青海畜肉產品養殖加工在線監測系統研究

牛青松

摘要 [目的]圍繞青海省的主要特色農畜產品在生產、加工過程中的關鍵質量因子與關鍵控制點，以保障食品安全為首要目標，構建青海畜肉產品養殖加工在線監測系統。[方法]該系統對牛羊養殖、生產加工等環節信息進行信息化采集和傳輸，采用RFID作為射頻識別系統的數據載體，集成智能終端識別、電子秤識別、二維碼等信息化技術，[結果]實現從牛羊養殖喂養、用藥、生產加工過程、銷售等一系列環節的信息采集與傳輸。[結論]系統的應用將為青海省全面實施食品安全質量追溯提供信息化解決方案，為提高食品安全水平提供有力的支撐。

關鍵詞 在線監測;信息采集;射頻識別;質量安全追溯

中圖分類號 S126文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）13-0232-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.13.069

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on Online Monitoring System of Livestock and Meat Products Breeding and Processing in Qinghai Province

Abstract [Objective]To construct an online monitoring system for livestock production and processing in Qinghai Province， focusing on the key quality factors and key control points in the production and processing of main characteristic agricultural and livestock products in order to ensure food safety. [Method] The system collects and transmits information of cattle and sheep breeding， production and processing， uses RFID as data carrier of radio frequency identification system， integrates information technology such as intelligent terminal identification， electronic scale identification， twodimensional code， etc. [Result] It realizes information collection and transmission from a series of links such as cattle and sheep breeding， feeding， medication， production and processing and sales. [Conclusion] The application of the system provides information solutions for the comprehensive implementation of food safety quality traceability in Qinghai Province， and offers strong support to improve food safety level.

Key words Online monitoring;Information acquisition;Radio frequency identification;Quality and safety traceability

基金項目 青海省科學技術廳2018年度重點研發與轉化計劃“設施農業標準化生產與智能化管理技術應用示范”（2018-NK-106），“基于大數據的知識庫系統研究與應用”（2016-ZJ-607）。

作者簡介 牛青松（1977—），男，山東金鄉人，助理研究員，從事農業信息技術、無線網絡傳感技術等方面的研究。

收稿日期 2019-01-25

牛羊肉相關產業是青海省的傳統農業形式，也是青海省農業的特色產業和優勢產業，對青海省的經濟發展有重要作用[1]。雖然青海省已經有一批實力雄厚、技術先進的牛羊肉生產加工企業[2]，但是全省的牛羊肉相關產業的自動化和信息化水平還較低[3]，追溯相關的技術落后，追溯體系也是各不相同，普遍存在如下問題：

①牛羊養殖過程中，個體標識因為現場環境、材質及工藝而出現識別困難，進而導致個體信息丟失[4];②畜肉類生產產業鏈中，由于各環節標識不同導致追溯信息混亂[5];③畜肉類產業鏈中，工作人員無法在現場快速識別和查詢相關信息[6]。

這一系列問題不僅會對消費者的健康帶來風險，而且還會嚴重阻礙青海省牛羊肉相關產業的發展。因此，筆者圍繞青海省的主要特色農畜產品在生產、加工過程中的關鍵質量因子與關鍵控制點[7]，以保障食品安全為首要目標，構建青海畜肉產品養殖加工在線監測系統，對牛羊養殖、生產加工等環節信息進行信息化采集和傳輸：采用RFID作為射頻識別系統的數據載體，集成智能終端識別、電子秤識別、二維碼等信息化技術，實現從牛羊養殖喂養、用藥、生產加工過程、銷售等一系列環節的信息采集與傳輸[8-9]，為青海省全面實施食品安全質量追溯提供信息化解決方案，為提高食品安全水平提供有力的支撐。

1 系統設計

利用RFID技術、二維碼技術、數據接口技術等，結合筆者單位自身在信息化技術、農業技術方面的優勢與背景，建立畜肉類產品物聯網采集傳輸系統。

系統整體架構設計如圖1所示。

1.1 系統功能需求

1.1.1 多設備集成與數據傳輸。

利用數據接口和通信技術、計算機網絡技術等，將RFID讀寫器、電子稱、條形碼二維碼打印機等設備建立一套統一控制的包含RFID識別、重量記錄、二維碼標簽生成、數據傳輸等功能的物聯網設備，實現對牛羊肉產品的快速識別、標識生成和數據記錄。

1.1.2 遠程數據傳輸與處理系統。

利用計算機技術和移動網絡通信技術，建立遠程服務器內的包含通信連接、數據傳輸和數據操作等功能的現場物聯網設備與遠程服務器內溯源信息數據庫的中間件，實現牛羊肉產品相關信息的實時查詢傳輸、牛羊肉相關操作數據的在線記錄和數據庫存儲。

1.1.3 物聯網信息查詢和記錄智能終端。

設計可識別高頻RFID、超高頻RFID和二維碼標簽的、能夠與遠程服務器進行數據交互的手持式智能移動設備及其應用軟件。該設備及其軟件可以實現工作人員非接觸式的識別和查詢牛羊肉的相關信息，并且能夠現場實時錄入上傳牛羊肉的相關操作記錄。

1.2 系統流程設計

系統流程包括：

①創建唯一的標識號寫入到RFID耳標中，并將耳標連接在牛羊耳朵上。

②通過智能終端或Web網絡連接至養殖系統，錄入牛羊養殖過程中喂養、用藥等相關環節的信息。

③屠宰期，屠宰分解牛羊的同時，利用手持RFID讀取設備讀取耳標信息并復制多張RFID卡片分別放在分解部位上。

④在加工包裝環節時，利用電子秤上的RFID設備讀取分解部位上的RFID卡片，并在電子秤上選擇分解部位的類型，將RFID卡片數據和產品類型通過車間的無線網絡傳輸到服務器上。

⑤服務器接收到電子秤傳輸的數據，自動從養殖系統調用該耳標信息的相關養殖信息并創建產品批次，將該產品批次和追溯碼和相關信息返回到電子秤。

⑥電子秤接收到返回的數據，根據模板創建追溯標簽并發送到條碼打印機上進行打印。

⑦工人將打印出來的追溯標簽粘貼在包裝好的產品外包裝上。

系統采集傳輸流程設計如圖2所示。

2 系統實現

系統實現部分包括主要集成設備的選型和核心功能模塊的實現。

2.1 主要集成設備

系統實現所需的終端設備選型如表1所示。

2.2 主要功能實現

2.2.1 個體監測。

個體監測主要實現對牛羊個體在養殖、屠宰、加工、存儲、運輸、銷售等各個環節的溯源信息采集、管理。其中溯源信息的采集可以通過移動終端或者web端的形式實現。在實際應用中，個體監測可以很好地解決從養殖環節到屠宰環節以及從屠宰環節到加工環節中因對象形態變化而導致的溯源信息脫節的問題，實現牛羊肉產業鏈中各個環節溯源信息的無縫記錄，提升牛羊肉相關產業的自動化信息化程度，提高牛羊肉產品的安全性、品牌品質和市場競爭力。

移動終端錄入是通過研發農產品質量安全追溯移動平臺，通過移動平臺對農產品在生產、存儲、運輸、銷售等各環節中溯源信息的輸入、上傳。通過移動終端進行溯源信息錄入可以減少人為因素的干擾，提高數據的準確性與可靠性。通過移動終端進行溯源信息錄入的展現如下：

①企業登陸養殖系統，完成對牛羊個體的信息錄入（圖3）;

②讀取牛羊個體信息（圖4）;

③進行溯源信息錄入（圖5）;

④保存溯源信息，完成信息錄入（圖6）;

⑤web端錄入為企業提供了另外一種溯源信息錄入的途徑，企業通過web網絡登陸養殖系統，在網頁上完成對農產品在生產、存儲、運輸、銷售等各環節中溯源信息的輸入、上傳。企業登陸養殖系統后，在溯源信息管理頁面進行溯源信息錄入（圖7）。

2.2.2 RFID識別、復制。

該系統采用性價比較高的高頻RFID卡作為信息載體，在滿足了實際需求的同時，也降低了開發成本。農產品質量安全追溯移動平臺中RFID識別、復制的展現如下：

①RFID識別效果見圖8;

②RFID復制（圖9）。

2.2.3 二維碼生成。

系統選用的二維碼為QR碼。QR碼具有一維條碼及其他二維條碼的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖像多種文字信息、保密防偽性強等優點，因此該系統選用QR碼對數據進行編碼。圖9為系統生成的溯源標簽示例。

結合RFID、二維碼等物聯網技術研制的牛羊肉養殖加工監測系統已經在青海可可西里食品有限公司的5 000 t河卡有機屠宰基地示范使用。通過系統的使用，有效地提高了工人工作效率，降低了生產成本，為企業實施精細管理與提高生產效益提供了技術保障與支持。

3 小結

通過針對性地研究基于物聯網技術的牛羊肉養殖和加工全程監測技術，協同運用多樣化的感知技術，采用分組交換傳輸體制并引入泛在接入和異構網絡互聯互通的信息傳輸方式，構建了青海畜肉產品養殖加工在線監測系統，實現了對青海牛羊肉養殖加工環境和倉儲等安全信息的動態采集和農畜產品生產環境的實時監測。通過系統的推廣使用，可有效提高工人工作效率，降低生產成本，為企業實施精細管理與提高生產效益提供技術保障與支持

參考文獻

[1] 蔡守琴.基于產業化經營的青海特色農牧業發展研究[J].資源開發與市場，2010，26（11）：1005-1008.

[2] 張晉青，林治佳，楊卓.加快產業化發展促進牛羊肉生產[J].青海農牧業，2013（2）：19-21.

[3] 劉迪.青海省草地畜牧業轉型方向研究[J].南方農機，2018（9）：15-16.

[4] 李春保.肉及肉制品質量安全跟蹤溯源技術研究[J].中國科技成果，2015（7）：19.

[5] 錢建平，杜曉偉，李文勇.農產品追溯標識雙向轉換設備研究[J].農業機械學報，2016，47（11）：239-244.

[6] 黃潔，張印，王彥平，等.豬肉質量追溯技術體系研究與建立[J].山東畜牧獸醫，2017（3）：64-66.

[7] 陳佳，包蓉.影響農產品質量安全的因素及對策建議[J].安徽農學通報，2014，20（17）：16-17.

[8] 許小寧.青海農產品加工業發展現狀[J].中國農業信息，2016（8）：126-127.

[9] 王雪，馬鐵民，謝秋菊，等.基于物聯網的畜產品溯源系統的構建[J].安徽農業科學，2014，42（16）：5318-5319，5341.