基于物联网和云计算技术的畜产品安全溯源平台解决方案.doc

基于物联网和云计算技术的畜产品安全溯源平台解决方案罗远明（无锡市富华科技有限公司，无锡 214001）  1 系统简介 近年来，中国畜产品的生产事故频发，现状不容乐观，这体现在从畜禽养殖、屠宰加工及最终消费的整条产业链中。从“口蹄疫”“禽流感”、“垃圾猪”、“猪链球菌病”、“蓝耳病”到“瘦肉精”事件，从加工生产病死畜禽，到“注水肉”和“毒火腿”事件，以及三聚氰胺感染的“毒牛奶” 事件。畜产品的质量安全问题时有发生，导致消费者对畜产品的信心明显不足。而我国的养殖及屠宰企业普遍存在企业规模小，信息化程度低等问题。靠企业自身的力量建立畜产品溯源系统，在数据来源、资金、技术等方面面临很大的困难。因此，必须寻找一种符合国情、实施成本低，能够有效整合全产业链多数企业的溯源平台解决方案。本系统解决方案致力于用物联网和云计算技术构筑一个全集成的畜产品安全溯源平台,实现牲畜养殖、运输、屠宰、肉制品批发、深加工、零售的全流程监控。具体方法是利用RFID技术实现养殖动物自动识别与追踪，实现对养殖数据的采集监控，在肉类加工与销售环节用RFID和二维码等数据追踪手段对全程的质量进行监控，并为最终消费者提供便捷有效的查询手段，对零售肉制品实现溯源管理。区别于传统的解决方案的是，本系统的软件和数据库系统完全部署和运行在云计算平台上，以SAAS服务的方式提供给各个不同环节的行业用户使用。系统能够做到不同企业用户的数据隔离和安全保证，同时用户可以根据权限和功能的不同，在任何时间、任何地点以网络访问的方式使用符合自身要求的功能，管理自己的数据。本系统能够为畜牧生产和屠宰加工企业提供数据服务，有效管理所有产品的生产记录与销售记录，为食品的召回制度提供技术基础。目前国内外的系统都是单一的孤立的系统，数据只放在用户的服务器中，维护成本高，而且无法升级，信息不能共享。而本系统使用物联网技术和SAAS技术，实现对目标动物的养殖数据进行实时采集监控，从而为牲畜的规模化养殖和屠宰加工提供现代化的信息管理手段，为管理者和投资者提供基于网络的远程数据监控平台，为消费者提供电脑、智能手机等便捷的溯源查询手段。由于本系统采用世界上最先进的网络数据库服务技术，在无锡的数据中心可以服务全国，全世界的客户，可以避免硬件设施的重复投资，大大降低企业的使用成本，比较容易整合全产业链中不同类型的企业用户数据，符合我国养殖企业分散，普遍规模较小等问题。本系统可以为政府管理部门提供实时监控技术手段，实现科学管理和有效管理。本系统的实施将极大的提高我国畜产品食品安全管理的信息化水平，同时也是物联网和云计算技术等高新科技在保障食品安全方面的成功应用，为我国食品安全法和农业部67号令的贯彻实施提供了有效的科技手段。2 系统的构成与关键技术本系统主要由相关的硬件产品和网络数据库平台组成。硬件是指基于RFID技术的动物电子标识、屠宰电子挂钩标识、无线冷链传感器、关于肉制品溯源的RFID和二维码个体标识、具有互联网接入功能的物联网智能终端，同时建立基于云计算技术的SAAS网上数据库管理平台，对于系统内的RFID和传感器节点进行有效的在线管理，并运营这个物联网平台，为最终用户提供数据存储和增值服务。物联网智能终端是构筑“云+端”系统的关键设备，该终端负责部署在生产现场，适用于养殖、屠宰、流通等各个环节，负责连接RFID设备，并采集数据并上传到云平台数据库。该智能终端具有智能操作系统，融合专业传感器和识读装置。内置GPRS、WIFI、Zigbee等多种网络接口，可以将本地Zigbee网络中的传感器数据、执行器数据透过GPRS、WIFI与云端的数据库系统实现双向传输。在物联网系统的搭建过程中, “智能控制中心”起着非常关键的作用，这是一个承上启下的设备, 向上能与云计算中心进行实时通讯,向下能采集传感器节点的数据，并控制传感器节点工作。通过“智能控制中心”这一关键设备，将生产现场的传感网络作为应用子系统与物联网云计算中心无缝融合在一起。本系统利用统一的物联网平台涵盖养殖、屠宰、流通、零售等环节。每个环节都提供专业的物联网技术解决方案，所有数据都上传到平台上的SAAS数据库中，通过数据挖掘技术，可以提供完整的全流程溯源服务。2.1 养殖环节本系统构筑一个全集成的“网上牧场”平台，实现牲畜养殖、运输等环节实现全流程信息监控。具体方法是利用RFID技术和无线传感器网络技术实现养殖动物自动识别与追踪，实现对目标动物的养殖数据进行实时采集监控，从而为牲畜的规模化养殖提供现代化的信息管理手段，为兽医部门提供远程监控和诊断手段，为管理者和投资者提供基于网络的远程数据监控平台，能够随时掌握资产状况。养殖环节分为配种、怀孕、待产、仔畜、商品畜等不同阶段，仔畜出栏后将佩戴RFID电子耳标，并通过该电子耳标关联它的繁育信息，在养殖过程中由饲养员通过RFID手持机将养殖阶段的饲料信息、防疫信息、用药信息、环境信息等写在RFID电子耳标上，并通过无线通信GPRS/3G上传到食品安全平台数据中心，并在数据中心建立完整的牲畜个体养殖档案。本环节的关键技术之一是动物个体的电子标识技术。由于养殖动物的习性不同，标识的设计也是不同的，同时对应的识别设备也是不同的。2.2 屠宰环节以生猪为例。生猪运抵屠宰场，首先要查检入境地动物检疫证或产地检疫证、消毒证、免疫卡以及建立生猪屠宰档案，然后进行生猪屠宰以及肉品检验。如果生猪带有电子耳标，当它被挂上屠宰生产线的挂钩时，RFID数据采集器将把耳标与挂钩标签信息同时采集并进行关联。到了屠宰流水线的出口处，经检验合格的猪肉白条绑定RFID溯源标签，在出厂时射频识别通道获取的猪肉代码和销售商的RFID身份卡信息自动关联。同时电子称溯源一体机连接获取重量，一体机打印具溯源系统肉品交易凭证。该批出厂肉品的溯源编码、重量、下游买家等信息同时上传至政府溯源监管系统中，每片白条肉对应唯一的商家或经营户，实现屠宰环节上生猪进厂与白条出厂的信息链接。在屠宰环节，比较重要的技术环节是用RFID技术对于屠宰线的金属挂钩的电子化改造。根据我们在上海、苏州、无锡等多个项目的实践，测试过不同频段的RFID技术，面对全金属结构的流水线和高温高湿的环境，最终胜出的是低频125KHZ的RFID技术。实践证明低频RFID技术的抗金属和抗环境干扰性能是比较好的。为此我们设计了专门用于金属挂钩改造的低频RFID标签和专用的通道式读写器。当带有溯源信息的白条肉经运输抵达批发市场，办理入场手续并检验合格后进入滑轨交易系统进行批发。在滑轨交易系统中，超高频读写器读取猪白条的溯源标签，并与低频通道式读写器读取的滑轨挂钩标签信息自动关联，称重后关联上下游经营者信息，并打印交易凭证。下游销售商、团购单位和个人在生猪批发交易市场获得批发市场交易凭证。在此成交的供应商和销售商的交易信息进入政府数据监管中心。2.3 零售环节在农贸市场、便民肉店等零售终端进行销售，农贸市场经营户所配备的专用溯源电子称具有RFID标签的阅读功能和可追溯信息处理功能，读取RFID标签数据以后再称量每块切割猪肉时，其打印的销售小票上可标注猪肉识别码，同时将每次称重数据上传到每个农贸市场管理方的服务器，再通过互联网实时上传到数据中心。在超市大卖场、猪肉直营店内采用的专用溯源电子称和溯源查询一体机。可以方便地与数据中心信息对接备案，同时将RFID猪肉标签转化为低成本的二维码不干胶标签提供给消费者作为零售溯源凭证。消费者可以使用现场的溯源查询一体机上，通过扫描二维码溯源标签，即可看到从养殖到零售环节的所有溯源信息。也可以用自己手中的智能手机，拍下溯源标签上的二维码，手机内的溯源客户端程序会通过GPRS或者3G访问云端的数据库，下载并在消费者手机屏幕呈现溯源信息。在生猪肉制品交易过程中，经营者或最终消费者都将获得生猪肉制品溯源标签，其中包括溯源代码。经营者或者消费者通过自助查询终端、互联网、查询电话、短信等方式输入生猪肉制品溯源代码，进行质量信息追溯查询，即可了解所购买猪肉的养殖场地、屠宰加工场地、检验检疫等信息。3 系统的前景与创新目前，RFID技术已经进入大规模实用阶段，特别是随着全世界各国政府对“疯牛病”，“禽流感”等动物疾病的关注，对动物疫病控制和畜产品食用安全的可溯源管理的需求正在急剧的上升。本系统利用基于云计算技术的网上数据库系统，降低服务器等硬件投入。利用SAAS软件技术，降低企业软件投入成本。只需要建立一个畜产品溯源云平台系统，即可为全国的畜牧养殖企业和畜产品加工企业提供溯源服务。各个企业只需要开通一个账户，即可在云平台上建立一个自己企业的畜产品溯源平台。通过畜产品全程溯源平台系统的建立，从养殖、屠宰、流通和零售等等环节，都有强大的系统平台作后援。实现每一个（或者批次）畜产品都有身份证，通过RFID或者二维码溯源标识等物联网技术的应用，实现对于生产过程中，详细、透明的生产履历的查询，让消费者吃得健康、吃得安全。这样的物联网技术平台的支撑，使得优质农产品在市场竞争中处于更有利的地位，使得优质优价成为可能。用物联网技术可以实现传统产业的增值。