物联网RFID技术为基础的肉牛饲养质量安全追溯系统的研究.docx

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物联网RFID技术为基础的肉牛饲养质量安全追溯系统的研究

物联网RFID技术为基础的肉牛饲养质量安全追溯系统的研究

李凌云

（内蒙古科技信息工程技术研究中心）

摘 要:

物联网RFID技术为基础的肉牛饲养质量安全追溯系统的研究，利用RFID智能标签为唯一标识目标对象以及其数据采集上的便捷性，通过将特制的RFID标签植入肉牛，对肉牛饲养过程进行跟踪，通过RFID数据读写技术，记录饲养过程中使用的饲料、卫生清洁、防疫免疫、饲养环境、检验检疫以及兽药的使用情况，全面真实地记录肉牛饲养的全过程，并为将来的质量与安全追溯提供充分的数据信息。

关键词

采集acquisition

射频识别radiofrequencyidentification（RFID）

射频标签 RFtag

关键控制点criticalcontrolpoint（CCP）

ThingsRFIDtechnologyresearchbasedonqualityandsafetyofbeefcattletraceabilitysystem

Lilingyun

（Innermongoliascientificandtechnologicaiinformation&networkprojectresearchcenter）

Abstract：

ThingsRFIDtechnologyresearchbasedonqualityandsafetyofbeefcattletraceabilitysystem,theuseofRFIDsmartlabelstouniquelyidentifythetargetobjectaswellasitseaseofdatacollectionon,byaspecialRFIDtagsimplantedinbeefcattle,beefcattlebreedingprocesstracking,readandwritedataviaRFIDtechnology,recordkeepingprocessusedfeed,hygiene,vaccinationimmunity,rearingenvironment,inspectionandquarantineandveterinaryuse,fullytruerecordofthewholeprocessofbreedingbeefcattle,andforthefuturequalityandprovideadequatefeedingsafetytraceabilityinformation.

引言

最近几年，由于食品安全（食物中毒、疯牛病、口蹄疫、禽流感、猪蓝耳病等畜禽流行病和瘦肉精、人工激素饲养等）危机频繁发生，严重影响了人们的身体健康，食源性疾病一直是人类健康的重要威胁，对世界各国经济和社会发展产生了重要的影响，食品的安全是关乎国计民生，社会稳定的重大战略性问题，引起了全世界的广泛关注。

如何对食品有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全球性课题。

食品安全的可追溯工作越来越受到关注和重视，被认为是管理和控制食品安全问题的重要手段。

同时肉制品的占有和消费水平是衡量一个国家文明程度和人民生活质量的重要标志。

我国是肉制品和消费大国，在进入新世纪的新形势下，肉类产业逐步成为关系到国计民生的重要产业，对促进农牧业生产、发展农村经济、增加农民收入、繁荣城乡市场、保障消费者身体健康和扩大外贸出口增长发挥着日益重要的作用。

我国肉类产量约占世界肉类总产量的29％，全国肉类产量达到7278.7万吨。

肉类人均占有量已达到世界平均水平。

但肉产品的安全与质量存在严重问题，急需进行肉类产业物联网技术的研究。

饲养是肉牛产品整个（饲养、屠宰、加工、仓储、物流、销售）生产过程中周期最长的一个环节，也是肉牛出现质量问题的主要环节。

所以，有必要对饲养阶段的信息准确的采集与记录，并在饲养过程中将数据上报至管理系统进行有效管理，在产品的终端对肉牛饲养的关键控制点信息进行逆追溯。

从源头做起，对肉牛的饲养的关键控制点信息的采集与产品质量安全追溯的研究是非常必要和紧迫的。

为了准确迅速的管理和追溯肉牛饲养安全质量信息，我们才用了当今最行之有效的物联网RFID技术建立肉牛饲养全过程的质量安全追溯管理系统。

该系统就是针对肉牛饲养过程中关键控制点安装智能传感器设备对关键控制点信息自动化或者半自动化的手段进行采集，如实记录和快速传输到中央控制管理系统，中央控制管理系统对数据实时分析与监控，实现饲养过程的预警与溯源，一旦出现问题可以迅速追溯到源头。

1.RFID与物联网技术

1.1 物联网的概念

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。

其英文名称是：

“TheInternetofthings”。

由此，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。

这有两层意思：

第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

物联网就是“物物相连的互联网”。

1.2 RFID射频识别技术

RFID（RadioFrequencyIdentification）射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过阅读器传递一定频率的射频信号，使电子标签在接触磁场时，能够产生感应电流以获取能量，从而发送本身编码所含信息，阅读器将其读取、解码后发送到目的用户来处理，整个过程无须人工干预，可工作与各种恶劣环境，并可同时识别多个电子标签，操作方便快捷。

在整个肉牛饲养管理阶段，RFID标签以牛只（EPC）耳标的形式钉在肉牛耳朵上，EPC代码为整个饲养过程中唯一识别代号。

1.3 牛只EPC耳标代码

耳标代码是实现饲养管理追溯系统的关键，它是系统中所有信息存储，移动和读取的逻辑语言。

它以RFID电子标签作为载体，将牛只信息及其他相关信息进行代码化，同时通过对EPC耳标代码的查询结果，来监控和追溯整个肉牛饲养过程。

2.基于RFID的肉牛饲养质量安全追溯系统构架

RIFD肉牛饲养管理追溯系统，是根据肉牛饲养的养殖、防疫、群畜管理等各流程特点，通过传感器设备、RFID耳标、RFID读写器，对饲养过程的各个关键控制点信息进行采集，传输，存储，管理、追溯的信息管理系统。

其目的是利用RIFD射频识别技术，通过物联网实现肉牛饲养过程信息的自动识别和信息互联与共享。

图1肉牛饲养质量安全追溯系统构架图

Fig.1Qualityandsafetyofbeefcattletraceabilitysystemarchitecture

3物联网感知层追溯信息采集分析

物联网感知层是物联网追溯系统的基础，只有通过感知层的数据采集信息，才能支撑整个物联网追溯管理系统的运作。

其主要工作通过在各个关键控制点的传感器、射频标签等设备对肉牛饲养基础信息进行采集记录。

其流程的关键控制点如下图2所示

图2肉牛饲养流程

Fig.2Beefcattlefeedingprocess

3.1关键控制点的信息采集内容的确立

肉牛的饲养过程主要分为：

入场、分栏、饲养、转栏、出场等几个阶段。

在整个饲养过程中，肉牛质量安全追溯的关键控制点主要包括：

入场的检疫，入场的称重、饲料配方，常规检疫，疾病治疗，出入栏信息，出场检疫，出场称重。

对这些关键控制点的信息进行采集分析是控制肉牛饲养阶段产品质量安全的基础。

追溯单元

追溯内容

肉牛

肉牛入场前及饲养过程中的动态健康信息

饲料

来源、品质、数量与使用情况

饲料添加剂

商品条码、来源、品质、数量与使用情况

兽药

商品条码、来源、品质、数量与使用情况

消毒药品

商品条码、来源、品质、数量与使用情况

免疫药品

商品条码、来源、品质、数量与使用情况

养殖场人员（包括兽医、饲养员、管理员）

饲养方法与养殖环节操作信息

表1肉牛饲养环节关键控制点信息采集单元及采集内容

List.1Beefcattlefeedingareascriticalcontrolpointsandgatheringcontentinformationacquisitionunit

3.2关键控制点信息采集流程

由于肉牛饲养的周期长，坚持做好对其关键控制点的信息采集非常重要，如何快捷，准确，智能化的采集是我们设计的原则和不懈努力的方向。

饲养环节关键信息采集包括：

饲料、饲料添加剂和兽药使用、免疫、消毒、转群和诊疗五方面的信息，信息采集方式采用手持PDA进行采集，对牛耳标号的采集，通过PDA中内置的RFID读取模块读取肉牛的RFID耳标，对其他养殖信息的采集则在获得耳标后通过PDA键盘录入方式采集，将信息上传到厂商管理平台，实现对肉牛在饲养过程中的动态健康信息及饲料、饲料添加剂、兽药、消毒药品、免疫药品的使用请康和养殖人员饲养方法与养殖环节操作信息的采集与管理。

图3肉牛饲养质量安全追溯系统信息采集流程

Fig.3cattlebreedingqualitysafetytraceabilitysysteminformationcollectionprocess

3.2.1入场信息采集:

在肉牛入场时，首先对肉牛健康状况和产地情况进行检验，检验合格、过秤后，给肉牛编号，为其制作用于识别和存储信息的射频识别（RFID）耳标，耳标中的信息包括养殖场厂商识别代码、肉牛编号、品种、来源、出生日期、进场日期等，以此为肉牛建立养殖档案。

3.2.2肉牛饲养环节信息采集：

饲料、饲料添加剂和兽药使用、免疫、消毒、转群和诊疗五方面的信息，信息采集方式采用手持PDA进行采集，对牛耳标号的采集，通过PDA中内置的RFID读取模块读取肉牛的RFID耳标，对其他养殖信息的采集则在获得耳标后通过PDA键盘录入方式采集，将信息上传到厂商管理平台，实现对肉牛在饲养过程中的动态健康信息及饲料、饲料添加剂、兽药、消毒药品、免疫药品的使用请康和养殖人员饲养方法与养殖环节操作信息的采集与管理。

1.饲料、饲料添加剂、兽药使用信息采集

饲料、饲料添加剂、兽药使用信息采集包括：

肉牛耳标号、生产厂家、投喂饲料的名称、批号/加工日期、投喂数量、饲养员和使用日期。

2.免疫环节信息采集

免疫环节信息采集包括：

肉牛耳标号、生产厂家、免疫药品名称、商品条码、批号（有效期）、免疫方式、免疫剂量、操作员和免疫日期。

3.消毒环节信息采集

消毒环节信息采集包括：

牛舍编号、消毒药品的名称、商品条码、消毒方式、用药剂量、操作员和消毒日期。

诊疗环节信息采集

诊疗环节信息采集包括：

肉牛耳标号、圈舍号、治疗药品的名称、商品条码、病因、用药方法、诊疗结果、诊疗人员和治疗日期。

4.转群环节信息采集

转群环节信息采集包括：

肉牛耳标号、转出牛舍编号、转入牛舍编号、转群原因、操作员和转群日期。

3.2.3出场信息采集

在肉牛出场时，首先对肉牛健康状况进行检验，检验合格、过秤后送往屠宰场，记录内容包括：

肉牛耳标号、公正检验信息、运送车辆编号、屠宰场名称和运送日期。

4. 物联网网络层结构分析

系统采用B/S系统结构，才用了分布式布局模式。

在牧场内设立覆盖整个牧场的无线wifi网络，所有的传感器与PDA射频识读器采集的信息通过无线网络传回中央服务器，中央服务器的相关指令也可以通过无线网络输出给传感器设备与PDA射频识读器。

在牧场与牧场，牧场与管理控制中心通过互联网web技术将分布在不同地域的各个的子系统数据进行传送，利用浏览器录入、维护和查看数据。

用户通过客户端浏览器输入URL访问web服务器，web服务器请求数据库、服务器，并获得的结果以网页形式返回客户浏览器。

图4物联网网络结构图

Fig.4Thingsnetworkstructure

5.物联网应用管理系统

肉牛饲养管理系统是以架子牛采购为起点，至饲养牛出场检验结束。

整个环节以EPC耳标代码为标志，采集记录牛只在饲养场的关键控制点的相关信息，通过饲养管理系统对这些信息进行分析判断当前肉牛的生长水平与生理状况，根据采集的数据分析配置更合理的养殖计划。

还通过对关键控制点信息的记录，对产品个体，饲养责任人，疫苗，兽药等信息进行全程管理与追溯。

图5肉牛饲养质量安全追溯系统结构图

Fig.5Qualityandsafetyofbeefcattletraceabilitysystemstructure

系统功能描述：

在肉牛入场饲养的时候，在肉牛的身上安装上EPC系统（全球统一标识系统）标识的标签（如做成耳标或脚环），这些电子标签在肉牛一入场时就打在耳上，此后饲养员用一个手持PDA（射频标签识读器）设备，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息，从源头上对生产安全进行控制。

同时记录肉牛在各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关键信息的记录。

在肉牛屠宰前，首先要通过手持机标签，以确认检疫无疾病肉牛才能出栏。

这些采集回来的信息在追溯管理系统中都可以实时查询，对整个肉牛饲养场的生产状况，与个体牛的生长状况做到实时监测。

设备情况。

手持数据采集和传输的POS机、手持读写器、电子耳标、远距离读写器，放置于牧场的出入口和主要通道出入口，随时记录肉牛的出入信息。

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