基于RFID和二维码技术的牦牛畜产品质量安全溯源系统在红原县的设计与应用

1、基于rfid和二维码技术的耗牛畜产品 质量安全溯源系统在红原县的设计与应 用张洪轩刘晓枫道里刚史长光郭发亮 四川省草原科学研究院四川省红原县农业畜牧和水务局摘要：近年来，畜产品安全事件频发，为保障消费者健康，国内外相关组织相继提岀 了食品安全的“可追溯性”概念，通过对食品生产、流通过程屮各关键环节的信 息加以采集、有效管理，实现预警和追溯。本文综合运用rfid、物联网、监控、 预警等技术对红原县耗牛畜产品生产、流通等关键环节进行质量监控;通过搭建 第三方信息发布平台，供企业、政府、第三方检测机构、消费者及时发布和获取 信息，实现耗牛畜产品全产业链过程可查看，质量可追溯；旨在通过这种信息公 开的

2、方式建立食品安全信誉体系，解决耗牛畜产品行业信息不对称，改善耗牛 畜产品安全问题。关键词：rfid;二维码;耗牛畜产品;溯源;作者简介：张洪轩（1977-）,男，四川南充人，生态学博士，副研究员，主要 从事草地生态学研究工作。作者简介：道里刚（1978-），男，博士，副研究员，主要从事草地生态学、土 壤学及地理信息系统研究工作。收稿日期：2017-08-20基金：四川省科技计划项目（应用基础计划）一一红原县耗牛畜产品质量安全溯 源系统研究traceability system design and application of quality safety foryak product bas

3、ed on rfid and two-dimensional code technology in hongyuanzhang hong-xuan liu xiao-feng dao li-gang shichang-guang guo fatiangsichuan academy of grassland sciences;agricuitral and animal husbandry science andbureau of water resources of hongyuan county;abstract：in recent years, events of animal prod

4、ucts quality safety occurred frequently. to ensure the safety of consumers, domestic and foreign organizations have put forward the concept of trace-ability，z of food safety, through the food production, circulation of the key link information to be collected, effectively managed, to achieve erly wa

5、rning and trace-ability. in this paper, we use rfid, internet of things, monitoring and early warning technology to carry out qua!ity control of key aspects such as yak animal production and circulation in liongyuan county. through the construction of third-party information dissemination platform f

6、or enterprises, governments, third-party testing organizations, consumers timely release and access to information to achieve the whole process of yak animal products can be viewed, the quality can be traced; through this infonnation disclosure the establishment of food safety credit system to solve

7、 the yak animal product industry information asymmetry, improve the yak animal product safety issues.keyword：rfid; two-dimensional code; yak animal products; trace-ab订ity;received： 2017-08-20 随着社会经济的不断发展和人们生活水平的fl益提高，畜产品消费量持续上升。 然而在环境污染加剧，管理机制尚不完善及高额利益的驱动下，畜产品安全事 件频发，口蹄疫、猪流感、禽流感、三鹿奶粉、瘦肉精等，撩拨着消费者敏感而

8、又脆弱的神经。为保障消费者健康，国际标准化组织（iso）、欧盟委员会、食 品标准委员会等组织相继提岀了食品安全的“可追溯性”概念，通过对食品生 产、流通过程中各关键环节的信息加以采集、有效管理，实现预警和追溯1。红原县位于青藏高原东部，四川省西北高原，阿坝藏族羌族自治州中部，属高 海拔中纬度高寒牧区，地理坐标北纬31° 50'33° 22',东经101° 51'103° 23',平均海拔3 500米2。作为阿坝州唯一的纯牧业县和四川 省重要草食畜牧业基地，近几年来，红原县大力实施生态效益型畜牧业，已由 传统的游牧发展成为农

9、村牧区经济屮产业程度高、带动力强、有活力的支柱产业, 畜牧业占农业总产值的比重以及对农牧民现金收入增长的贡献率大幅度提升， 促进了农牧业增效，农牧民增收，农牧区改貌。文章综合运用rfid、物联网、监控、预警等技术对耗牛畜产品牛产、流通等关 键环节进行质量监控宜;通过搭建第三方信息发布平台，供企业、政府、第三方 检测机构、消费者及时发布和获取信息，实现耗牛畜产品全产业链过程可查看, 质量可追溯；旨在通过这种信息公开的方式建立食品安全信誉体系，解决耗牛畜 产品行业信息不对称，改善耗牛畜产品安全问题。1 rfid技术应用rftd （radio frequency identification,无线射

10、频识别）技术，又称电子标识, 是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数 据4,5。1. 1 rfid组成部分电子标签（tag）:由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码（rpc），保存有约定格式的电子数据，附着在待识别物体表面。读写器 （reader）:读取或写入电子标签信息的设备，分为手持式和固定式。计算机:通 过采集、传输、分析和处理、评测等环节进行数据处理回。1. 2 rfid工作原理读写器与计算机相连，读写器发送出一定频率的射频信号，附着在待识别物体 表面的电子标签进入磁场后接收射频信号，并根据具体指令进行操作，同吋会 回传自身编码等信息给读写器。读

11、写器收到回传信息后，进行解码并送至上位机 进行相关处理，从而实现个体自动识别5。2二维码技术应用二维码也叫二维条码或二维条形码，是在普通条形码基础上发展起来的大容量 条码，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的图形来记 录数据、符号、信息。二维码因其高密度编码，信息容量大;编码范围广;容错能 力强，具有纠错功能;译码可靠性高;可引入加密措施码，保密性、防伪性好;成 本低、易制作、持久耐用；条码符号形状、尺寸大小比例均可变等特点广泛应用 于溯源系统111。近年来，随着移动4g网络和智能手机的发展、普及，多款手机应用程序，如微 信、qq等都支持二维码识别；为人们生活带来便捷的同时，

12、也为耗牛畜产品质量 安全溯源系统提供应用基础。3系统功能设计红原县耗牛畜产品质量安全溯源系统由耗牛养殖环境监测系统、耗牛屠宰过程监 测系统和耗牛追溯查询系统三部分组成。3.1耗牛养殖环境监测系统耗牛养殖环境监测系统用于耗牛养殖环境中，通过rfid电子耳标对耗牛个体进 行标识，赋予每头耗牛唯一 “身份id”。rftd中记录饲养人、饲养地址等基础 信息;记录耗牛的个体信息（谱系、品种品系、出生口期、出栏口期、编号）、 防疫用药信息（发病时间、病种、治疗手段、用药品种及剂量、用药人、用药时 间）；养殖环境（放牧场、卧圈和暧棚）风速、温湿度及甲烷、氨气等信息的实 时提交完成了耗牛养殖阶段的数据采集与信

13、息跟踪，同时提供了耗牛饲养监管、 用药防疫监管所必需的数据信息。3. 2耗牛屠宰过程监测系统耗牛屠宰过程监测系统旨在维护整个溯源系统信息链完整，使屠宰厂生产出库 的耗牛肉品信息能够与养殖场动物个体信息保持正确的关联;保证活体信息与其 宰后胴体信息的正确对应。耗牛活畜到达制定屠宰厂后，系统首先通过读取耗牛个体的电子耳标来确认耗 牛活畜个体信息，检测养殖环节信息:对未达标耗牛活畜，系统自动识别报警， 提示屠宰场退回或不予屠宰；对达标耗牛活畜，系统会监控整个屠宰环境状况、 操作程序，在rfid标签原有信息基础上，新增记录宰后胴体的重量、屠宰单位、 屠宰日期等信息，分配并打印二维码。屠宰结束后，耗牛肉

14、品（和所分配的二维码标签）送检验检疫部门接受检查。检 验检疫部门首先读取该肉品的二维码标签信息，对检疫不合格肉品，系统自动 发出警告信息，避免问题产品入市流通;对检疫合格肉品，系统可根据需要将检 疫检测结果、检疫单位、检疫日期等相关信息添加到二维码标签中。此时二维码 标签包含耗牛肉品的来源信息、养殖信息、屠宰加工信息及检疫检验信息，构成 耗牛畜产品追溯查询源信息。3.3耗牛畜产品追溯查询系统 耗牛畜产品追溯查询系统主要功能是搭建第三方信息发布平台，以二维码为信 息入口，通过一物一码的形式，供企业、政府、第三方检测机构、消费者及时发 布和获取信息，实现耗牛畜产品全产业链过程可查看，质量可追溯。用

15、户角色与权限:耗牛畜产品追溯查询系统设政府、第三方监管机构、企业、消 费者及系统管理员5种用户。政府直接监管企业，可调取批次产甜信息;第三方 监管机构对产品进行监管、认证;为企业设置单独的服务器，由企业单独管理， 平台调取并展示其数据;消费者扫码查询产品源信息与质量认证等信息。耗牛畜产品追溯查询系统为产品分配二维码，严格实施一物一码。畜牧业养殖 户、屠宰厂、检验检疫部门与质量认证机构分别为每种产品录入详细源信息、认 证状况，并将二维码制成标签贴在产品包装上。消费者购买产品时，只需手机扫 码即可随时随地查询产品源信息与质量认证等信息。耗牛畜产品追溯查询系统为每个独立的二维码设置扫码上限，一旦某个

16、二维码 的被扫码的频次接近/超过系统上限（很可能是因为二维码标签被其他商家复 制、挪用），则系统自动发出报错或警告，提示消费者。耗牛畜产品追溯查询系统引入政府管理机构和第三方监管机构，一旦出现质量 认证不合格或虚假、错误信息时，云平台将直接追溯并锁定具体的“对彖”，自 动在同批次产品上生成认证不合格或虚假、错误信息记录。在消费者扫描相应二 维码时，该记录随其他源信息一并反馈给消费者。4追溯系统平台红原应用情况4. 1耗牛养殖环境监测系统实施 选择红原县科技园区为试点，科技园区现有草场266. 67公顷（已进行围栏封 育），耗牛300头，具有较完备的基础设施，包括小型气象站、巷道圈、暖棚等, 具

17、有系统建设的硬件环境。2016年46月，对科技园区草地物种组成结构、草产量和营养水平进行取样、 调查;2016年510月（放牧季节）进行放牧环境空气质量动态监测;2016年 12刀，全年对卧圈或暧棚空气质量（甲烷、氨气等）、温度、湿度等进行动 态监测；以上数据作为耗牛养殖环境基础数据，录入溯源系统基础数据库。在卧圈（或暖棚）内部安装温湿度传感器、甲烷传感器、氨气传感器、无线数据 传输装置；在放牧场安装温湿度传感器、无线数据传输装置；实时监测环境参数。 在科技园区建立现场基站，采用便于布线的无线网络技术（w1f1）或无线传输 技术（zig bee）,对环境数据进行传输和反馈。其次，根据科技园区网

18、络状况 和实际环境情况，安装多轴全景云台、高清摄像头，多角度、全方位监控卧圈 （或暖棚）和放牧场。为科技园区300头耗牛安装rfid电子耳标，详细记录饲养管理信息、个体信息、 防疫用药信息等数据资料，上转至溯源系统基础数据库。4.2耗牛屠宰过程监测系统实施选择红原县肉联厂为试点，将满足屠宰生产工艺要求的特殊rfid电子标签读写 器固定在屠宰生产线的挂钩、电子秤及生产线重耍工序位置，读取来自科技园区 耗牛活体的rfid电子标签信息；同时记录屠宰生产线各工序操作信息、操作人、 操作时间等;并使用满足屠宰牛产工艺要求的二维条码打印机将宰前耗牛活体的 rfid电子标签信息、屠宰生产线各工序信息打印于二维条码中，分配至相应耗 牛胴体。5展望耗牛畜产品质量安全溯源系统是针对耗牛畜产品“从养殖到加工出厂”的全过 稈追溯系统。系统在设计及实施过程中充分考虑青藏高原地区耗牛产业现状，综 合利用rfid、二维码、物联网、监控、预警等先进技术，通过搭建第三方信息 发布平台，实现信息采集、融合、发布及查询，为实现耗牛畜产品质量安全溯源 提供了可能，为(耗牛)肉甜生产企业(家庭农牧场、农牧民专业合作社)提供 了一套完整的解决方案，其应用推广价值巨大，前景广阔。参考文献1 于维军建立质量安全追溯