZigBee网络协调器以及控制服务器。具体RFID标签的数据采集系统整体架构见图4。

图4 数据采集模块设计

在RFID标签的数据采集系统的整体架构中，标签实则就是一个肉制品信息记录器，RFID读写器可通过对标签进行读取来获得相关的肉制品信息，并将该信息发送至ZigBee终端节点中。与此同时，RFID也担负起接收上层相关指令的任务，按指令要求对标签数据信息进行写入、删除等相关操作。ZigBee终端节点在接收到肉制品信息之后，将会通过ZigBee路由器选择出一条最佳传送路径，向ZigBee协调器发送肉制品信息。而当Zig-Bee终端节点在接收到上层发送的指令时，也将完整地将其传达至RFID读写器中，为读写器的相关操作提供依据。ZigBee协调器在接收到下层传送的肉制品信息后，最终将此信息上传至控制服务器，以此完成肉制品信息的整个传送过程。

3.2.2 ZigBee路由器节点的程序流程

在整个RFID标签的数据采集系统整体架构中，ZigBee路由器在其中扮演着中继节点的角色，担负起信息传送和指令传达的工作［6］。具体ZigBee路由器节点的程序流程见图5。根据图5，ZigBee路由器在完成软硬件初始化之后，将向信号监测节点发起网络申请。若该节点同意此申请，将会分配给路由器相应的网络地址，该路由器节点转变为无线监听状态。当此状态的路由器节点监听到其他节点的网络申请时，将会对空闲短地址进行分配，若此时并未发现符合该节点申请的网络地址时，便将该数据信息下达至下一个节点。

3.3 肉制品安全追溯系统设计

3.3.1 服务器端体系结构设计

由于服务器体系架构将对整个肉制品信息管理系统的影响力极大，因此，笔者将对当前较为常用的C/S结构与B/S结构进行对比，以此选出更为合适的结构应用于服务器端体系的结构设计中，以此提高该模块的实用价值。具体C/S结构与B/S结构进行对比结果见表1。根据表1，B/S结构在维护升级、代码重用等多方面皆更加符合肉制品安全追溯系统的设计原则，因此，笔者选用B/S结构进行服务器端体系结构设计。

3.3.2 系统功能设计

在系统的功能模块设计过程中，笔者主要将其功能划分为3大模块，分别为肉制品追溯信息查询子系统、企业生产管理子系统以及质量安全监督子系统。其中在肉制品追溯信息查询子系统中，用户可根据产品追溯码查询到相关的肉产品信息；企业生产管理子系统主要面向企业管理人员与生产人员，为其提供与某肉制品生产相关的人员信息，便于企业进行肉产品生产信息了解工作；质量安全监督子系统主要负责肉产品问题预警、处理、召回等工作。

图5 路由器节点的程序流程

4 系统实现与应用

4.1 系统实现

笔者主要利用RFID技术，再结合ZigBee进行肉制品安全追溯系统的设计工作。开发语言方面选用当前最为先进的Java开发语言，数据库选用SQLServer2000，以此构成了一套具有先进性、合理性以及可扩展性等特征的肉制品安全追溯系统。基于RFID肉制品安全追溯系统的具体实现见图6。

表1 C/S结构与B/S结构对比结果

图6 产品追溯查询界面

4.2 系统应用情况测试

4.2.1 功能测试

系统功能测试主要针对2个主要功能：肉品信息跟踪、产品信息追溯。企业用户在权限登录成功之后，肉品信息跟踪界面显示正常，用户进行肉品养殖、加工、仓储、物流和运输信息跟踪操作时，按钮事件正常，页面跳转快速准确，数据信息从数据库进行读写正确快速，对不符合规范是数据输入进行拦截并提示。公众用户进入系统主界面，界面显示正常美观，输入追溯码进行产品信息追溯，按钮事件正确，结果页面跳转正常，最终产品数据显示正常。通过地区查阅企业时，地址导航栏动作反应快速准确，地图能正确跳转至地级市地图，能正确显示该区域的企业用户数量和简要信息。具体功能测试的测试项目、内容及结果见表2。

表2 功能模块测试结果

5 结语

本研究在分析RFID技术与肉质产品安全追溯需求及其主要追溯环节的基础上，对肉制产品安全追溯系统的整体架构、RFID标签的数据采集系统、安全追溯系统等进行了系统开发，并将设计完成后的系统投入实验进行验证。该系统能够有效对肉制产品各项信息进行追踪，且系统界面显示正常美观，结果页面跳转流畅，最终产品数据显示正常，各测试项目均达到预期要求。通过该溯源平台，相关政府部门可对相关食品进行监督管理；消费者可对相关食品进行信息查询，实现肉制品的溯源功能。