基于RFID技术的肉制食品溯源系统设计

南　楠

(三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000)



基于RFID技术的肉制食品溯源系统设计

南楠

(三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000)

摘要：安全的肉制食品是确保人类身体健康的重要因素之一，动物的疫病直接影响肉制食品的安全卫生。将RFID技术引入到肉制食品的溯源过程中，可从根源上有效控制疫病的发生、传播和扩散，切断疫病传播途径。文章阐述了RFID技术的特点，分析了目前食品追溯中存在的问题，提出了一个完整的肉制食品安全追溯系统结构，可从根源上实现对肉制食品的精确监控作用，对于食品安全监督具有重要意义。

关键词：食品安全；RFID技术；肉制食品；物联网

食品的安全问题一直是人们关注的热点问题，特别是肉制食品的安全更是突出，很多疫病疫情的发生都离不开饮食肉制食品，如SARS、禽流感等。目前肉制食品不安全因素主要是化学性和生物性污染，养殖场饲料供给、屠宰加工过程、物流运输中都会出现污染使食品变质。要有效控制疫病的发生，确保人们身体健康和生命安全，就需要从源头控制监管，及时彻底切断疫病的传播途径[1]。

文中研究了现有的食品溯源系统，提出将RFID技术应用到肉制食品的整个生产销售过程中，将采集数据通过网络建立连接进行信息的交换和通讯，实现智能化识别、跟踪、定位和监控管理，将肉制食品的生产、加工、运输、流通、零售各个环节的溯源信息进行标识、登记、监管和预防分析，实现有效的肉制食品安全监督体系[2]。

1追溯系统实现关键技术

可追溯性一般定义为两个方面的内容：跟踪和追溯。跟踪的主要作用是指针对特定检测对象从供应链上游至下游跟踪其运动轨迹；追溯主要指通过查询标签数据来回溯检测对象的来源、用途和位置的能力，具体表述如图1所示。

图1肉制食品溯源示意图

用于追溯系统的常见技术包括RFID技术、二维码技术、动物耳标编码技术。

1.1RFID技术

RFID(射频识别技术)是一种通过电磁信号自动识别监测对象并获取数据的电子通信技术。具有只读和读写两种工作模式，可接触或无需接触即可获得数据，同时对移动物体的监测具有良好的效果。一般的RFID系统包括三部分：电子标签、天线、读写器。电子标签是RFID系统的数据载体，可存储识别对象的相关信息，具有可重复读写、使用寿命长、不易仿制等特点。根据自身是否带有电源一般分为无源、有源、半无源三类。对比其使用范围和自身价格目前使用较多的为无源和半无源式。读写器主要是读取标签内数据或通过天线向标签发送信号。[3]

RFID基本工作原理是当标签进入读写器工作范围内，接收到读写器发出信号，发送存储在芯片内的数据信息，读写器解码后将信息发送至后台数据库系统保存，应用程序调用数据分析处理。

1.2二维码技术

传统的条形码采用一维码技术，数据结构简单，不可重复使用，且不具有防伪性。随着信息技术发展，二维码技术产生了，利用不会重复的几何图形排列方式，在纵横两个方向上分别用黑白相间的数据符号记录信息[4]。增加了存储容量，同时具有密度高、防伪性好、抗磨损、易使用等特点。一般可配合RFID技术一起使用，达到多形式、全方位的跟踪追溯作用。

1.3动物耳标编码技术

畜禽在进行喂养过程中，为了实现后期的追溯性，对每一个动物都采用一种同一的编码形式—电子耳标编码，该技术保存了畜禽养殖过程中的所有信息。代码唯一且固定，采用国家农业部的统一标准进行编码，由64位序号组成，包括控制代码、国家代码和动物代码三部分，用于识别不同种类的动物个体，是利用信息化技术有效管理动物的重要基础标准。[5]

2RFID技术应用于肉制食品安全的优势

RFID技术是一种通过非接触式自动读取、写入加密在肉制食品外包装上标签内数据的现代电子信息技术，对肉制食品从育种、饲料、喂养、屠宰、加工、物流、仓储、销售全过程可实现实时监控，保证肉制食品跟踪和溯源的完整性。与传统条形码相比,RFID标签读取快速,可读取移动对象数据,极大减轻工作人员劳动强度,节省时间。同时RFID标签不受恶劣环境影响，抗磨损，可读可写，重复利用，使用最高年限可达20年以上，具有较好的防伪性能，综合成本低。[6]

采用RFID技术可以降低肉制食品的安全问题，整个监管过程是透明可追溯的，消费者随时都能掌握食品的完整流向，使消费者能够放心购买。追溯常选择超市-代理商-供应商-运输商-加工厂-养殖场的逆追踪方式，如消费者购买肉制食品出现安全问题，可以层层追溯，快速查找到造成质量问题的原因。同时采用RFID技术对于提高肉制食品生产质量、流通控制、消费安全都具有重要意义。

3肉制食品溯源系统

文中采用RFID技术与物联网识别技术结合，实现肉制食品从养殖场、屠宰场、加工厂、物流到销售的各个环节中对象的识别、定位和查询，完成对肉制食品生产全过程关键信息的采集和管理，保障肉制食品的安全追溯、问题产品的及时召回，实现精准全程的可追溯管理方式。

3.1需求分析

图2系统整体需求结构图

要建立有效的肉制食品溯源系统，必须熟悉肉制食品制作的详细流程。目前肉制食品的销售过程和管理模式较为复杂多样，但总体而言包括养殖、屠宰生产、销售、购买和监督这五个主要环节，每个环节的功能需求分析不一样。畜禽在养殖场经过饲养，输送到屠宰生产厂加工成半成品，销售给经销商，消费者从经销商处购买肉制食品，整个过程中追溯系统通过对RFID标签中信息进行读取完成监督作用。追溯的主要信息是养殖、屠宰加工和销售三个方面的数据。系统的需求结构图如图2所示。

3.2系统总体设计

RFID肉制食品溯源系统基本设计思路是，通过RFID自动识别肉制食品繁育、饲养、屠宰、加工、运输、仓储、零售等信息并以一定格式存取，通过通信网络及后台数据库形成有效的肉制食品供应信息链。系统总体由电子标签、读写器、传感器、食品安全数据库、管理应用系统和相应的通信网络组成，实现繁育管理、饲料管理、兽药检测管理、屠宰管理、物流与仓储管理等功能。在肉制食品上嵌入RFID电子标签，通过通信网络向食品安全数据库中写入能够记录食品质量的各种信息，如养殖物产地、饲料来源与成分、养殖期长度、疫病疫情、屠宰与加工流程、保质期等。在物流和仓储环节中，物流供应商通过RFID读写器自动读取电子标签数据，并通过传感器检测，如温度、湿度、透光度等参数，并实时写入后台数据库，实现完整的追溯系统[7]。系统总体设计结构图如图3所示。

图3溯源系统整体结构图

3.2.1系统硬件设计

整个系统实现中不同的场所涉及硬件各不相同，主要涉及的场地包括养殖场、屠宰加工厂、物流仓储和销售场所。养殖场涉及硬件为RFID畜禽耳标、读写器；屠宰加工厂涉及硬件包括RFID标签、RFID标签读写器、RFID耳标读写器、电脑一台，二维码扫描器；物流仓储中涉及硬件为RFID标签、读写器、无线传感器；销售场所硬件主要是条码扫描枪、触摸屏、打印机。

3.2.2系统软件设计

系统软件涉及主要是整个系统包含几个子系统，每个子系统实现不同功能，具体如下图4所示。

图4系统软件设计结构图

3.2.3系统数据库设计

为了系统后期具有可拓展性，系统设计时在养殖场、屠宰加工厂和销售环节分别建立数据库，每个子系统相互独立，但又相互联系。数据库选择SQL SERVER2005，可完成中小型企业数据管理的不同需求，也易于后期管理和扩展。

养殖场数据库信息表包含养殖、防疫和售出三部分信息，数据库表设计包含五个表，这五个表之间的相互关系如图5所示。

图5养殖场数据库表间关系图

屠宰加工厂数据库设计由畜禽入栏、分类待宰、生产包装和出库四部分信息组成。数据库表设计包含七个表，分别为养殖场信息、屠宰加工场信息、加工信息、畜禽入栏信息、入栏信息详情、防疫检验信息和出库信息，相互关系如图6所示。

图6屠宰加工数据库表间关系图

销售数据库信息由绑带条码、分隔条码、追溯信息三部分信息组成。数据库表设计包含五个表，表之间的依赖关系如图7所示。

图7销售数据库表间关系图

4结语

肉制食品安全问题是确保人们健康、稳定生活的重要基础，在我国对此类的规范和研究仍处于初级阶段。现通过研究追溯系统的基本原理与实现的关键技术，同时结合肉制食品溯源系统的基本需求，构建了肉制食品溯源系统，主要采用RFID技术可有效避免人为数据的仿造，并对整个系统进行了测试，结果表明该系统具有良好的使用效果。为消费者的人身健康和食品疫病的预防提供有力的保障机制。

参考文献：

[1] 姚乐，姚炜.RFID技术在食品安全管理中的应用研究[J].江苏调味副食品，2010,12.

[2] 李珊，朱礼龙.供应链视角下的食品安全问题研究[J].安徽科技学院学报，2015,11.

[3] 张鸷程.基于RFID技术的猪肉食品安全追溯系统研究[D].太原：中北大学，2014,04：25-35.

[4] 王娇，鄂旭.面向食品安全的无线射频识别(RFID)技术研究[J].电子技术与软件工程，2015,01.

[5] 赵晓琳，熊元亮.浅析RFID技术在食品冷链中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014,08.

[6] 窦业伟.基于RFID中间件的食品追溯系统的研究和实现[D].上海：上海师范大学，2012,03:45-56.

[7] 兴安.基于RFID技术的猪肉安全追溯系统的设计与实现[D].北京：北京工业大学，2011,12:60-65.

收稿日期:2016-04-22

作者简介：南楠(1981-)，女，河南洛阳人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用，物联网。

doi:10.19369/j.cnki.2095-9737.2016.08.001

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：2095-9737(2016)08-0001-03