物聯網技術在乳制品鏈條關鍵控制點監督管理中的應用探討

徐靜 王法中 魏磊

摘 要：為了對乳制品鏈條關鍵控制節點進行監督管理，根據各環節業務需求，文中整合應用RFID，GPS，傳感器等物聯網技術，設計了半有源傳感標簽、數據采集傳輸終端、車載終端三種智能終端，分別應用于乳制品供應鏈的養殖環節、檢測環節和物流環節。應用情況表明，所設計應用達到了對三個關鍵控制節點監督管理的目標，對提高乳制品監督管理具有重要意義。

關鍵詞：物聯網技術;乳制品;關鍵控制點;應用探討

中圖分類號：TP277文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）01-00-02

0 引 言

日前，國務院辦公廳發布了《關于推進奶業振興保障乳品質量安全的意見》（以下簡稱《意見》），《意見》要求建立健全養殖、加工、流通等各環節的乳品質量安全體系。乳制品的質量安全涉及諸多環節，任何一個環節出現問題，都會對質量安全造成威脅，如何確保乳制品全鏈條安全管理成為所有從業者及政府監管急需解決的問題。本文通過設計基于物聯網技術的智能終端，將RFID技術、GPS技術、傳感器技術等物聯網技術應用到乳制品的養殖環節、檢驗檢測環節、物流運輸環節這三個乳制品質量安全關鍵控制點，實現對三個節點的管理，以期滿足《意見》對強化乳品質量安全監管的要求，保證乳制品的質量安全。

1 養殖環節

1.1 業務需求

養殖環節是乳制品供應鏈的起始環節，在整個安全鏈條中意義重大。2006年農業部要求使用二維碼耳標、電子標簽、腳環以及其他承載畜禽信息的標識物，以加強畜禽標識管理，保障畜禽產品質量安全。2011年底農業部發布了《動物電子標識試點方案》，對畜禽的追溯由二維碼標識逐步升級到RFID標識技術。我國目前多數大型乳品企業開始關注養殖過程中的動物健康管理和經營效益，在自有養殖場試用以色列的計步器監測奶牛運動量，便于及早發現奶牛的發情期，減少空懷，提高原奶產量和質量。目前國內使用的動物標識設備大部分采用以色列產品，但該產品尚存在不能滿足農業部要求、配套成本高、更換電池間隔時間短、標簽及相應的讀寫器貴等問題，急需研發出具有自主知識產權的產品予以替代。

1.2 技術應用

本文設計研發了一款基于UHF的半有源傳感RFID標簽，該標簽不僅具有普通UHF RFID電子標簽的標識牛號、保存信息、遠距離識讀等基本功能，還內置了溫度傳感器、振動傳感器和相應的數據采集控制電路，可實時進行奶牛體溫變化曲線和活動量記錄，并保存到標簽內部FRAM存儲器中。平時該終端穿戴在牛身上，可實時記錄牛的體溫、運動狀況等信息。產品結構與電路原理分別如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，奶牛養殖用半有源傳感裝置，包括殼體2，其內設置電路板。電路板上包括控制器12、射頻模塊9、溫度傳感器10、振動傳感器11、時鐘模塊13、數據存儲模塊14以及電源模塊15。其中，射頻模塊9、溫度傳感器10、振動傳感器11、時鐘模塊13、數據存儲模塊14、電源模塊15分別與控制器12相連接。射頻模塊9包括有源射頻單元9-1和無源射頻單元9-2，有源射頻單元9-1選用470 MHz頻率頻段，無源射頻單元9-2選用850 MHz頻率頻段。電源模塊15還連接有電源開關7和電源指示燈6，電源開關7和電源指示燈6設置在殼體2上，電源開關7控制裝置的開關，電源指示燈6指示裝置工作狀況。

2 檢驗環節

2.1 業務需求

檢驗檢測是乳制品質量安全的重要環節，目前國內很多奶站存在收奶時檢測指標數據不上傳、不存檔的問題，導致出現問題時無法追溯。如何方便收奶人員將檢測過程中出現的三聚氰胺、重金屬、菌落數等重點檢驗指標數據收集存檔，以備追溯和監管是亟待解決的問題。

2.2 技術應用

本文設計研發了一款三聚氰胺、重金屬、菌落數等奶液重點檢驗指標的檢測數據采集傳輸終端，首先通過不同的接口采集檢測數據，然后通過有線傳輸、無線傳輸等方式將檢測數據傳輸到管理平臺，實現相關信息聯網，避免收奶時不檢測或者檢測不到位的現象發生。采集傳輸終端產品結構圖、模塊圖分別如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可知，牛奶檢測數據采集傳輸智能終端為殼體1，其內設置電路板。電路板上包括傳輸控制器10、分析控制器13、接口模塊3、按鍵模塊15、安全隔離模塊16、報警模塊17、LCD輸出模塊14、無線傳輸模塊8、長線傳輸模塊4、數據傳輸模塊12、存儲模塊9和電源模塊11。其中，接口模塊3、無線傳輸模塊8、長線傳輸模塊4、存儲模塊9分別與傳輸控制器10相連接;按鍵模塊15、安全隔離模塊16、LCD輸出模塊14分別與分析控制器13相連接;安全隔離模塊16與報警模塊17相連接;傳輸控制器10通過數據傳輸模塊12與分析控制器13相連接;電源模塊11分別與傳輸控制器10、分析控制器13相連接;電源模塊11可采用交流電源輸入，并可調理變壓，以滿足不同的電壓需求，使用方便。接口模塊3可采用RS 232接口，長線傳輸模塊4可采用RS 485接口，實現數據的快速可靠傳輸。

3 運輸環節

3.1 業務需求

由于乳制品易變質，因此長途運輸過程中需要控制溫度。運輸也是影響乳制品質量安全的重要環節，如何了解運輸過程中乳制品所處的環境是乳制品追溯和監督管理的需求。

3.2 技術應用

運輸環節研發的智能終端是一款基于RFID技術的傳感定位一體化遠程監控智能車載終端，該終端集成了有源RFID技術、傳感器技術、網絡技術、GPS技術、3G技術，把工作頻率為433 MHz的有源RFID電子標簽和溫濕度采集、RFID電子鉛封、油耗傳感器等相結合，在冷鏈運輸車的車身組建一個小型無線傳感器網絡環境，實現對貨物所處環境溫濕度、貨柜門開關狀態、車輛油耗等參數的分布式采集和傳輸，運用GPS定位技術實現對在途車輛地理位置的實時監控。產品設計框圖如圖5所示。

4 結 語

為了實現對乳制品養殖環節、檢驗檢測環節、物流環節的監督和管理，本文結合三個節點的業務需求，基于物聯網技術設計了半有源傳感標簽、數據采集傳輸終端、車載終端等三種智能終端，分別給出了終端的結構圖及框圖，并將其應用到乳制品養殖、檢驗檢測、物流運輸三個關鍵控制點的監督管理中。樣品應用情況表明，三個智能終端能夠較好地實現設計目的，有助于企業落實《意見》的要求，對提高乳制品質量安全具有重要意義。目前三個終端屬于第一代產品，隨著管理需求的變化及使用過程中發現的問題，項目人員會對終端進行升級改造，力求實現三者的聯合應用，達到乳制品全鏈條的監督管理。與國外產品相比，終端具有價格低、功能全、使用方便等優點，市場前景廣闊。

參 考 文 獻

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