摘要：為了讓人們購(gòu)買(mǎi)到可追溯信息的安全放心的食品, 在查閱、整理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,研究并開(kāi)發(fā)了生鮮豬肉產(chǎn)品的全程可追溯系統(tǒng)。結(jié)合中國(guó)目前生豬飼養(yǎng)情況，專(zhuān)門(mén)針對(duì)生鮮豬肉產(chǎn)品的屬性，提出基于RFID的全程可追溯系統(tǒng)。分析了生鮮豬肉類(lèi)產(chǎn)品全程可追溯系統(tǒng)的工作原理, 研究了可追溯系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)使用者、功能模塊以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù), 針對(duì)生鮮豬肉類(lèi)可追溯系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)，并通過(guò)試驗(yàn)案例分析驗(yàn)證生鮮豬肉類(lèi)可追溯系統(tǒng)使用的快捷便利性。

　　關(guān)鍵詞：生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品；食品安全；供應(yīng)鏈；可追溯系統(tǒng)

　　近些年來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平也相應(yīng)提升，從而食品消費(fèi)習(xí)慣也從“吃飽”變成“吃好”，因此便利、新鮮、安全和有營(yíng)養(yǎng)的高品質(zhì)食品逐漸變成人們?nèi)粘ＯM(fèi)的主要選擇。其中，在食品消費(fèi)中占據(jù)絕大多數(shù)的是牲畜為重點(diǎn)對(duì)象的生鮮肉類(lèi)食品，因此，生鮮肉類(lèi)食品的品質(zhì)安全影響到人民的消費(fèi)質(zhì)量和身體健康。而生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品供應(yīng)鏈包括養(yǎng)殖、屠宰、加工、流通、倉(cāng)儲(chǔ)、銷(xiāo)售和檢測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)緊密相連，當(dāng)前想要全方面對(duì)這些復(fù)雜環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控還有相當(dāng)?shù)碾y度，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題產(chǎn)品進(jìn)行快速且準(zhǔn)確地追溯。為保證生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品的品質(zhì)合格，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)生鮮肉類(lèi)食品整個(gè)流通環(huán)節(jié)的追蹤和監(jiān)控，對(duì)生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品信息可追溯的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。

　　目前，國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者、食品安全科研院所的專(zhuān)家及企業(yè)對(duì)食品安全大數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量的采集與分析，發(fā)現(xiàn)生鮮肉類(lèi)的安全監(jiān)控與追溯的問(wèn)題尤為突出。國(guó)外對(duì)于生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品多以“批次”來(lái)處理；在國(guó)內(nèi)，徐書(shū)法研究了生物傳感器在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用；謝菊芳構(gòu)建了基于構(gòu)架的生鮮產(chǎn)品安全生產(chǎn)的追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生鮮產(chǎn)品的全程質(zhì)量控制；陸昌華構(gòu)建了一種適合中國(guó)國(guó)情的肉用釬和豬肉安全質(zhì)量監(jiān)控的可追溯系統(tǒng)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)關(guān)于食品追溯的研究工作還處于起步階段，暴露出的問(wèn)題更多，如何在安全有效又保證正常開(kāi)銷(xiāo)的情況下對(duì)生鮮產(chǎn)品進(jìn)行信息追溯就是研究的方向。

　　將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)，把RFID作為追溯信息的介質(zhì)，依靠標(biāo)識(shí)編碼體系以及數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，以生鮮肉類(lèi)食品—生鮮豬肉為例，將一套功能齊全的生鮮豬肉食品可追溯系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，從而達(dá)到可對(duì)整個(gè)生鮮豬肉供應(yīng)鏈中從養(yǎng)殖到屠宰加工、運(yùn)輸、冷藏直至銷(xiāo)售每個(gè)環(huán)節(jié)的信息自動(dòng)采取、傳輸、分析、輸出。實(shí)現(xiàn)對(duì)生鮮豬肉生產(chǎn)全過(guò)程關(guān)鍵信息的采集管理，保障生鮮豬肉質(zhì)量安全，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題產(chǎn)品的準(zhǔn)確、及時(shí)召回。

　　以生鮮豬肉為例，展示在生鮮食品的供應(yīng)鏈中各個(gè)子環(huán)節(jié)的具體功能與作用。生鮮豬肉供應(yīng)鏈?zhǔn)侵概c生鮮豬肉產(chǎn)品生產(chǎn)有密切相關(guān)的整個(gè)流程，既包羅最初種豬的養(yǎng)殖、飼料的供給商，以及生豬疫病的防治、相關(guān)的查驗(yàn)檢疫、又含有生豬的運(yùn)輸、屠宰加工、豬肉儲(chǔ)存、豬肉配送，以及直到最終豬肉銷(xiāo)售的所有環(huán)節(jié)，在此供應(yīng)鏈中，各級(jí)主體實(shí)現(xiàn)可追溯信息的重點(diǎn)記錄，政府相關(guān)部門(mén)對(duì)生鮮豬肉產(chǎn)品安全的監(jiān)管進(jìn)行可追溯信息核實(shí)，2部分信息之間進(jìn)行溝通整合，保證可追溯信息的切實(shí)完整。具體如圖1所示。

圖1　生鮮豬肉供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖

圖2　豬肉食品全程可追溯工作原理示意圖

　　考慮到當(dāng)前中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)都以散養(yǎng)形式為主，大面積推行、使用電子標(biāo)識(shí)尚有一定的經(jīng)濟(jì)難題需面臨。生鮮豬肉食品可追溯系統(tǒng)運(yùn)作原理具體內(nèi)容包括：利用RFID技術(shù)，在生豬養(yǎng)殖場(chǎng)，對(duì)每頭生豬帶上塑料耳標(biāo)，用于記錄該養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)所有生豬個(gè)體在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中的有用信息，并保證這些豬身上的追溯碼都是唯一的，同時(shí)為提高耳標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別水平，通過(guò)激光噴碼機(jī)在生豬個(gè)體身上打印對(duì)應(yīng)的追溯碼，當(dāng)生豬出欄時(shí)，動(dòng)檢部門(mén)把合格的生豬對(duì)應(yīng)的追溯碼信息錄入管理系統(tǒng)里，同時(shí)增添相應(yīng)“追溯碼”以便生豬屠宰加工時(shí)使用，其中增添的“追溯碼”包含的信息由屠宰加工企業(yè)、屠宰加工地址、屠宰加工日期、屠宰加工環(huán)境等組成。接著將其配送到肉類(lèi)食品加工中心，加工時(shí)，每一頭豬的全部追溯碼將會(huì)被工作人員輸入到加工中心的信息系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)將追溯碼與ID編號(hào)的一一相應(yīng)，以便結(jié)合養(yǎng)殖地、供給商、屠宰加工日期、豬肉級(jí)別等一系列有用信息。進(jìn)行屠宰加工后的配送階段，由于流通、銷(xiāo)售環(huán)節(jié)需要高速的讀取大量豬肉信息，并同時(shí)具有低成本需求，而二維條碼具有高容量、低成本、讀取速度快的特點(diǎn)，因此采用可重復(fù)利用條碼標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)流通階段個(gè)體識(shí)別，而且條碼標(biāo)簽在售出后可進(jìn)行專(zhuān)門(mén)回收，大大降低了成本。依靠RFID與條碼技術(shù)相結(jié)合，實(shí)行分批次標(biāo)示。具體流程如圖2所示。

　　2.2　系統(tǒng)使用者分析

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品可追溯系統(tǒng)的項(xiàng)目參與者構(gòu)成如圖3所示，用例圖如圖4所示。

　　養(yǎng)殖環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理有關(guān)豬的各種檔案信息及關(guān)鍵安全信息，主要負(fù)責(zé)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗(yàn)。

　　加工環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理有關(guān)生鮮豬肉食品在屠宰加工過(guò)程中所有的追溯信息，主要負(fù)責(zé)對(duì)加工環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗(yàn)。

　　運(yùn)輸環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理生鮮豬肉食品在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中所有的信息，主要負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)輸環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的信息采集和查驗(yàn)。

　　銷(xiāo)售環(huán)節(jié)工作人員：記錄并管理生鮮豬肉食品在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的所有的追溯信息，主要負(fù)責(zé)對(duì)超市的倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)信息、上架信息及銷(xiāo)售信息進(jìn)行釆集和查驗(yàn)。

　　消費(fèi)者、政府監(jiān)管部門(mén)：指購(gòu)買(mǎi)生豬肉食品的消費(fèi)者或是政府檢查人員，其可對(duì)生豬肉表面的二維條形碼進(jìn)行掃描并查詢(xún)信息，可實(shí)時(shí)監(jiān)控和進(jìn)行信息反饋，提供反饋意見(jiàn)。

　　系統(tǒng)管理員：管理員根據(jù)用戶(hù)注冊(cè)信息設(shè)定用戶(hù)使用權(quán)限，對(duì)追溯系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)具有最高的權(quán)限，包括已有數(shù)據(jù)的刪除、備份、恢復(fù)等，也可進(jìn)行授予權(quán)限，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全進(jìn)行密切監(jiān)控。

　　2.3　生鮮肉類(lèi)食品可追溯子系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

　　豬肉食品全程可追溯系統(tǒng)具體涉及5個(gè)子系統(tǒng)，不同系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)、信息收集各不一樣，如圖5所示。

　　2.3.1　養(yǎng)殖管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊是整個(gè)追溯系統(tǒng)的第一部分，在豬仔剛出生的時(shí)候，為它們裝上帶有唯一標(biāo)識(shí)耳標(biāo)，這個(gè)耳標(biāo)識(shí)別碼里攜有在生產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中涉及到的安全追溯信息，主要包括仔豬來(lái)源、飼料喂養(yǎng)信息、出欄信息等，養(yǎng)殖場(chǎng)名稱(chēng)、地址、場(chǎng)主、疫病情況、生豬體健康狀況等，此模塊是整個(gè)追溯體系的核心部分，為下游模塊提供數(shù)據(jù)錄入的基礎(chǔ)。

　　2.3.2　屠宰加工管理子系統(tǒng)模塊

　　在此模塊中主要是對(duì)生豬的屠宰加工過(guò)程為對(duì)象，收集、錄入相關(guān)的信息，包括生豬的來(lái)源信息、屠宰加工信息、品質(zhì)檢驗(yàn)信息、包裝和轉(zhuǎn)出的信息等，依靠條碼技術(shù)和編碼體系進(jìn)行，先對(duì)生豬個(gè)體進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，接著對(duì)生豬屠宰加工整個(gè)流程中生豬個(gè)體標(biāo)識(shí)與胴體之間信息的轉(zhuǎn)換、生豬屠宰檔案錄入、生鮮豬肉品質(zhì)的檢驗(yàn)、生鮮豬肉冷藏及出廠等信息監(jiān)控。此模塊是整個(gè)追溯體系中的最關(guān)鍵信息獲取的來(lái)源。

　　2.3.3　物流運(yùn)輸管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊重點(diǎn)對(duì)從屠宰加工中心運(yùn)輸?shù)戒N(xiāo)售點(diǎn)或消費(fèi)者手中這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的所有信息的采集和錄入，包括生鮮豬肉轉(zhuǎn)入信息、運(yùn)輸信息等以及在運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)廂內(nèi)的溫度、濕度信息。此模塊應(yīng)為重點(diǎn)模塊，大部分生鮮豬肉食品都是因?yàn)檫\(yùn)輸過(guò)程處理不當(dāng)導(dǎo)致食品出現(xiàn)問(wèn)題，所以該部分信息的收集尤為重要。

　　2.3.4　銷(xiāo)售管理子系統(tǒng)模塊

　　該模塊主要生鮮豬肉食品在銷(xiāo)售流程中的信息收集與錄入，包括生鮮豬肉收貨、銷(xiāo)售店信息以及生鮮豬肉冷藏信息、銷(xiāo)售信息等。另外，在該模塊中將會(huì)記錄之前所有子模塊的追溯信息，但只選取其中對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)關(guān)鍵、有效的信息，完成此環(huán)節(jié)的追溯碼信息更新。

　　2.3.5　客戶(hù)/監(jiān)管部門(mén)查詢(xún)系統(tǒng)模塊

　　該模塊為整個(gè)追溯體系的最后環(huán)節(jié)，使客戶(hù)及政府監(jiān)管部門(mén)可通過(guò)掃描追溯碼，直接查詢(xún)到此生鮮豬肉食品從養(yǎng)殖基地、屠宰加工中心信息、屠宰加工時(shí)間、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、零售店、倉(cāng)儲(chǔ)方式、銷(xiāo)售的信息。

　　2.4.1　數(shù)據(jù)集成技術(shù)

圖5　生鮮豬肉食品全程可追溯系統(tǒng)功能模塊

　　由于生鮮肉類(lèi)食品的供應(yīng)鏈模式相比于蔬菜類(lèi)產(chǎn)品更為繁瑣，其間信息的傳達(dá)環(huán)節(jié)復(fù)雜，又要思索著豬肉類(lèi)食品的養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)以及儲(chǔ)存所處環(huán)境要求較高，必須要求生鮮豬肉食品信息的數(shù)據(jù)集成技術(shù)更加優(yōu)化，其中最為重要技術(shù)之一就是要如何保證本來(lái)完好的生豬信息在解剖加工以后的各胴體能構(gòu)成一個(gè)信息鏈路。因此，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)所運(yùn)用到的核心技術(shù)目標(biāo)是對(duì)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中信息的采集、存儲(chǔ)、傳遞、加工和輸出等，當(dāng)下相對(duì)完善的或熱門(mén)的RFID技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息安全技術(shù)、GPRS技術(shù)都可解決上訴難題。

　　2.4.2　追溯碼技術(shù)

　　追溯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息可追溯的根基與核心是擁有一套完整、統(tǒng)一的編碼體系。以EPC編碼結(jié)構(gòu)體系方案為依據(jù)，采取EAN·UCC系統(tǒng)的13數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)生鮮豬肉食品進(jìn)行唯一追溯編碼。將生鮮豬肉食品的追溯信息以編碼的表現(xiàn)形式通過(guò)標(biāo)簽來(lái)記錄唯一產(chǎn)品，完成與生鮮豬肉食品供應(yīng)鏈的每個(gè)部分的對(duì)接，將每一頭生豬和加工完成后的豬肉一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，再依靠追溯碼對(duì)每一塊豬肉進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。

　　2.4.3　標(biāo)識(shí)技術(shù)

　　考慮到現(xiàn)實(shí)中對(duì)每個(gè)個(gè)體都進(jìn)行電子標(biāo)識(shí)的話(huà)，成本較高，所以國(guó)內(nèi)對(duì)生豬標(biāo)識(shí)廣泛采取耳標(biāo)與條形碼相結(jié)合的形式，保留塑料耳標(biāo)的同時(shí)，為其增加與數(shù)字編碼相對(duì)應(yīng)的二維編碼。與原來(lái)相比，在成本增加不多的基礎(chǔ)上大大提升了耳標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別水平。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。豬肉生產(chǎn)過(guò)程中的養(yǎng)殖基地信息、生產(chǎn)信息和檢驗(yàn)信息都離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的支持。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的好壞，更直接關(guān)系到整個(gè)追溯系統(tǒng)的品質(zhì)。設(shè)計(jì)的生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)是一個(gè)以生鮮豬肉從養(yǎng)殖到銷(xiāo)售各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生信息采集、處理和輸出的管理系統(tǒng)。因此系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是非常重要的。

　　根據(jù)流程得到食品溯源系統(tǒng)的E-R圖，如圖6所示。

　　圖中涉及到的實(shí)體分別擁有屬性包括：

　　1) 品加工企業(yè)。企業(yè)編號(hào)、企業(yè)負(fù)責(zé)人、企業(yè)名稱(chēng)、企業(yè)地址等。

　　2) 養(yǎng)殖場(chǎng)。養(yǎng)殖場(chǎng)編號(hào)、養(yǎng)殖場(chǎng)名稱(chēng)、養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境、養(yǎng)殖場(chǎng)大小、養(yǎng)殖場(chǎng)生產(chǎn)方式等。

　　3) 養(yǎng)殖人員。人員編號(hào)、人員姓名、聯(lián)系電話(huà)等。

　　4) 生鮮豬肉。豬肉批次、豬肉編號(hào)、豬肉類(lèi)別、豬肉圖片、豬肉生產(chǎn)日期等。

　　5) 物流運(yùn)輸企業(yè)。運(yùn)輸編號(hào)、運(yùn)輸人員、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸存儲(chǔ)方式等。

　　6) 銷(xiāo)售商。銷(xiāo)售商編號(hào)、銷(xiāo)售人員、銷(xiāo)售商地址等。

　　7) 監(jiān)管部門(mén)。監(jiān)管部門(mén)編號(hào)、監(jiān)管部門(mén)人員等。

　　8) 消費(fèi)者。消費(fèi)者編號(hào)、消費(fèi)信息。

　　由于在該追溯系統(tǒng)中，編寫(xiě)的數(shù)據(jù)表分類(lèi)較多，所以只列出部分主要的數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵表。分別是表1的生鮮豬肉信息、表2的運(yùn)輸信息表及表3的管理員信息表。

　　3.2.1　生鮮豬肉信息表

　　主要記錄生鮮豬肉的基本生產(chǎn)信息，包括生鮮豬肉編號(hào)、生鮮豬肉名、生鮮豬肉類(lèi)別、生鮮豬肉生產(chǎn)源頭、生鮮豬肉批次、生鮮豬肉運(yùn)輸?shù)刃畔?。主鍵是生鮮豬肉編號(hào)，唯一標(biāo)識(shí)某生鮮豬肉。外鍵分別是生鮮豬肉生產(chǎn)源頭和生鮮豬肉批次，能與生鮮豬肉檢驗(yàn)信息和生鮮豬肉源頭信息產(chǎn)生聯(lián)系。詳細(xì)內(nèi)容信息見(jiàn)表1。

　　3.2.2　運(yùn)輸信息表

　　主要記錄生鮮豬肉在運(yùn)輸這個(gè)節(jié)點(diǎn)的基本信息，包括以生鮮豬肉運(yùn)輸批次為主鍵，以及生鮮豬肉運(yùn)輸車(chē)輛的類(lèi)型、運(yùn)輸目的地、運(yùn)輸環(huán)境以及運(yùn)輸時(shí)間等信息。具體內(nèi)容信息如表2所示。

　　3.2.3　管理員信息表

　　主要記錄系統(tǒng)的管理員的信息，包括以管理員編號(hào)為主鍵，以及管理員姓名、登錄密碼和管理員電話(huà)等信息。具體內(nèi)容信息如表3所示。

　　生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括前臺(tái)界面實(shí)現(xiàn)和后臺(tái)代碼實(shí)現(xiàn)2部分。以Microsoft SQL Server 2012構(gòu)建生鮮豬肉食品的可追溯信息核心數(shù)據(jù)庫(kù)，此追溯系統(tǒng)采取面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方式，研發(fā)了此生鮮豬肉可追溯系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對(duì)于各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的UI界面。用消費(fèi)者查詢(xún)管理子系統(tǒng)為例進(jìn)行展示，如圖7所示。

圖7　RFID生鮮豬肉銷(xiāo)售子系統(tǒng)信息掃描系統(tǒng)界面

　　在對(duì)現(xiàn)有的生豬從養(yǎng)殖、屠宰、流通到銷(xiāo)售各環(huán)節(jié)相關(guān)問(wèn)題和解決辦法了解后，同時(shí)借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)生鮮豬肉質(zhì)量安全信息追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成射頻識(shí)別、傳感器網(wǎng)絡(luò)和條碼技術(shù)，提供一個(gè)高效和經(jīng)濟(jì)的平臺(tái)。另外，系統(tǒng)嚴(yán)格遵守“對(duì)根源進(jìn)行控生產(chǎn)、對(duì)加工進(jìn)行控質(zhì)量、對(duì)運(yùn)輸進(jìn)行控流通、對(duì)零售進(jìn)行控檢查”的總體思想，構(gòu)建一個(gè)操作簡(jiǎn)便且信息來(lái)源可靠、系統(tǒng)運(yùn)行高效、信息透明的信息化平臺(tái)。而針對(duì)不同種類(lèi)的生鮮產(chǎn)品，對(duì)應(yīng)的可追溯系統(tǒng)中所使用的核心技術(shù)可能略有出入。