物联网在食品生产环节的应用设计

2012-08-16李永祥

科技视界 2012年11期

李永祥张健

（海南大学应用科技学院儋州校区海南儋州 571737）

1 目前我国食品生产安全问题现状

近年来，频频出现的各种肉食品安全问题，如疯牛病、瘦肉精、猪链球菌感染、禽流感、抗生素残留、激素和防腐剂等等，成为世界各国农业和卫生部门严密监管的重要工作。中国的肉食品质量和安全问题也受到了各级政府和全社会的广泛关注[1]。

从2003 年开始，中国已开始将先进的RFID 射频识别技术运用于现代化的生猪屠宰加工企业，开发出了RFID 生猪屠宰实时生产监控管理系统。该系统能实时监控生产的全过程，自动、实时、准确地采集土要生产工序与卫生检验、检疫等关键环节的有关数据，较好地满足了HACCP 质量监管要求。 RFID 解决方案可确保任何供应链的高质量数据交流，能让食品行业实现两个最重要的日标，第一，彻底实施“源头”食品追踪解决方案。第二，在食品供应链中提供完全透明度的能力[1]。

2 食品生产环节的特殊要求和应用技术设计

2.1 食品生产环节的特殊要求

在养殖业方面，在养殖产品活体身上加装RFID 电子标签，将牲畜、水产品从养殖开始到养殖结束的所有信息进行记录，包括来源、品种、喂料信息、用药信息、疾病及治愈状况等。在农作物种植方面，使用RFID 的田间伺服系统。田间伺服系统将农作物品名、品种、等级、尺寸、净重、收获期、农田代码、田间管理情况(土壤酸碱度、温湿度、日照量、降雨量、农药使用情况)等信息进行记录，实现科学化种植，为食品原料追溯提供源头数据，并为后续环节使用RFID 提供物质基础。

2.2 食品生产环节的应用技术设计

首先我们利用RFID 技术对生产的动植物进行数据编码，为了适合日后的系统的扩展和升级使用，采用带有芯片的可多次擦写的电子标签，即主动式（有源）电子标签。用一位信息来区分动物和植物，在动物方面用不定长的数据位来标识产地，用足够的长度来标识品种、类别等；关于喂料信息，采用动态的按次数的表格形式的存储方法，主要填写所喂料的种类；用药信息采用同样的方法进行存储，主要填写所用药物种类及次数和数量；疾病及治愈状况，填写所得疾病名称、时隔、治愈程度等信息。其中数据库存储表的格式如表1 所示。

表1 动物食品生产电子标签格式表

其中的喂料信息、用药信息和疾病治愈情况与以下各数据库相应的表建立“外键”关系。所以此时记录内容为索引号。 “外键”关系。所以此时记录内容为索引号。其中喂料信息包括草类和料类两大类，表示为不同次数不同种类。

用药信息包括药物名称、用药时间、用药剂量、药物生产商、药物生产时间、药物生产批号和批准文号以及用药后效果等。

疾病和治愈情况格包括疾病症状、确认疾病名称、治愈情况、用药信息等。

喂料信息、用药信息和疾病和治愈程度为每次的统计，信息量比较大，为了节省芯片存储空间，这样的信息，应该随着读写器的读入，传输并且存储到RFID 的中间件中，建立相应的数据库，随着实物的流通后，利用网络转入到该食品所到地，可以利用实物的电子标签的索引，检索到该数据。其中疾病和治愈程度的用药信息可以通过关系数据库键来进行关系连接，而用药信息数据库也包括保键和预防及防疫用药信息。

表2 植物食品生产电子标签格式表

对于植物种类，用足够长度的来记录农作物品名、品种、等级；用动态的数据来记录植物的尺寸、净重；最后在收获后记录它的收获期；农田位置信息的代码主要填写它所在的地理位置；田间管理情况，通过传感器把采集到的数据信息，用一位数字表格的形式动态地来记录土壤的酸碱度的PH 值；用定长的动态的数据位来记录温湿度、日照量、降雨量和农药使用情况等信息。

其中关于植物的标签格式如表2 所示。

其中采用足够长的存储长度来存储的记录名，可以使用电子标签芯片的flash 存储，而其它的动态索引的只存储的它的索引关键字，而它的每次记录的内容要用表格的形式，通过读写器采集数据存储在RFID 中间件的数据库中，随着实物的流通而通过网络传输到实物所流入地，可以通过食品的电子标签查询到该食品的这些信息。

如果遇到价值较小的食品，使用这样的电子标签进行处理的话，可能“小题大做”，那么就采用成批或批箱的集中标识，而留出几位数据位来标识它们同类个体的名称，进行集中标识和处理。然后采用中远距离RFID 读写器根据实物的状况对电子标签进行数据的随时写，并且把这些数据信息通过无线网络输出到主机（RFID 中间件），进行数据存储和管理，之所以采用无线网络，主要是因为操作方便，这些数据供管理和检查人员随时检测和检查，以发现问题及时进行调整和处理。

把这些生产过程中的数据进行全部记录之后，连同生产的产品一同转移到下一环节-食品加工环节，再进行与加工相关的数据采集。

电子标签号码是根据产地、品种和类别等信息进行有意义地编码而产生，其它下同。

3 物联网应用食品安全生产领域的意义

经过物联网的各个环节流程能实现从整个链上追踪食品的各环节。具体实施过程中利用RFID 食品标签来进行追踪：一种是由上向下跟踪，即从农场开始，由食品原材料供应商到运输商、销售商最后至POS 销售点，这种方法对于查找出现质量问题的原因很有效。另一种是从下往上进行追溯，也就是消费者在POS 销售点购买的食品发现了安全问题，可以向上层层进行追溯，最终确定问题所在。