基于RFID的畜产品溯源系统

1基于 RFID 的畜产品溯源系统陈晓东，刘建珍（哈尔滨工业大学）摘要：我国建立畜产品溯源系统，不仅能为消费者提供优质安全的畜产品，同时也可以打破国外以畜产品质量安全为名设置的贸易壁垒。本文分析了我国畜产品质量安全中存在的主要问题，以及国内外畜产品溯源系统的发展现状，根据 RFID 技术的特点，建立了一套适合我国国情的、基于 RFID 的畜产品溯源信息管理系统。本文较为详细地阐述了系统关键技术、业务流程与解决方案，并针对我国畜产品溯源系统提出了若干建议。关键字：RFID ；畜产品溯源；信息管理0 引言畜产品的质量安全问题是制约畜牧业发展的重要因素。近年来，我国畜产品出口形势严峻，呈停滞状态。我国畜产品出口在一些国家和地区纷纷遭到封杀、退货，一次又一次地陷入贸易壁垒的漩涡中。1990 年以来，我国对欧洲、日本、美国等国家出口的鸡肉、猪肉、兔肉、鳗鱼、蜂蜜等畜产品，由于疾病、兽药残留、重金属等有毒有害物质超标而被进口国拒绝、扣留、退货、索赔和终止合同的事件屡见不鲜，它不仅造成了巨大的直接经济损失，而且对中国畜产品的国际声誉也造成了十分恶劣的影响 1。造成上述现象的原因，在很大程度上是由于我国畜产品的质量2安全问题中存在着许多不安全的因素。如法制法规不健全，生产技术标准未与国际接轨，规范化生产程度低等。站在全面质量管理的角度看，这是我国畜产品质量管理问题，从这个意义上说，畜产品质量已成为制约我国畜牧业发展的瓶颈。因此，建立具有我国自主知识产权的畜产品溯源系统，才能满足我国畜产品安全管理、国际畜产品贸易和保障消费者健康的理论和技术需要。建立畜产品溯源系统，要积极追踪国际先进科技发展动态，针对影响畜产品质量安全的主要因素，逐步深入开展畜产品质量安全研究，从而构建从养殖、屠宰加工、运输到销售全过程监管的畜产品溯源系统。畜产品溯源系统的建立，具有十分重要的现实意义：1、畜产品溯源系统的建立将有助于畜产品质量控制和产品召回，是畜产品质量安全的有效保障，也是消费者健康的有效保证；2、畜产品溯源系统的建立将加强我国畜牧业的信息化管理，实现畜产品优质优价，有利于规范我国畜产品市场；3、畜产品溯源系统的建立将提高畜牧业生产现代化水平，促进畜牧业健康可持续发展，增强我国畜产品国际竞争力，从而打破我国畜产品出口的贸易壁垒。2、畜产品溯源系统现状2.1 国外畜产品溯源系统目前，包括畜产品溯源在内的食品溯源受到许多国家的重视，3欧盟、美国、日本、加拿大等国的推广力度很大。欧盟目前对食品、饲料、供食品制造用的牲畜，以及与食品、饲料制造相关的物品在生产、加工、流通的各个阶段强制实行溯源制度，加拿大和美国等国家也建立了比较完善的信息跟踪体系。近几年来，美国、日本等发达市场经济国家以及市场经济发达的欧盟和澳洲等都在食品安全溯源的法律规范和系统建设等方面采取了许多积极的措施并付诸实施。欧盟要求大多数国家对家畜和肉制品开发强制实施溯源制度。欧盟的牛畜体身份登记系统由包含唯一的个体注册信息的耳标、出生、死亡和迁移信息的计算机数据库、动物护照以及农场注册机构组成。2004 年初，美国北达科他州立大学（NDSU）的科研人员研究出了使用 RFID 技术来检测疯牛病的方法，为美国公众食品安全提供了新的技术保证。通过在牛的耳朵上植入 RFID 标签，可以记录下这头牛的详细资料，如它的饲养、年龄、体重及患病情况。同时这些数据直接送入到计算机数据库中去。现在美国的许多农场已经开始使用这项技术；美国政府也规定使用电子标签对牲畜进行跟踪。加拿大强制性的牛标识制度于 2002 年 7 月 1 日正式生效，要求采用 29 种经过认证的条形码、塑料悬挂耳标或两个电子纽扣耳标标识初始牛群。日本政府已通过新立法，要求肉牛业实施强制售点到农场的溯4源系统，系统允许消费者通过输入包装盒上的牛身份号码，获取他们所购买的牛肉生产信息。52.2 国内畜产品溯源系统我国加入 WTO 后，畜产品的加工与流通领域发生了极为深刻的变革，各地区、各部门在畜产品溯源及系统建设方面已经开展试点示范工作。上海市畜牧部门依据上海市制定的上海市动物免疫标识管理办法 ，开始为猪、牛、羊等畜产品建立档案，上海市民已经可以通过登录“上海农业网”查阅鸡蛋的生产履历信息。江苏省农业科学院农业资源与环境研究所的陆昌华研究员和中国农业大学水利与土木工程学院的谢菊芳教授对工厂化猪肉生产全程信息跟踪进行了研究，并在南京天环集团进行了试验，对电子标签的应用进行了卓有成效的探索 3。农业部农垦局 2003 年开发设计了“农垦无公害农产品质量追溯系统” 。该系统集中展示全国农垦优质无公害农产品，在生产者与消费者之间建立认知途径，提供合作渠道，能够为消费者、生产者和各级管理部门提供无公害农产品方面的综合服务。利用这套系统，消费者输入产品编码后，可在互联网上，通过文字和照片，清楚地了解农垦无公害农产品的品牌情况，满足消费者的知情权和选择权；还可以追溯产品出现的质量问题，保护消费者权益。国家食品药品监督管理局等部门 2004 年 4 起确定肉类行业作为食品安全信用体系建设试点行业，开始启动肉类食品追溯制度和系统建设项目，试点工作的相关任务包括，制定适合我国国情技术标准和管理规范，制定肉类制品跟踪与追溯应用指南和生鲜产6品跟踪与追溯应用指南 ，建立我国肉类制品和生鲜肉追溯系统，制定畜产品追溯应用解决方案等。我国现有的畜产品溯源系统有以下几点不足：1、各企业现有的管理系统各自为政，数据交换、信息共享相对困难；2、已有的畜产品溯源系统多条采用条码标识，而条码的只读性、不可重复使用性造成了溯源成本的增加。3、使用条码技术进行溯源的系统，一般采用人工方法近距离读取条码，法做到实时快速的获取大批量畜产品质量信息，而且在运输环节上也无法提供畜产品所处环境信息的实时记录。鉴于 RFID 标签具有非接触性、可读写等优点，将 RFID 技术应用到畜产品溯源系统中可实现畜产品实时、有效的溯源。 下面我们在业务流程分析的基础上，探讨在食品流通的各个环节中的关键技术、RFID 模型与解决方案。3、畜产品溯源系统建立3.1 实施 RFID 畜产品安全溯源无线射频识别（RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过无线射频信号自动识别目标对象并读取相关信息，结合数据库系统和网络体系，可以实现全球范围内物品的跟踪与信息共享 4,5。与传统的条形码技术相比，RFID 技术具有数据储存量大、可读写、穿透力强、读写距离远、读取速率快、使用寿命长、环境适应性好7等特点，它还是唯一可以实现多目标识别的自动识别技术。RFID 系统由阅读器（Reader） 、电子标签（Tag）和天线（ Antenna）组成。把电子标签附在被识别物体的表面或内部，当被识别物体进入阅读器的识别范围时，阅读器自动以无接触的方式读取电子标签中对物体的识别数据，从而实现自动识别物体或自动收集物体信息数据的功能。把 RFID 应用于畜产品安全溯源，必须从其源头就插入 RFID 标签，应用 RFID 的具体方式如下：（1）在牲畜养殖阶段就加入RFID 标签，将牲畜的基本信息，如牲畜出生记录、饲料使用记录、免疫记录、检疫记录和兽药使用记录等写入标签，作为将来畜产品溯源的原始数据（2）通过仓储、运输环节到达屠宰厂，标签中添加仓储、运输、屠宰环节的相关信息。 （3）监管部门将检验、检疫信息写入标签。 （4）运输商将运输环节相关信息写入标签。 （5）到销售地点，销售商将销售环节相关信息写入标签，实现溯源的最后环节。具体实施过程中利用 RFID 标签有两种方法来进行追踪：一是从上往下进行跟踪，即从农场屠宰场运输商销售商，这种方法主要用于查找造成质量问题的原因，确定畜产品的原产地和特征；二是从下往上进行溯源，也就是消费者在销售地点购买的畜产品发现了质量问题，可以向上层层进行溯源，最终确定问题所在，这种方法主要用于问题畜产品的召回。83.2 畜产品溯源信息管理系统组成畜产品溯源信息系统由信息管理中心以及养殖管理子系统、屠宰加工管理子系统、运输管理子系统、销售管理子系统和消费者信息查询子系统五个子系统组成，各子系统的关系如图 3-1 所示。信息管理中心是存储畜产品从生产到消费的全过程各个环节上报信息的数据中心。一方面，信息管理中心接收并储存养殖、屠宰加工、运输和销售四个子系统上报的数据；另一方面，信息管理中心为消费者信息查询子系统提供各类畜产品的相关信息。信息管理中心养殖管理子系统屠宰加工管理子系统运输管理子系统销售管理子系统消费者信息查询子系统牲畜出生记录、饲料使用记录、免疫记录、检疫记录和兽药使用记录屠宰场基本信息、屠宰前检疫信息和猪肉检疫信息运输商信息、运输车辆信息、出发地与目的地信息畜产品基本信息、销售商信息图 3-1 畜产品溯源信息系统组成牲畜出生后利用 RFID 电子标签作为标识载体赋予标签唯一标识9码，同时，养殖管理子系统将牲畜的基本信息，如牲畜出生记录、饲料使用记录、免疫记录、检疫记录和兽药使用记录等输入到养殖管理子系统中，并上报至信息管理中心。屠宰加工管理子系统主要功能是将屠宰场的基本信息、屠宰前检疫信息和猪肉检疫信息等屠宰加工信息输入到屠宰加工管理子系统中，并上报至信息管理中心。运输管理子系统主要功能是将运输商信息、运输车辆信息、出发地与目的地信息等输入到运输管理子系统中，并上报至信息管理中心。销售管理子系统的主要功能是将畜产品基本信息、销售商信息等存储到销售管理子系统中，并上报信息管理中心。消费者信息查询子系统的主要功能是为消费者提供畜产品信息查询。3.3 畜产品溯源系统特点本畜产品溯源系统具有如下特点：第一，RFID 标签是畜产品信息准确、完整、及时和快捷传送的保障，畜产品供应商通过 RFID 标签能够将相关信息实时地传送给畜产品