信息時代下肉制品食品質量追蹤溯源技術研究

◎ 楊溢凡，寧學星，曾程龍，董香麗

（山東協和學院，山東 濟南 250109）

近年來，食品安全溯源系統的研發引起政府的高度重視。食物中毒、瘋牛病、口蹄疫、禽流感等多種畜禽傳染疾病以及農藥殘留等各類食品安全危害事件頻繁多地發生等都促進了我國食品安全檢測溯源系統的研發和應用推廣。食品溯源系統不僅可以在農業種植食品養殖、生產加工過程中自動進行食品檢驗消毒檢疫，還可以在各食品中轉站之間進行自動部署，記錄食品檢驗檢疫消殺相關工作以及確定物流運輸路線，并將食品溯源系統監控安全鏈條直接延伸至各個食品銷售服務終端，實現從生產到銷售監控流程的全覆蓋。本文對信息時代下肉制品食品進行溯源所應用到的技術進行探究，分析各現代技術在食品溯源方面的優劣，為溯源系統的建立和完善提供參考。

1 相關技術

1.1 物聯網技術

1.1.1 傳感器技術

傳感器是信息化溯源的數據來源，相當于人的眼睛，用來獲取食品各環節的技術信息。溯源系統應具備RFID電子標簽，存儲生產、加工、物流和防疫信息。

1.1.2 傳感器網絡

傳感器采集網絡技術是手機傳感器網絡技術、計算網絡技術、現代通信網絡、無線通信網絡技術以及分布式實時信息處理等多種技術的有機融合體[1]，用于將手機傳感器網絡采集到的數據通過匯聚網絡上網后傳至手機傳感器計算機信息系統中心并進行實時數據處理，再通過現代無線通信網絡技術將相關信息實時傳送連接到手機客戶端。

1.1.3 嵌入式系統技術

利用嵌入式系統技術，可同時實現對多個任務處理單元的調度，關閉不工作的設備，從而降低與控制能耗。部署在各物流中轉樞紐以及生產環節，用于對RFID電子標簽內的信息進行讀寫，在降低能耗、實現單一的簡單重復操作上有極大的優勢。不僅可以降低能源成本，還可以解放大量勞動力，可降低溯源系統運營和維護成本，對溯源系統的推廣應用上有極大貢獻。

1.2 大數據

大數據技術在追溯技術上有舉足輕重的地位[2]，對溯源終端上采集到的大量數據組進行分類和處理，可以有效地防控食品安全出現的潛在風險。我國目前大數據在商業上的應用已經有較大發展，例如電信公司利用大數據分析用戶手機號碼使用情況，針對性地限制可能用于電信詐騙的手機號碼，對電信安全有極大的幫助。大數據的另一個優勢在于綜合利用多元數據進行分析，在對溯源信息分析的同時，還可以對生產、加工產業鏈條公司相應信用數據等進行綜合分析，實現食品安全監控的分級管理或提前預警。

1.3 云計算

溯源系統的實現需要龐大的算力，單獨設立大型計算中心成本過高。隨著云計算技術的發展，算力問題逐漸得到解決。云計算的背后需要多部服務器作為支撐，通過這些服務器組成的系統將需要運算的巨大數據進行分解，將分解后的數據通過小程序運算得到最終的結果，再將結果反饋給客戶的過程就是云計算。通過分布式計算的方式，可以實現對微型終端空閑算力的整合應用，在解決大型計算算力不足問題的同時，也讓終端冗余算力得到充分應用[3]。

1.4 通信技術

物聯網系統應用過程中有多種無線通信方式，而在實際應用中，WIFI、Zigbee、BLE、RFID等短距離無線通信在物聯網系統應用中較為普遍，必須要有特定的組網、通信策略才能實現與上位機的通信。接下來將對幾種主要的通信方式進行對比探討，分析其優劣。

1.4.1 WiFi

WiFi作為無線局域網技術中應用最廣泛的技術之一，是無線通訊領域的主導者。WiFi設備通常是在2.4 GHz和5.8 GHz兩個頻段，以下為WiFi技術的基本特征。

（1）由于短距離通信傳輸速度非常快，其他新型無線通信傳輸技術很難與其相比，WiFi的無線傳輸速度可以達300 Mbps。

（2）WiFi技術具有極強的穿透力并且信號覆蓋面積大，現代建筑對其信號的干擾小。

1.4.2 Zigbee

由于短距離通信傳輸速度非常快，其他新型無線通信傳輸技術很難與其相比，同時支持多種網上拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全[4]。以下為Zigbee技術的基本特征。

（1）Zigbee技術能夠傳輸信息容量較大的數據，其自身具有高效的碰撞避免機制，使數據能夠安全高效的傳輸，同時可有效避免數據在傳輸過程中發生信號碰撞。Zigbee技術還具有與網絡相融合的特點，在進行數據傳輸操作時，可直接連接家庭中的控制網絡，并且不會發生碰撞。

（2）綜合使用Zigbee關鍵技術可在進行視頻數據無線傳輸時，每個傳輸節點都能很好地節約電源耗電，這也是此項關鍵技術的最大優點之一，兩節5號式蓄電池組所提供的電源工作持續時間一般能夠長達一年，大大節約了使用成本。

1.4.3 NB-IOT

（1）NB-IOT技術是一項新興通訊技術，隸屬于于IOT技術領域。其主要特點是能夠支持低頻高功耗網絡設備、待機時間長、能廣泛使用各種蜂窩式的數據網絡連接，被人們稱為低頻高功耗蜂窩廣域網[5]。而采用NB-IOT等技術設備的燃料電池使用壽命高達10年之久，覆蓋面廣。在同樣的頻段下NB-IOT技術網絡可覆蓋整個室內。

（2）連接能力強。NB-IOT技術可支持大量設備同時連接，其功耗低，同時具備優化的網絡架構。

（3）低成本。企業使用的單個NB-IOT技術接連模塊的成本大概在30元左右。

1.5 定位技術GIS

GIS技術利用定位信息技術和電子地圖技術相結合的方式，將地圖和移動目標顯示在APP的屏幕上或計算機屏幕上[6]，給客戶更直觀的使用感受。

2 系統實現

通過對食品質量追蹤溯源系統的分析，對起重要的組成進行分解，分別是RFID系統、云端數據庫、微信小程序。系統工作流程主要包括：信息采集、數據包上傳、用戶查詢。

2.1 RFID系統

RFID系統由貨品電子標簽、二級節點以及信息系統3部分組成。貨品電子標簽存儲信息覆蓋生產、加工、物流中轉、檢疫防疫等溯源信息；二級節點由食品供應鏈、食品安全部門和生產加工關鍵節點組成；信息系統負責二級節點讀寫信息并經信息系統綜合處理后上傳至數據庫。

2.2 云端數據庫

數據庫采用RDS For MySQL關系型數據庫，可以滿足溯源系統大量二級節點高并發的問題。云端數據庫用以存儲節點上報數據，并且提供API接口用于小程序調用訪問數據，三者結合起來可以滿足食品追蹤溯源系統的功能。

2.3 微信小程序

微信小程序是用戶與溯源系統交互的直接主體，小程序將提供QR碼查詢或支持NFC功能的手機進行感應識別。同時小程序還提供食品安全監督機構相應的抽檢結果。

3 結語

肉制品食品安全溯源是一個復雜的系統工程，在系統設計過程中要確保每一步都緊密相連，環環相扣。隨著技術日新月異的發展，其概念也在不斷地向前延伸，將來對其的研究也將不斷深入。物聯網應用使得溯源技術面臨新的變革，隨著將來應用范圍的不斷擴大，對不同食品檢測也會有新的要求，這就需要研究人員不停探索新的需求，發展新的技術。