基于RFID技术的生猪安全监控平台设计

胡燕 彭卫池

(1.广东省科学院自动化工程研制中心 2.松下电工（中国）有限公司)

1 前言

食品安全卫生是世界食品业发展面临的重大课题和严峻挑战。近年来，我国的食品安全事故时有发生，苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精等引起的食品安全事件，使国人对食品的质量产生严重的不信任感，人们对食品的恐惧已取代了对食物缺乏的担忧。在 2010年中央“两会”期间，食品安全问题尤其是动物源性食品安全再次成为代表们议论的焦点[1]。我国是世界猪肉生产第一大国，猪肉作为国人动物蛋白的主要来源，在肉类食品消费中占67%左右，猪肉产品的安全直接影响到我国人民的生活水平。

当前，我国对生猪安全的管理主要依据2002年农业部发布的《动物免疫标识管理办法》。它对猪、牛和羊强制使用统一的塑料耳标，耳标上印制编码，且编码全国统一。由于耳标的形状、颜色、数据内容都是基本固定且公开的，无法对耳标上的数据进行加密，而塑料耳标本身又易于伪造，使一些质量不合格的生猪进入流通市场，给食品安全带来隐患。为了从源头上防止“问题生猪”进入流通市场，有必要将生猪看作一种产品，并采用先进的科技手段，对其进行“品牌”管理，“认证”、“防伪”及售后跟踪。

针对目前我国生猪管理的现状，本文提出一种将无线射频电子标识（Radio Frequency Identification，RFID）技术应用于生猪屠宰加工、质量检疫、问题溯源各个环节的生猪安全监控平台的设计方案，利用RFID非接触识别技术及标识码唯一性的特点，结合企业生猪出栏事前登记、流通环节身份验证的管理流程，实现对合格生猪的“认证”、“防伪”及对“问题生猪”源头的追溯，以达到保障猪肉安全的目标。

2 RFID技术概述

RFID俗称电子标签，是一种非接触识别技术，它由耦合元件和芯片组成，利用射频信号通过空间偶合（电感或电磁偶合），实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的，具有信息存储量大、识别迅速、无需人工干预、标签不易损坏等优点[2]。

根据我国《动物射频识别 代码结构》国家标准规定，用于动物个体唯一识别电子标签标识码由 64位组成，前16位是控制代码，17-26为国家或地区代码，27-64为动物代码，适用于动物个体的识别，也适用于动物管理相关信息的处理与交换。

射频识别系统一般包含电子标签、读写器和应用系统三个部分。其工作原理是：当电子耳标进入读写器的射频场后，其天线获得的感应电流经升压电路升压后作为芯片的电源，带有控制命令信息的感应电流通过射频前端电路将数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理；所需回复的信息则从存储器中获取,经由逻辑控制电路送回射频前端电路，通过天线发回读写器。读写器通过有线或无线网络与应用系统进行通信，接收来自应用系统的命令，并根据约定的协议回收采集到的电子标签数据。

3 系统概述

生猪安全监控平台对生猪身份数据的采集和监控采用三级模式，每一级将采集到的数据报给上一级并获得反馈信息。生猪安全监控平台框架图如图1所示。

第一级为政府级安全监控管理中心，对政府辖区内各畜牧公司的出栏生猪情况进行监控管理；第二级为畜牧公司RFID管理中心，对本公司的电子耳标使用情况进行监控管理；第三级为养殖场RFID管理中心，对本养殖场的电子耳标使用情况进行监控管理。

第二级和第三级都可以有多个实例，组成广覆盖面的网络。

图1 生猪安全监控平台框架图

安全监控管理中心负责收集各畜牧公司的出栏生猪电子耳标数据，对待宰、待检生猪身份进行实时核对验证并返回结果，对各类数据进行统计、监控。

畜牧公司RFID管理中心负责本公司电子耳标的下发管理工作，上报公司电子耳标的使用情况，下载公司出栏生猪的安全监控结果。

4 系统工作流程设计

4.1 生猪安全监控流程设计

RFID生猪安全监控平台如图2所示。

4.1.1 畜牧公司上报出栏生猪数据

电子耳标的管理工作由畜牧公司自理，在生猪出栏之前，电子标签由专用初始化设备根据《动物射频识别 代码结构》标准规定，将包含了生猪、养殖户、养殖场、畜牧公司等内容的完整信息写入电子标签，同时在畜牧公司RFID管理中心进行记录。生猪在出栏时佩戴电子耳标，生猪出栏后，所佩戴的电子耳标数据由畜牧公司RFID公司管理中心上传到上级生猪安全监控管理中心的数据库中备案并修改电子耳标的当前状态。

图2 RFID生猪安全监控平台

4.1.2 屠宰场验证生猪身份

屠宰场和食品卫生部门在验证生猪身份时，由读写器读出电子耳标标识码，并将耳标标识码实时传送到生猪安全监控管理中心进行身份验证，验证后由生猪安全监控管理中心将验证结果进行登记并实时将验证结果反馈，验证不对时发出报警提示。

4.1.3 食品卫生部门上报检疫结果

检疫工作完成后将检疫结果上传到生猪安全监控管理中心。

4.1.4 生猪状态监控

在生猪安全监控过程中，可通过电子耳标标识码、生猪出栏时间等关键字进行查询得到电子耳标当前所处的流通环节及状态。监控中心可查询辖区内所有畜牧公司的电子耳标数据，畜牧公司可查询下属养殖场的电子耳标数据，养殖场可查询本场的电子耳标数据。

4.1.5 问题生猪源头追溯

监控平台提供多种数据统计方法，定期生成各类统计结果报表，政府管理部门一方面可以根据检疫不合格的生猪信息，追溯到源头畜牧公司，加强对企业的管理；另一方面可以供有关部门进行数据研究，为政府制定相关政策、完善监管体系提供科学依据。

各畜牧公司将本公司所提供生猪的身份验证、检疫结果下载，以了解本公司生猪的防伪和检疫情况，对检疫不合格的生猪可以追溯到养殖场，加强企业内部管理。

各养猪场将本场所提供生猪的身份验证、检疫结果下载，以了解本场生猪的防伪和检疫情况，对检疫不合格的生猪可以追溯到养殖户。

生猪安全监控平台通过电子耳标可以由下级至上级层层追踪出栏生猪的防伪情况，由上级至下级层层追溯有问题生猪的源头，以此达到生猪防伪、追溯问题的安全监控目的。

4.2 生猪身份验证流程设计

出栏生猪的屠宰和质量检疫都是在屠宰场内完成的，在屠宰场进行生猪身份的真伪验证是生猪安全监控平台管理体系中的核心部分。屠宰场的生猪身份验证系统设备包括固定读写器、手持读写器、屠宰场终端设备和通信线路。生猪身份验证流程如图3所示。

图3 生猪身份验证流程

（1）出栏生猪运到屠宰厂后，佩戴有电子耳标的生猪通过身份验证通道，读写器读出电子耳标标识码，标识码被上传至生猪安全监控管理中心进行身份验证，验证成功由屠宰场进行宰杀；验证不成功，屠宰场终端设备进行报警提示，再次进行身份确认，如果确认仍不成功，说明该生猪不是通过正规渠道运送来的。

（2）在此过程中屠宰场工作人员不需要知道读写器所读到耳标标识码，也不需要进行数据登记工作，数据的通信工作由系统自动完成，屠宰场工作人员只需要根据系统的验证结果提示对待宰生猪进行处理。

（3）宰杀后的生猪留取样本供食品卫生部门进行检疫，检疫人员使用手持读写器设备对待检生猪进行身份验证，如果验证结果正确，即对该生猪进行质量检查，如果验证结果不正确，说明该生猪不是通过正规渠道运送来的。

（4）检查工作完成后，将检疫结果上传到生猪安全监控管理中心。

5 平台功能设计

生猪安全监控平台在软件功能上分为数据维护管理、用户信息管理、耳标信息管理、信息通信管理和信息统计管理五个功能模块。监控平台功能模块结构图如图4所示。

图4 监控平台功能模块结构图

（1）数据维护管理模块

主要完成各级管理中心数据库的数据备份及恢复功能。

（2）用户信息管理模块

主要完成监控平台使用用户的信息维护、分组管理、权限管理功能。

（3）耳标信息管理模块

主要完成电子耳标的信息维护、电子耳标下发管理、电子耳标真伪验证、电子耳标状态查询功能。通过该模块可准确地对生猪的身份进行验证，并对生猪流通状态进行有效的管理和跟踪。

（4）信息通信管理模块

主要完成电子耳标信息发送（自动/手动）、电子耳标信息接收（自动/手动）、生猪身份验证、检疫结果信息下载功能。

（5）信息统计管理模块

主要完成出栏生猪真伪统计、出栏生猪检疫统计、统计报表打印功能。通过该模块可及时掌握生猪被仿冒的情况以及各生猪养殖单位的生猪质量情况，为生猪防伪、问题企业重点监控工作的开展提供科学依据。

6 结束语

生猪安全监控平台把基于RFID技术的自动识别和数据获取技术应用到生猪产品的流通管理中，实现生猪的认证防伪、源头追溯目标，能够大大加强对生猪安全的监管，提高食品安全管理水平。目前，基于本文所提出设计思路的生猪安全监控平台已在广东省某大型养殖企业进行了企业试点应用，在企业产品流通环节的“认证”、“防伪”等方面建立规范化的监管体系，有效地提高了企业在食品安全领域的现代化管理水平。随着从政府到百姓对食品安全问题的广泛重视，建立、完善食品安全监管体系，并采用现代信息化技术手段对食品流通全过程进行有效的安全监控十分必要，也是政府管理部门工作的发展重点。

[1]张弘.当前动物性食品安全问题的探讨[J].农业科技与信息,2011(1).

[2]胡蓉,雷媛媛,王慧.无线射频识别技术（RFID）及其在物联网中的应用[J].《科技广场》,2010（9）.