RFID的牛肉质量安全管理和评价的可追溯系统在中国的发展毕业论文外文文献翻译Word文档下载推荐.docx
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对系统实现的主要障碍是他不适用的输入信息的方法，效率低下的序列数据输入和数据通信机制的RFID阅读器，以及高实施成本。
关键词:
可追溯系统、RFID、系统评价、牛/牛肉供应链、PDA
1.介绍
由于对牛肉的营养价值的认可，牛肉已经成为中国消费者日常饮食构成中的一种重要食品，牛肉供应和中国消费者的承受能力在逐渐增加。
根据中国国家统计局（国家统计局的数据，2011），在2010年，中国牛肉总产量约6530000吨，比2000年增加了27.3%；
在2000年中国城市家庭中牛肉的年平均消费量为每人1.98公斤，而在2010年消费量增加到人均2.53公斤。
中国在关注牛肉质量安全方面已经大大提高，在过去的几十年里，由于牛海绵状脑病（BSE）爆发，以及其他食品安全事件和丑闻，激起了公众的关注和政府对食品工业中的质量控制和安全管理的热情（贝格，2004；
戈兰，2004；
黑勒顿，1998；
范韦泽梅，韦贝克，库格勒，巴塞罗斯，与纳米，2010，韦贝克等人，2010）。
因此，一些切实有效的措施在食品工业中实施（包括牛、牛肉产业）为了提高食品安全和加强消费者的信任（范韦泽梅，韦贝克，库格勒，和斯科德勒，2011）。
可追溯性是指“追踪食品，饲料的能力，食品生产的动物或原料，生产和分配的所有阶段”（欧洲委员会，2000）。
可追溯系统是提高食品消费的消费者信心不可缺少的仪器，并且在食品供应链中降低信息不对称。
追溯系统已在许多国家和地区的实施。
欧盟首先推出可追踪系统在1997年目的是为了处理疯牛病。
可追溯性的强制性执行规章是在2005发布，这要求在欧盟市场上的所有食品和饲料具有可追溯性（史库格勒，2005）。
类似的严格的规则在2005年在日本生效（达尔维特，德马基，与凯斯山卓，2007）。
在美国，在2004年开发的追踪牲畜和家禽链的国家动物识别系统被视为早期可追溯系统的一种具体实现。
但不幸的是，在2010年它由于产业利益相关者和政策制定者的阻挠被遗弃了。
当前运行的系统是一个强制性的动物识别系统，这是专为动物疾病的管理设计的。
为了促进可追溯系统在食品供应链中的实施，美国农业市场服务机构为牛肉出口也建立了一整套的动物跟踪能力的自愿性认（Golanetal.,2004;
Schroeder&
Tonsor,2012;
Smithetal.,2005;
Zhao,Chen,&
Qiao,2012）。
基于标签技术的可追溯系统也被应用于加拿大，澳大利亚，巴西和新西兰（史密斯，2005）。
可追溯系统应用的全球化趋势在中国折射了出来。
为了满足国际和国内的食品安全和质量的要求，在国家层面上，国家质量监督总局，中华人民共和国中国检验检疫总局（国家质检总局）将可追溯系统的强制性要求应用到所有肉类和水产品出口公司。
其他食品公司被鼓励采取和实施可追溯系统通过支持国家、区域和地方政府实施的各种优惠政策，如IT基础设施和系统开发的免费或低利率贷款。
在区域一级，许多省级政府还制定政策促进追溯系统的应用。
例如，广东省政府在2009年颁布了关于食品标识码的条例，这要求所有的食物应该有识别标签。
为可追溯系统的研究内容涉及多个方面：
追溯系统开发（Maldini,NonnisMarzano,Fortes,Papa,&
aGndolfi,2006;
Qietal.,2010;
Shanahanetal.,2009;
Thakur&
Hurburgh,2009）；
可追溯性建模（Thakur&
Donnelly,2010;
Zhang,Feng,Xu,&
Hu,2011）；
操作机构和消费者的可追溯系统的认识（赫里索胡，chryssochoidis，与kehagia2009；
霍布斯，冯贝利，狄金森，和haghiri，2005；
wezemael，2010;
Zhang,Zhang,Liu,Fu,&
Mu,2010）。
具体研究牛/牛肉跟踪能力也有报道（Bowlingetal.,2008;
Kang,Zhang,Fu,&
Mu,2010;
Lu,Zhang,Mu,Fu,&
Zhang,2009,2010;
Shen,Zan,Duan,Wang,&
Zheng,2007;
Shi,Fu,&
Zhang,2010;
Yang,2005;
Zan,Zheng,Shen,Wang,&
Zeng,2006）。
这些研究的重点往往是基于RFID（无线射频识别）识别信息和系统架构设计；
有缺乏建模的可追溯数据采集与传输过程为了开发基于RFID的牛/牛肉质量安全可追溯系统。
本文的目的是开发和评估一个基于RFID的牛/牛肉质量安全可追溯系统（RCBTS），采用PDA、条码打印机进行可追溯在牛的生命周期，提供准确的跟踪信息。
此外，对数据采集和追溯信息交换传输模型的概念是根据调查的牛/牛肉供应链。
2.RCBTS的系统分析
2.1.调查法
进行了一项调查，了解牛/牛肉链的业务流程和识别用户的RCBTS。
下面是调查方法：
§
.文件集：
这包括收集关于牛/牛肉的质量标准和危害、分析关键控制点信息在牛/牛肉的生产过程的日志和记录，其目的是确定发展RCBTS的关键参数。
.现场观察：
这个指的是调查牛/牛肉生产流程和管理问题，包括喂养的时间和频率，疾病和治疗，屠宰过程。
在天津市、山东省和河北省有的企业被当做样本进行观察。
.采访：
目的是为了捕获用户的RCBTS管理。
在天津市、山东省和河北省进行了采访。
一个受访者名单包括从采样企业选择出来的15名管理人员，56名工人和牧羊人，然后受访者被要求回答关于工作流程的问题，任务和可追溯性问题。
2.2.牛/牛肉链业务流程分析
图1是以从文档集合、现场观察和访谈中获取的信息为基础来说明牛/牛肉链的业务流程。
图1.牛和牛肉生产流程。
2.2.1.环节1：
牛的育种方法
这一环节是链的第一部分，从购买牛犊到准备屠宰。
这个过程包括六个关于处理关键信息的采集和传输的关键业务节点：
个体标记，送料，免疫，消毒，牛棚传递和处理。
业务节点1：
在个体标记节点，一个独特的ID号分配给每个小牛。
然后，当生产者购买被记录并以独特的ID号标识的牛时，卖方能够提供个别牛的信息。
业务节点2：
饲养，这是质量控制的一个重要节点。
在牛的饲养过程中大多数的信息需要获取和记录，包括饲料的名称，饲料量，加料时间，工人们喂牛等。
业务节点3：
常规免疫接种，这对于防止牛的传染病是不要的。
可追踪的免疫信息包括免疫方法，药物，手术等。
业务节点4：
消毒，保持牛舍、送料装置和牛免受细菌、病毒和寄生虫卵的侵害。
牛棚需要定期消毒，每月一次。
此外，在春季和秋季牛棚和工具应彻底消毒时，牛应被转移到其他的牛棚。
业务节点5：
当牛生病或在不同的生长阶段需要转移到其他牛棚。
为生病的牛分配的牛棚需要分开处理，避免交叉感染。
业务节点6：
治愈病牛需要用到治疗，如口蹄疫，传染性胸膜肺炎，流感等，在繁殖的过程中应该采取积极的治疗措施，并且每个处理应该记录下来。
2.2.2.环节2：
肉牛屠宰加工过程
在肉牛屠宰加工以及涉及可追溯的信息转换和传输业务过程中的五个关键节点，包括宰前检验，牛屠宰，酸分解处理，分割和包装。
业务节点7：
宰前检查的目的是检查牛是否健康。
牛不能发送到下一个节点，直到检测结果符合相关法规要求。
整个屠宰过程是在检验员的监督下进行的。
业务节点8：
牛屠宰过程，包括放血，去皮，剖腹等，在这一过程中，头部，皮肤和内脏从牛胴体去除。
在屠宰过程结束，牛胴体分割成两半，每个被称为二分体。
业务节点9：
酸分解处理，它是解决生产牛胴体快速冷却条件下的乳酸的技术，以减少牛肉中的有害物质的含量，改善牛肉品质和风味。
酸分解处理应在冷却器在0—4℃在60—72h内进行。
酸分解处理过程后，牛胴体分为牛胴体的四个部分，每个被称为四分体。
业务节点10：
分割过程中，四分体被进一步划分为不同的部分，牛肉产品根据商品化的要求，如里脊，沙朗牛排，夹卷，眼肌，夹头牛排，肘，上部，臀部，胸部，胫骨等。
业务节点11：
已分割并且合格的冷却牛肉需要用带标签的真空包装起来，其中在包装的外部包含足够的可追溯性信息，然后牛肉产品准备出售。
2.3.在牛/牛肉链中的主要成员
为了开发一个集成系统，在供应链中的主要成员需要被唯一地识别（沙克尔，2008）。
主要成员在牛/牛肉链中示于图2。
图2.在牛和牛肉生产链的关键成员。
牧场主：
牧场主掌管牛的育种和管理，并密切配合兽医控制质量安全。
兽医：
兽医扮演着不同的角色，以确保牛是无病和保证牛满足卫生要求。
他们的责任是：
1）治疗生病的牛；
2）关于传染病对牛进行免疫；
3）消毒牛舍；
4）在屠宰过程中实施检验。
屠夫：
屠夫负责肉牛屠宰，酸分解处理和牛肉分割过程。
包装工人：
包装工人负责最终产品的包装和标签粘贴。
工人也将包装好的牛肉产品送入仓库。
2.4.RCBTS的用户要求
表1和表2说明RCBTS用户的功能要求和性能要求。
这些要求是从文档集合、实地观察和访谈中产生的。
2.5.RCBTS的临界可追溯信息
根据中华人民共和国中国农业部在2006年颁布的第六十七号法令（农业部，2006）和牛/牛肉质量管理的要求，以下的信息被确定为RCBTS的关键可追溯信息，并在牛/牛肉生产链中被跟踪和追查。
2.5.1.肉牛的养殖信息
图3描述了一个ER（实体关系）在牛的育种方面过程图。
标签15被设计为存储在这个过程中获得的信息，其中包括牛，喂养，牛棚转移，消毒处理等，每个标签显示所需的可追溯信息的详细描述。
以标签“tb_feeds”为例，它包含以下饲料可追踪的数据：
饲料ID，饲料名称，生产日期，产品代码，有效期，生产商，制造商的地址，日期和操作者，操作记录。
图3.数据库E-R（实体关系）在RCBTS肉牛养殖过程图
2.5.2.肉牛屠宰加工信息
在肉牛屠宰加工过程中追溯数据包括屠宰场（企业名称，营业执照和代码，联系信息等）的酸分解处理时间，检疫现状和屠杀的合格号，牛肉产品名称，生产日期，操作者等。
3.追溯信息采集与建模传输
3.1.沿着牛/牛肉链的可追溯性变换单元
跟踪单元跟踪和追查整个食品供应链中的对象。
基于对业务流程和对Li,Jin,andChen（2010）提出的关于牛/牛肉链的方法，提出了用于描述可追溯性变换单元过程的一个模型，它表示为：
Pt（S）={ID（S）,Loc（S）,Matt（S）,Infor（S）,Oper（S）,Date（S）};
（S={S1,S2,......Sn}）
其中S是可追溯的单元的集合体，Si（i＝0，……，n）是在业务流程中确定的追溯单元。
ID（S）是单元的独特的识别号码，它是在第一个业务链环节中生成，并且将不变地转移到整个链的每一个节点。
LOC（S）描述位置信息；
Matt（S）表示单位的属性；
Infor（S）是指质量追溯和跟踪的关键信息；
Oper（S）表示的操作员；
和Date（S）是指单元信息交流的时间。
在育种过程中，可追踪的单元是经过检验检疫批准的一头公牛或者一头母牛，被描述为S1和相应的可追溯性公式的Pt（S1）。
当公牛或母牛被转移到屠宰场，追溯单元依然是公牛或母牛并且公式描述变成Pt（S2）。
当牛胴体被分成两半的时候追溯单元转移到一个一半的牛胴体，此时公式是Pt（S3）。
然后，当牛胴体分割成四分体时追溯单元转移到一个分体并且公式描述成Pt（S4）。
在分割过程中，追溯单元转移到牛胴体的1/8或1/10，此时被描述为Pt（S5）。
分割后，牛肉产品变成追溯单元被定义成S6并且公式被描述为Pt（S6）。
图4说明了在牛/牛肉链业务流程中的可追溯转换单元过程。
表3给出了详细的基于ID（S）初始值是237052300000001的公式描述的可追溯性转换单元实例。
图4.在牛/牛肉生产流程中可追溯机组改造
3.2.追溯单元的识别方法
有三种类型的识别技术：
.字母数字代码，字母数字代码的基础管理需要大量的人力资源，因为读写的代码不是自动的（雷加蒂耶里，曼齐尼，2007）。
.条码技术在处理强大的数据时能力有限，因为它依赖于激光扫描装置读取近距离的数据（Xiaoetal.,2007）。
.RFID技术，它适用于射频识别物体和提供可靠和有效跟踪RFID的标签，可以存储/获取无线电子检索数据（voulodimos，patrikakis，sideridis，ntafis，与xylouri，2010），所以它是一个“移动数据库”，因为其高储存容量。
表4显示了不同的RFID技术的比较（Luetal.,2009）。
在下面的这些不同的识别技术比较中，RFID技术在RCBTS里作为识别的方法和追溯信息的载体。
高频（HF）带有1Kbit容量的RFID标签被选中并改建为牛识别标签（通常是标签被粘贴到牛的耳朵上并命名为“耳朵标签”）。
存储区域被划分为32块（每块4个字节）。
前两块存储64位UID由ISO/IEC15693-3定义，接下来的两块存储命令语句，牛的单个信息是写在剩下的28块里面。
信息包括牛的识别号，品种，出生日期，出生体重，农场代码，免疫状态，记录检疫现状及处理（见图5）。
信息被写入耳朵标签通过一个与PC机平台装置连接的13.56MHz的RFID读取器/写入器。
图5.在RCBTS中数据存储在RFID里的耳朵标签
牛肉分割链路的数据转换和传输更复杂。
为了获取跟踪传输单元的高速度传输数据，有必要选择一种更高效的设备，当有多个RFID标签时可以在同一时间读取/写入数据。
考虑到超高频RFID有能同时在3—9米内高速度读取大量标签的能力，超高频RFID标签被用作牛肉分割和处理过程中的数据交换的载体。
识别网页的编码，根据中华人民共和国中国农业部颁布的第六十七号法令（农业部，2006）。
该代码由15位数字组成：
第一个数字代表了牲畜的类型；
接下来的六个数字指的是县（市）行政区域代码GBT2260_1999（国家统计局，2006）；
最后八位数字按顺序编号（MOA2006;
Xiongetal.,2010）。
3.3.追溯信息采集和传输的实现
3.3.1.可追溯的单元S1的实现
PDA（个人数字助理）P130，嵌入了一个RFID读写模块，在RCBTS中作为一个高频RFID阅读器使用，它有16M位的程序闪存空间和16M位用户数据闪存空间。
在牛的育种过程中PDA进行了重新设计和开发用来作为数据采集与存储记录信息的装置。
追溯单元S1追溯信息被存储在用户数据空间。
内存的使用如图6所示。
图6.为RCBTS设计RFID标签的内存使用情况
当牧场主在RCBTS里记录新的可追溯信息时，他/她首先通过PDA从RFID标签看牛的标识号，然后输入新的有关日常育种信息到PDA，如饲料的名字，进给量，进给代码等。
新记录临时存储在PDA存储器里直到兽群守护者通过串口线收集所有日常管理数据并且将所有记录传输到PC机里。
3.3.2.可追溯单元S2—S6的跟踪传输
当一头公牛或一头母牛进入到屠宰场的屠宰线上，操作者通过PDA读取存储在耳朵标签上的数据，然后将数据复制到另一个RFID标签；
当公牛或母牛被屠宰，分为两组，RFID标签分别粘贴在两组后蹄，标签中的信息与对子一起被转移到下一个处理节点。
当对子被划分为四分体时，需要设置四个拷贝的RFID标签，每个标签附在每个四分体上。
在分割节点，可追溯单元在四到八或十个单元之间变化，运营商通过超高频阅读器获得在高频RFID标签上的信息，并且复制这些数据直到八个或十个新的超高频RFID标签。
在包装车间，运营商通过超高频阅读器装置在每个超高频RFID标签上增加了关于牛肉产品的新信息；
在这一点上，所有的可追溯信息被获得和存储，并且具有完整可追溯信息的最终产品在市场上准备出售。
最后，操作员在包装车间用条码打印机打印二维条码标签并且在最终牛肉产品的包装上附上标签。
可追溯性单元的转换和信息的传输过程如下：
Pt（S1）：
S1是在业务流程中的第一个追溯单元。
在这一点上，高频RFID耳朵标签用来记录牛的单个信息并且在牛的育种过程中存储信息。
Pt（S1）/Pt（S2）：
操作者通过PDA读取存储在RFID耳朵标签上的信息，然后将宰前检验信息写入到RFID标签。
Pt（S2）/Pt（S3）：
操作者使用PDA阅读器来获取在S2RFID耳朵标签上的信息，并将信息传输到另外两个RFID标签；
这两个标签都要粘贴在牛的后蹄对子上。
Pt（S3）/Pt（S4）：
操作者重复前面的步骤并且将信息从S3传输到新的RFID标签，其中每个连接到牛的四分体并且用于识别跟踪单元S4。
Pt（S4）/Pt（S5）：
操作者通过超高频阅读器获得追溯单元S4的识别信息并将数据写入到八或十个新的超高频RFID标签上。
Pt（S5）/Pt（S6）：
操作者更新在超高频RFID标签上的关于牛肉产品的信息，采用条码打印机转换从RFID标签到二维条码标签的识别信息的载体。
最后，将所有获得并且存储在二维条码标签上的关于牛肉的数据粘贴在牛肉产品的包装上。
图7说明了在RCBTS里可追踪单元之间的数据转换和传输的全过程，其中集成了PDA，高频RFID阅读器，带有条码打印机的超高频RFID阅读器。
图7.RCBTS里可追溯单元之间的的数据转换和传输全过程
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