基于EPCGlobal网络的陕北白绒山羊溯源系统的设计

刘汉烨，方勇

（1.榆林学院 信息工程学院，陕西　榆林　719000；2.西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌　712100）

基于EPCGlobal网络的陕北白绒山羊溯源系统的设计

刘汉烨1，方勇2

（1.榆林学院 信息工程学院，陕西榆林719000；2.西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌712100）

结合EPC物联网技术和无线传感器网络，本文提出了陕北白绒山羊的溯源管理系统的设计方案。根据白绒山羊的供应链的特点，设计了溯源系统编码体系，并给出了溯源系统中各环节溯源个体的编码关联方法。设计了溯源系统的整体架构、各子系统的功能结构模型。最后使用Plant Simulation软件对溯源系统进行了模拟验证，实验显示结果该设计方案能有效提升供应链中羊肉跟踪和溯源效率。

白绒山羊；EPCGlobal；溯源；溯源编码关联

随着改革开放的进行，人民生活水平的提高，人民的消费意识越来越强，对优质、安全放心的食品的需求不断增加。但是，近些年来，一年食品安全事故的出现，引发了人们对农产品安全的担忧。而实行食品溯源制度是增强民众信心和解决食品安全保障的有效手段。

食品质量安全可溯源制度最早出现在欧洲，最早在英国被应用于疯牛病的检测。从2001开始，欧盟先后颁布了《食品安全白皮书》和178/2002号法令，从法律上规定了食品及相关产品可追溯性额强制要求。2004年5月，美国颁布了《食品安全追踪条例》，规定要求对食品供应链各环节都要实行全程记录。2011年，美国国会通过了《食品和药品管理局食品安全现代化法》，该法律进一步推进了美国食品溯源的信息化进程。相比发达国家，我国在溯源管理制度建设及追溯系统技术研究等方面起步较晚。2010年，开始在天津实施猪肉质量追溯系统，并在同期相关领域研究人员对农产品可追溯体系展开了研究［1］。

陕北白绒山羊是在陕北特定的自然条件下，经过30多年的培育形成的绒肉兼用型山羊新品种。由于陕北地区特殊的植被，陕北白绒山羊羊肉具有肉质细嫩、高脂肪、低蛋白、无膻味、香味浓烈等特点，也已成为了陕北地区非常有特色产品。2010年12月，由国家质量监督检疫总局核准，“横山羊肉”成为了国家地理标志保护产品，进一步提高了产品市场竞争力。目前，“横山羊肉”已形成多个具有一定影响力的地方品牌。但是，部分商家为了取得更大的经济效益，低成本购入外地羊肉冒充陕北本地羊肉，不经检验私自屠宰，病羊死羊肉品进入市场，对陕北羊肉地方品牌带来了很大的负面影响。而对羊肉实施溯源管理是解决这一问题的唯一办法。另外，欧盟委员会决议规定，从2015年1月1日起，凡是在欧盟市场上销售的食品必须具有可追溯性，这美国和日本等发达国家也有类似的规定。陕北羊肉要实现羊肉出口，冲破贸易壁垒，必须对羊肉实现全产业链溯源管理［2-3］。

为了保证售出的羊肉的新鲜度，必须对羊肉生产过程、存储以及运输过程中的环境参数进行监控，比如温度、湿度等本文采用RFID和WSN网络技术对羊肉生产、运输及销售各个环境进行监控，并在陕西省白绒山羊研究中心部署追溯系统，同时对供应链系统进行模拟，验证方案效果。

1　白绒山羊供应链分析

本着提高供应链效率、保证羊肉新鲜度等原则，白绒山羊供应链总体上可以划分为白绒山羊养殖场、羊屠宰场、冷库存储及终端零售企业4大环节。羊肉经屠宰场屠宰后，经冷库短暂存储，直接进入销售环节。羊肉从屠宰场到冷库，从冷库到销售商全程使用冷藏车运输，冷藏车安装了温度、湿度传感器监测网络全程跟踪运输车辆车内温度、湿度状态，相关信息实时传送到了追溯平台。使用顾客从最终销售小票上可以通过手机直接扫描二维码获取羊肉从养殖、屠宰、冷库存储、运输等各个环节的信息。

养殖场环节。养殖场环节是整个供应链中最基础的一个环节，具体包括小羊个体标识、饲养、出栏活体检验等阶段。其中饲养阶段有包括喂养、免疫等子环节，同时需要定期监测饲料信息、饮水信息、环境消毒物等信息。成羊出栏前需要进行活体检验，检验不合格的活羊不能进入屠宰阶段。

屠宰场环节。屠宰场环节由宰前检验、开膛去内脏、冲洗、分割、包装冷藏等阶段组成。羊肉胴体被按部位进行分割，然后进行包装，装箱。羊肉包装袋和包装箱都附上了带有追溯信息的标签。

冷库环节。山羊屠宰完成后需要进入冷库环节进行存储，为了保证冷冻肉的新鲜度，冷库内需组温度、湿度冷库监控系统，最大程度上保证肉品质量。

销售商环节。销售商环节是整个白绒山羊供应链中最后一个环节。销售终端从包装袋标签中扫描溯源信息后，加入销售单位，销售日期，销售价格等信息，并生成二维码。RFID打印机将带有溯源码和溯源二维码的产品销售小票打印。

2　追溯系统编码体系方案设计

2.1活羊个体唯一性标识

对活羊个体唯一性编码标识，参考《畜禽标识和养殖档案管理办法》（农业部令第67号）相关规定。该编码在结构上由3部分组成：1位数字的畜禽种类代码、6位数字的县级行政区域代码以及9位数字的标识顺序号［1］。

县级行政区域代码遵循国标GB/T 10114-2003。县级以下行政区划代码编制规则。标识序列号采用10位数字表示，出生年（2位）+月（2位）+日（2位）+出生序号（4位）的方式编码，如编码1301010001代表2013年1月1日出生的第一只羊。检验检疫结果标识羊出栏前的检疫检疫结果（00未检疫、01合格、10不合格、11其他）。

2.2屠宰后羊胴体分体标识

活羊进入屠宰场后，需要经过预检、刺杀放血、割头蹄、剥皮、分离内脏等一系列的操作。为了为后续羊胴体分割提供溯源依据，需要对羊胴体进行唯一性标识。羊胴体标识选用支持支持EPC-96格式容量为512 bit的EPC标签作为载体。

其中羊胴体标识码中使用了压缩的活羊个体唯一性标识码。羊胴体标识码采用10位数字组成，前8位采用压缩的活羊个体唯一性标识码，如活羊个体标识码为1301010001，压缩后位（13）01010001，后两位中第9位代表屠宰场流水线号码，第10位代表分体标识（若胴体为二分体，则分别为0和1来标识分体）。检验检疫结果标识活羊宰后检验检疫结果。

2.3羊肉产品包装标识

羊酮体经清洗完成后，经流水线进入羊肉产品包装车间进行产品分割，分割完成后需对产品包装进行标识，以形成溯源码。羊酮体经清洗完成后，经流水线进入羊肉产品包装车间进行产品分割，分割完成后需对产品包装进行标识，以形成溯源码。

2.4产品包装箱标识

羊肉产品包装完成后，若干个小包装装箱包装。包装箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量为512 bit的EPC标签作为载体。羊肉产品包装完成后，若干个小包装装箱包装。包装箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量为512 bit的EPC标签作为载体。

2.5关联关系设计

食品溯源管理系统设计的根本目的是能够实现产品的追本溯源。我们不仅应该知道供应链上各个阶段产品的基本信息，更应该能够确保当产品出现问题时，能够追溯到产品的源头，从而确保食品安全。

在本文所设计的溯源管理系统中，整个溯源系统分为了活羊个体、羊肉胴体、产品分割并包装、包装箱包装等4个标识阶段。各阶段间的关联关系如图1所示。

图1　追溯系统各阶段关联关系图Fig.1　Traceability system association relationship

在图1所示的追溯系统各阶段关联关系中，活羊个体标识与羊胴体标识阶段使用压缩的活羊个体标识码相关联；羊胴体标识与产品小包装之间使用羊胴体标识码相关联；包装箱标识码和产品小包装阶段使用产品溯源码相关联。

3　追溯系统设计

3.1供应链溯源控制点分

白绒山羊整个供应链包含养殖、屠宰、冷库存储及销售商销售等4个环节。为了实现溯源管理系统各供应链关键信息的自动记录，需要分析和确定供应链上关键信息的溯源控制点。

养殖环节。养殖环节的溯源控制点包括小羊出生、成羊出圈前检疫，装车进入屠宰场等环节。

屠宰环节。屠宰环节的溯源控制点包括待宰山羊接收、宰前检疫、酮体二分体、羊肉产品包装、包装袋装箱、包装箱入冷库前装车。

冷库环节。冷库环节的溯源控制点包括包装箱接收、包装箱发往销售商前装车。

销售商环节。销售商环节包括包装箱接收、包装箱拆包、销售等环节。

3.2追溯系统整体架构

白绒山羊溯源系统从整体上由3大部分组成。溯源系统信息采集系统，溯源信息处理及存储系统以及溯源信息查询系统。溯源系统整体架构图［4-6］见图2。

图2　溯源系统软件架构图Fig.2　Traceability system software architecture

溯源系统信息采集系统主要负责溯源信息的采集。养殖、屠宰、销售等环节的溯源信息的采集由手持式或固定式阅读器负责采集。冷库环节和冷藏运输车内温度、湿度监控由温度湿度无线传感负责采集，采集后的信息通过无线传感器网络网关传送到后台数据库。

溯源信息处理及存储系统由两大部分组成。一部分是EPC事件的存储。另一部分是温度和湿度信息的处理和存储。溯源信息存储前都经过中间件软件的处理和过滤。

普通用户可以通过溯源终端输入溯源码查询溯源信息。溯源信息的查询通过溯源系统的查询接口实现。

3.3追溯系统功能结构设计

根据白绒山羊供应链特点以及系统溯源要求，追溯系统从整体上划分为养殖管理子系统、屠宰管理子系统、物流管理子系统、冷库管理子系统及销售管理子系统。每个子系统都有对应的EPC IS服务器和ONS系统部署。用户终端统一经根ONS查询。系统功能结构图见图3。

图3　溯源系统功能结构图Fig.3　Traceability system functional architecture

养殖管理子系统。养殖管理系统主要负责白绒山羊养殖各阶段进行综合管理。具体功能包括标签管理、羊场管理、饲料管理、兽药疫苗管理、疾病防治以及统计分析模块。

屠宰管理子系统。屠宰管理系统主要对屠宰企业屠宰信息进行综合管理。具体功能包括活羊转入信息、宰前检疫信息、胴体标签管理、羊肉产品转出信息管理。

物流管理子系统。物流管理子系统主要负责羊肉产品冷藏运输车辆综合管理。具体功能包括冷藏运输车信息登记、冷藏车车内产品管理、冷藏车车内温度湿度管理、冷藏车运输GPS信息管理。

冷库管理子系统。冷库管理子系统主要负责冷库信息综合管理。具体功能包括羊肉产品出入库管理、冷库温湿度信息管理。

销售管理子系统。销售管理子系统主要负责产品销售。具体功能包括产品库存管理、产品销售、产品信息查询打印等子功能。

4　溯源系统模拟验证

溯源系统涉及养殖、屠宰、物流、管理等多个环节，验证系统需要养殖场、屠宰场、物流等企业相互协调配合，实际部署验证难度大。为了验证本设计方案的有效性，本文采用了一种模拟验证方案，具体实施方法为，使用Plant Simulation软件完成溯源系统供应链建模，使用开源软件FOSSTRAK作为EPCIS事件服务器，关键点事件产生使用软件模拟产生。

5　结　论

溯源系统模拟运行结果表明，溯源编码方案能够实现溯源各阶段产品的编码深度关联，能够有效保证产品的追踪和回溯。系统整体架构大量使用开源软件，能够有效降低系统部署成本，应用前景广阔。

［1］罗卫强.东莞市生猪质量安全追溯关键技术研究及集成应用［D］.南京:南京农业大学，2013.

［2］闫昱，屈雷.陕北白绒山羊产业发展现状和策略研究［J］.榆林学院学报，2008，18（2）:10-15.

［3］薛瑞，朱海，王托平，等.横山羊肉的品质特征与历史渊源［J］.中国畜禽种业，2010:63-66.

［4］谢梦.基于Android系统的葡萄生产过程溯源系统研究［D］.杭州:浙江大学，2013.

［5］Alfredo Parreo-Marchante，Alejandro Alvarez-Melcon，Mira Trebar.Piero Filippin.Advanced traceability system in aquaculture supply chain［J］.Journal of Food Engineering，2014:99-109.

［6］I-Hsuan Hong，Jr-Fong Dang，Yi-Hsuan Tsai etc.An RFID application in the food supply chain:A case study of convenience stores in Taiwan［J］.Journal of Food Engineering 106: 119-126.

The design of shanbei cashmere goat traceability system based on EPCGlobal

LIU Han-ye1，FANG Yong2
（1.Information Engineering College，Yulin University，Yulin 719000，China；2.Information Engineering College，North West Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China）

Combined the EPCGlobal technology and the WSN network，The paper presents a traceability system architecture for shanbei cashmere goats.Based on the feature of the cashmere supply chain，designed the coding system for the traceability system，and given the coding links for the traceability individuals in the supply chains.Design the overall architecture of the traceability system and functional modules for the subsystems.At last verified the traceability system through simulation with the Plant Simulation software，the results showed that the plans can improve the traceability efficiency effectively.

cashmere goats；EPCGlobal；traceability；traceability coding relationship

TN015

A

1674－6236（2016）05-0016-03

2015-04-29稿件编号：201504310

陕西省教育厅科学研究计划项目（12JK0932）

刘汉烨（1982—），男，陕西榆林人，硕士，讲师。研究方向：农业信息化技术。