基于RFID和二維碼的豬肉制品質量安全追溯平臺的構建

胡敏 劉波平 舒令花 楊運平 裘鋒 王蕾 戴歡

摘要以生豬養殖、屠宰加工產業鏈為基礎，記錄生豬在養殖、屠宰、加工、包裝、檢驗、運輸、銷售等各個環節的數據，運用RFID和二維碼技術，搭建自下而上的豬肉制品生產活動數據庫，以實現豬肉制品的全鏈條溯源。

關鍵詞RFID；二維碼；溯源

中圖分類號S126文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）26-0191-03

Construction of Traceabiltiy Platform of Pork Product Quality Safety Based on RFID and Twodimension Code

HU Min1，2， LIU Boping1，2，SHU Linghua3 et al

（1.Jiangxi Institute of Computing Technology，Nanchang，Jiangxi 330003；2.Software Engineering and Technical Research Center of Jiangxi Province，Nanchang，Jiangxi 330003；3.Jiangxi Chest Hospital， Nanchang，Jiangxi 330003）

Abstract Based on the breeding and slaughter process of live pigs， we recorded the data during the processes of pork production including breeding，slaughter，process，package，testing，transport and sales. Using RFID and twodimension code， we established the database of pork production activities from bottom to top，in order to implement the integral traceablity of pork.

Key wordsRFID；Twodimension code；Traceability

我國是豬肉生產和消費的大國，生豬及豬肉制品的質量安全問題關系到人民群眾的切身利益。

無線射頻識別（Radio frequency identification，RFID）是一種適用于短距離識別的通信技術，通過無線電訊號來識別目標、讀取和寫入相關數據。RFID技術的應用需要采購專門的讀寫器和電子標簽，將電子標簽裝載在可跟蹤的目標物上，使用讀寫器可以重復地新增、修改、刪除電子標簽內儲存的數據。相比于傳統的條形碼技術，RFID標簽具有抗污能力強、可重復使用、數據容量大、掃描效率高等特點[1-2]，在生豬飼養過程中可作為生豬的唯一標識。利用電子標簽可以隨時對生豬的養殖檔案信息進行跟蹤和管理，實現具有現實意義的“物聯網”。目前，適用于生豬養殖的RFID標簽類型有耳標式、項圈式、腳標式。RFID標簽的成本較高，但是相對于每頭生豬的經濟價值而言，每頭生豬增加一個RFID標簽的成本是可以接受的。

二維碼（Twodimension code）又稱Quick Response Code，簡稱QR碼，是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的。隨著“互聯網+”的發展，二維碼已經成為連接企業與用戶的關鍵入口，未來每個商品都將可能擁有自己的身份二維碼。二維條碼具有儲存量大、保密性高、成本便宜等特性[2]，非常適用于該平臺下豬肉制品的掃碼溯源。在平臺內為每件豬肉制品生成對應的溯源路徑（包含溯源網址和豬肉制品的身份ID）二維碼，通過圖片噴繪或者打印的方式粘貼在生豬屠宰、加工后產出的商品外包裝上。消費者通過手機“掃一掃”功能即可查詢到商品的養殖、屠宰、加工相關的全鏈條信息[3-4]，實現豬肉制品的質量安全溯源。筆者以生豬養殖、屠宰加工產業鏈為基礎，綜合運用信息化技術、物聯網技術、數據庫技術等科技手段，建立基于RFID和二維碼技術的豬肉制品質量安全追溯平臺，記錄生豬在生產、屠宰、加工、包裝、檢驗、運輸、銷售等各個環節的數據，提供基于PC端、手機端的溯源查詢接口。

1需求分析

通過對生豬的養殖、屠宰加工產業鏈進行調查研究，在了解實際情況的前提下，分析和總結各類型用戶對系統的實際需求。該平臺涉及的用戶類型有生豬養殖企業、屠宰加工企業、物流運輸企業、消費者[4]，不同的用戶類型要求平臺需要實現的功能不同。

①生豬養殖企業。需要平臺提供的功能主要包括對企業、人員、場地信息的管理，對養殖品種、投入品、養殖設備的管理，對生豬養殖批次的管理（每頭生豬對應一個RFID標簽），對生產活動記錄（清掃、喂食、注射疫苗等）的管理，對生豬銷售記錄的管理，溯源查詢。

②屠宰加工企業。需要平臺提供的功能主要包括對企業、人員、場地信息的管理，對加工品種、投入品、加工設備的管理，對進貨采購單（關聯生豬養殖企業的銷售記錄）的管理，對生豬加工批次的管理，對加工活動記錄的管理，對豬肉產品銷售記錄的管理及溯源查詢。

③物流運輸企業。需要平臺提供的功能主要包括對企業、人員、車輛信息的管理，對運輸訂單的管理及溯源查詢。

④消費者。需要平臺提供的功能主要是對市場上銷售的豬肉產品進行全鏈條溯源查詢，溯源結果應該展示對應的生豬養殖信息、屠宰加工信息、銷售信息、物流運輸信息等。

2系統架構分析

基于RFID和二維碼技術的豬肉制品質量安全追溯平臺架構如圖1所示。采用SQL SERVER搭建該追溯平臺的數據庫，在此基礎上開發適用于生豬飼養、生豬屠宰加工、物流運輸企業的生產管理系統。

生豬飼養階段，給每頭生豬佩戴一個RFID電子標簽，作為生豬的唯一標識。開發一款養殖助手APP，安裝在已整合RFID讀寫功能的安卓手機上。通過RFID手機讀取生豬的電子標簽，關聯生豬養殖系統內的養殖記錄，并編輯生產活動數據。

生豬屠宰加工階段，采用預先安裝屠宰加工APP的RFID手機讀取生豬的電子標簽，并記錄對應的屠宰加工信息。生豬加工完畢后，生成二維碼標簽并打印或者粘貼在商品包裝上。

物流運輸階段，生成關聯豬肉制品唯一標識的物流訂單，在運輸車輛上安裝GPS監控終端，通過GPS監控與調度中心可以查看車輛的位置、運行軌跡等。

這3個系統緊

密關聯，構建了自下而上的豬肉制品生產數據鏈，為PC端、

手機端的質量追溯系統的查詢提供接口。

3系統設計與實現

3.1系統功能模塊

該追溯平臺的權限體系以企業管理方為主，平臺管理方為輔的方式組織，即平臺管理方管理平臺基礎內容和服務性內容，為平臺內企業用戶提供企業管理員賬戶，而企業的生產管理權限均由企業自行控制。該追溯平臺需要實現的功能分為4大模塊：平臺管理系統、生豬養殖系統、生豬屠宰加工系統、物流運輸系統[5]（圖2）。

3.1.1平臺管理系統。該系統主要實現對整個平臺的管理，包括系統管理（如版本管理、日志管理等）、企業管理（對企業信息進行維護，如企業名稱、企業地址、企業類型等）、用戶管理（為加入本平臺的企業分配企業賬號密碼等）和知識庫管理（如病蟲害的管理、生產模型的管理、知識百科的管理等）。

3.1.2生豬養殖系統。該系統主要實現生豬養殖企業對養殖生產的信息化管理，包括組織機構管理（對企業信息、人員信息等的管理）、養殖場地管理（對企業下屬的養殖基地進行管理，如基地名稱、基地位置、基地面積、基地負責人等）、品種管理（對養殖的生豬品種進行管理，如品種名稱、品種習性等）、投入品管理（對養殖過程中需要的獸藥、疫苗、飼料等投入品進行管理）、養殖批次管理（對養殖批次，如養殖時間、養殖基地、養殖品種、養殖數量、批次編號等的管理，每個批次均關聯到對應的生豬唯一標識列表）、養殖活動管理（以單頭生豬或者單個批次的生豬為基礎，根據實際的情況添加養殖生產活動記錄，如生產活動名稱、操作時間、操作人員等）、銷售管理（對生豬銷售記錄的管理，如銷售客戶、養殖批次、對應的生豬個體標識列表等）、養殖手機助手（實現對生豬佩戴的RFID電子標簽的讀取功能，為企業養殖人員提供對養殖生產活動的實時記錄功能，通過手持端設備就可以及時地與生豬養殖系統相互銜接）。

3.1.3生豬屠宰加工系統。該系統主要實現生豬屠宰加工企業對生豬屠宰加工過程的信息化管理，包括組織機構管理（對企業信息、人員信息等的管理）、進貨管理（對生豬的訂購進貨單進行管理，如進貨單編號、供應商、采購數量、采購日期、關聯的生豬個體標識列表等）、加工場地管理（對企業下屬的加工基地進行管理，如基地名稱、基地位置、基地面積、基地負責人等）、產品管理（對生豬加工產出的豬肉產品進行管理，如產品名稱、產品說明等）、投入品管理（對加工過程中需要的添加劑等投入品進行管理）、屠宰加工批次管理（對加工批次，如加工時間、加工基地、加工產品、加工數量、批次編號等的管理，每個批次均關聯到對應的生豬唯一標識列表，生成包含加工批次等信息的二維碼標簽）、生產活動管理（對每個加工批次記錄根據實際情況添加生產活動記錄，如生產活動名稱、操作時間、操作人員等）、銷售管理（對豬肉制品的銷售記錄進行管理，如銷售客戶、加工批次等）、屠宰加工手機助手（實現對生豬佩戴的RFID電子標簽的讀取功能將加工批次與生豬的唯一標識關聯起來，為企業車間人員提供對加工生產活動的實時記錄功能，通過手持端設備即可及時地與生豬屠宰加工系統相互銜接）。

3.1.4物流運輸系統。該系統主要實現物流企業對貨物運輸的信息化管理，包括組織機構管理（對企業信息、人員信息等的管理）、車輛管理（對車輛信息，如車牌號碼、對應的GPS設備編碼等信息進行管理）、運輸委托單管理（對運輸委托單進行管理，運輸委托單可以是物流企業根據客戶需求在該系統內生成的委托單，也可以是該追溯平臺下的其他養殖企業、加工企業在各自系統下生成的委托單）、運輸訂單管理（承接運輸委托單后生成運輸訂單，配置運送車輛、運送時間等）、物流管理（對物流車輛的位置、運送軌跡進行管理）。

3.2系統實現

該平臺的實現包括企業生產管理系統、RFID手機端APP、質量追溯系統3個部分。

①企業生產管理系統軟件實現采用SQL Server搭建數據庫，使用Eclipse工具運用J2EE框架進行開發，發布在Tomcat服務器之上。同時，生產管理系統提供WEB SERVICE接口，用于和手機端APP的交互。其中，物流運輸系統可利用車載GPS定位設備和百度電子地圖實現對車輛的實際位置的定位和跟蹤。②RFID手機端APP則是開發一款基于安卓系統的APP，使用Eclipse工具在ADT（Andriod Development Tools）環境下開發，采用SQLite在手機端搭建輕量級數據庫，通過Ksoap2（Andriod平臺下調用WEB SERVICE的API）實現和服務器端WEB SERVICE接口的調用。并將此APP安裝在具有RFID讀寫功能的手機上。為實現手機讀取RFID標簽的功能，需要在手機上擴展NFC（Near Field Communication，近距離通信）模塊。NFC近場通信技術是由非接觸式射頻識別（RFID）及互聯互通技術整合演變而來，在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。隨著智能手機的發展，NFC技術逐漸廣泛的應用到智能手機中，支持NFC功能的智能手機也越來越多[6]，如小米、華為、HTC、OPPO、VIVO、索尼等，如同以前的藍牙、USB、GPS等配置，NFC日后也將成為手機的一個重要標配。通過RFID手機端APP的應用，養殖、

加工企業的操作員可以現場讀取生豬佩戴的RFID標簽，及時地錄入每頭生豬的個性化生產活動（每個批次飼養生豬的統一生產活動可以在養殖批次記錄上批量地錄入數據，某頭生豬單獨的生產活動如喂藥等則需要讀取其RFID標簽對應的錄入生產數據）。

③質量追溯系統在企業生產管理系統基礎上開發，基于生豬養殖、屠宰加工、物流運輸的數據庫，提供開放于消費者的溯源查詢界面，為實現生豬從養殖到豬肉制品的全鏈路溯源，開發過程中應把握一些關鍵控制點及關聯規則。豬肉制品質量安全追溯平臺關鍵節點的流轉模式如圖3所示。

4結語

筆者運用RFID電子標簽對每頭生豬進行唯一性標識，在生豬養殖系統、生豬屠宰加工系統、物流運輸系統內對豬肉制品從養殖、屠宰、加工、銷售、運輸的各個環節進行數據采集，同時利用RFID手機端養殖、加工APP作為數據采集的輔助手段，最后運用二維碼技術為每一件豬肉制品生成溯源鏈接[7]，從而實現豬肉制品的全鏈條質量追溯體系。該平臺的建立，有利于塑造企業品牌，提升企業的社會認同感，有利于提高政府部門的監管效能，有利于保障消費者的身體健康。

參考文獻

[1] 任佳玥.RFID技術在酒類質量安全追溯系統中的應用[D].北京：北京交通大學，2016.

[2] 焦玉聰，張立新，黃慶林，等.基于RFID及二維碼的肉制品質量安全溯源系統[J].江蘇農業科學，2017，45（5）：215-218.

[3] 胡振，羅通彪，楊華，等.農產品質量安全追溯系統的混合模式研究[J].湖北農業科學，2016，55（18）：4814-4818.

[4] 鄭業魯，劉曉珂，郭洛先，等.基于供應鏈的蔬菜安全溯源系統的設計與實現[J].廣東農業科學，2016，43（1）：145-150.

[5] 賈浩.基于RFID技術的生豬全產業鏈溯源系統關鍵技術研究[D].長沙：湖南農業大學，2016.

[6] 樊敏.基于RFID的酒產品防偽溯源系統Andriod客戶端的設計與實現[D].合肥：安徽大學，2016.

[7] 凌康杰，岳學軍，劉永鑫，等.基于移動互聯的農產品二維碼溯源系統設計[J].華南農業大學學報，2017，38（3）：118-124.