基于物联网的生猪产品质量安全追溯管理系统设计与实现.pdf

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1、 收稿日期:2018-11-13 基金项目: 陕西省教育厅自然科学专项( 编号:11JK0992) 。 作者简介: 支双双(1987-) , 女, 硕士, 工程师, 研究方向: 机器人控制系统、 智能农业。 金大海(1958-) , 男, 高级工程师, 研究方向: 系统集成和控制。基于物联网的生猪产品质量安全追溯管理系统设计与实现支双双, 金大海( 西安工程大学 工程训练中心, 陕西 西安 710048)摘 要: 食品安全问题已经成为人民群众关心的热点问题, 本文设计并实现了一套针对生猪产品质 量安全问题的追溯查询管理系统。系统由生猪养殖管理子系统、 生猪屠宰加工管理子系统、 查询平台与 中心

2、平台组成。采用Zigbee无线传感器网络节点采集生猪养殖圈舍温度、 湿度、 氨气等实时环境信息, 并且自动上传到中心平台服务器。整个系统的追溯信息通过RFID为载体, 可通过电脑、 电话、 移动终 端实现生猪产品质量安全追溯。 关键词: 农业物联网; 质量安全; 生猪追溯中图分类号:TP311. 51 文献标识码:A 文章编号:10076921(2019)050066032016年12月 国务院关于印发“ 十三五” 国家 信息化的通知 指出, 发展智慧农业, 开展农作物大 田种植、 设施农业、 畜牧物联网的概念最早在1999 年由美国麻省理工学院(MIT) 自动识别中心(Auto-ID Lab

3、s) 提出的网络无线射频识别(RFID) 系统 演变而来, 目的是利用射频识别等信息感知技术把 所有物品与互联网连接起来, 实现智能化识别和管 理12。农业物联网是物联网技术在农业生产、 经营、 管理和服务全产业链中的具体应用, 对改造传统 农业、 加快农业现代化发展具有重要意义34。目前, 基于物联网的农产品质量安全追溯系统的研究 有: 陈长喜5等研究了一种基于物联网的肉鸡可追溯与监管平台, 系统由企业管理、 政府管理、 追溯管 理3个子平台组成, 实现肉鸡产品可追溯与监管。 该系统利用传感器将肉鸡实时生长环境信息自动采 集并且上传系统, 使用了RFID技术传递肉鸡产品 信息。吴滔6等研究了

4、在农产品生产履历采集中多源信息感知的应用, 将传感器网络节点和无线传感 技术融合, 用于测量作物温度、 湿度、 光照和记录作 物生长的文本、 图片与视频信息。白红武7等研究了基于GIS(Geographic information system) 的生 猪产品物流追溯平台的框架结构。齐林8等研究了基于无线传感网络(WSN) 的水产品冷链物流实时 监测系统。基于物联网的农产品、 食品质量安全追 溯系统, 国内外专家学者已经取得了很多研究成果。 但是仍存在以下问题:养殖 / 种植环境等信息多采 用人工录入, 人为干扰因素不容忽视。农产品质 量追溯一般集中在一个或几个企业之间, 整个行业 的大数据平

5、台还有待建设。 本文设计了一种生猪产品质量安全追溯管理系 统, 生猪养殖坏境由Zigbee无线传感器网络节点采 集, 并且自动上传到服务器, 整个系统的追溯信息通 过RFID为载体, 追溯码采用EAN. UCC 128码编码规范, 将信息在整个产业链传递。监管部门和消 费者可通过电脑、 电话、 移动终端实现生猪产品的追 溯。1 系统结构图1 生猪产品质量安全追溯管理系统基本框架图2 养殖环境监测网络示意662019年3月内 蒙 古 科 技 与 经 济March 2019 第5期 总第423期Inner Mongolia Science Technology 同时加入了 养殖数据统计等附加功能。

6、 养殖环节需要管理和记录的信息主要有: 饲养 场、 生猪来源、 入栏时间, 入栏重量、 父母系、 喂养饲 料、 防疫情况、 用药情况、 饲养天数、 出栏重量, 出栏 时间等。1. 2 屠宰加工管理子系统 屠宰环节, 信息传递的载体为RFID脚标。系 统设计为完成屠宰后的白条挂上脚标, 存储生猪档 案。 收购登记将当批次生猪养殖信息录入屠宰线系 统, 完成收购登记, 登记时将供应商基本信息导入到 屠宰线管理系统, 建立屠宰环节追溯源。 生猪进入屠宰生产线后, 通过RFID读写器读 取电子标签内的生猪号码等标识信息, 并且写入屠 体RFID标签内, 此时“ 屠体号码” 取代了“ 生猪号 码” 。在

7、屠宰工序中, 各操作工序的相关信息通过RFID读写器采集到屠宰加工管理系统。 屠宰工序完成后, 在加工生产线对屠体进行分 割。该环节根据位置、 质量、 大小等对猪肉产品进行 分级分类, 并进行包装, 并将传递过来的标识信息, 生成所需信息的EAN-UCC条码标签。按照需求 分类, 有箱 / 盒标签和托盘标签两种标签。标签要包 含: 批号、 包装日期、 原产地、 屠宰加工厂代码、 养猪 场代码等。1. 3 查询平台 网站查询: 实现监管人员、 流程参与者、 消费者 通过网站查询流转的票据信息, 包括产品信息、 生产 档案、 物流信息、 企业信息、 检测检验信息等。另可 根据项目订制其他功能, 如

8、新闻公告、 企业展示、 产 品展示等功能。 移动查询: 给监管人员配备的移动查询设备, 通 过移动设备可查询产品信息、 企业信息、 生产档案、检测检验信息、 物流信息等。另可根据项目订制其 他功能, 如法律法规查询、 移动执法上报、 农产品质 量安全情况上报等功能。 微信查询: 主要实现监管人员、 消费者可通过扫 微信二维码查询流转的票据信息, 包括产品信息、 企 业信息、 生产档案、 检测检验信息、 物流信息等。另 可根据项目订制其他功能, 如新闻公告、 企业展示、 产品展示等功能。1. 4 中心平台 基础信息管理: 包括纳入系统的企业、 协会、 基 地等准出管理单位的信息管理, 对纳入系统

9、的产品、 产地、 认证等信息进行管理, 对内部与外部准入管理 单位基本信息及查询终端信息管理。对企业可使用 的平台功能进行权限划分, 根据企业、 协会、 基地的 不同层级划分隶属关系。 动态信息管理: 包括产品批次信息、 物流任务信 息管理及问题物流任务信息管理、 产品保质期预警 提示及产品动态监管码错误预警提示、 通知通告的 发布管理、 产品质量上报信息管理等。 产品召回功能: 通过动态监管码可在此查询到 包括产品基本信息、 养殖档案信息、 产品运输信息、 产品检测检验信息、 检疫检验信息, 同时具备招回同 批原料产品、 同包装产品及同一运输车辆产品等功 能。 查询信息管理: 包括电话查询信

10、息管理、 短信查 询信息管理、 网站查询信息管理、 监管人员的产品质 量疑问查询信息管理、 微信查询管理。 数据统计功能: 包括基地供应统计、 产品供应统 计、 流通配送统计、 销售情况统计、 抽检情况统计。 数据分析评价功能: 包括根据历年数据统计分 析某个产品的生产信息、 流通信息、 销售信息、 抽检 信息、 消费信息及产品质量安全信息。2 技术方案 该系统采用Microsoft. NET 2012企业平台架 构构建, 采用多层分布式应用模型、 基于组件设计并 可重用组件、 统一完全模型和实时事务处理控制等 特点。系统根据业务划分为6个部分: 总平台管理 系统模块、 中心平台数据接口、 分

11、平台数据接口、 产 品管理模块、 产品质量追溯查询模块和动态信息管 理模块。主要完成诸如基础信息管理、 动态信息管 理、 产品追溯召回、 数据统计、 数据分析评价的任务。 追溯系统的信息加载和查询方面涉及到养殖、 生产加工、 物流、 销售、 消费和评价反馈等环节, 管理 方面涉及到农业局质量安全处、 信息中心、 企业数据 管理中心等。具体描述如下: 综合平台( 含追溯系统数据中心) 由信息中心负 责, 由质量安全处负责追溯系统应用软件的管理工 作。 生产加工企业二级平台的建设由相关机构负责 授权、 登记和备案。 面向流通和使用单位的信息登记和查询服务由 综合平台统一管理, 综合平台设立在信息中

12、心, 开通 监管服务、 公众查询服务和数据接口服务等, 均可通 过互联网进行。76支双双, 等 基于物联网的生猪产品质量安全追溯管理系统设计与实现2019年第5期万方数据其拓扑结构如图3所示。图3 平台拓扑结构图4 生猪产品质量安全追溯系统图5 生猪养殖管理子系统WEB服务负责提供产销履历查询、 政府监管工 作动态、 法律法规、 备案企业介绍、 食品安全追溯等 服务功能, 公众可以通过规定网站接受需要的服务。 电话查询服务器负责提供电话查询服务, 人民群 众可以通过电话端享受自动自助式服务和人工服务。 微信查询服务器负责通过微信二维码方式为公 众提供查询服务。 综合信息监管服务对平台运行的关键

13、数据进行 管理、 为监管者提供信息查询、 统计、 分析、 预警、 报 警、 建议等服务功能。 数据库服务器负责存放所有集中的数据。3 硬件系统 3. 1 服务器配置 建设保障信息系统能够正常运行的硬件环境是 系统建设的重要环节, 硬件环境的配置策略如下: 以能够保障系统正常运行的基本条件;考虑正式运行时能够重用, 不存在设备重复购买或闲置;建 立基本的网络环境支撑, 如网络交换、 硬件防火墙 等。硬件的配置部署如下:WEB服务器1台, 数据 库服务器1台, 网络带宽1G以上。3. 2 养殖场、 加工配送企业 硬件: 计算机、 普通打印机、 工业打印机( 打印小 标签用) 、 扫描枪、100M以

14、上带宽。Zigbee无线传 感器网络节点采集系统。软件: 操作系统:Windows7及以上版本; 基础环境: 微软IE 8. 0以上版本。 3. 3 检测管理节点 硬件: 计算机、 扫描枪、100M以上带宽。软件: 操作系统:Windows7及以上版本。基础环境: 微软IE 8. 0以上版本。 4 系统实现 生猪产品质量安全追溯查询系统首页如图4所 示, 生猪养殖管理子系统如图5所示。5 结论 本文设计了一种生猪产品质量安全追溯管理系 统, 生猪养殖坏境由Zigbee无线传感器网络节点采 集, 并且自动上传到服务器, 整个系统通过RFID作 为信息载体, 在整个产业链进行传递。系统由生猪 养殖

15、管理子系统、 生猪屠宰加工管理子系统、 查询平 台与中心平台组成。采用Zigbee无线传感器网络 节点采集生猪养殖圈舍温度、 湿度、 氨气等实时环境 信息, 并且自动上传到中心平台服务器。整个系统 的追溯信息通过RFID为载体, 可通过电脑、 电话、 移动终端实现生猪产品质量安全追溯。 参考文献1 陆昌华, 谢菊芳, 王立方, 等.工厂化猪肉安全 生产溯源数字系统的实现J.江苏农业学报,2006,22(1) :5154. 2 颜波, 石平, 黄广文, 等.基于RFID和EPC物 联网的水产品供应链可追溯平台开发J.农 业工程学报,2013,29(15) :172175. 3 郑纪业, 阮怀军,

16、 封文杰, 等.农业物联网体系 结构与应用领域研究进展J.中国农业科学,2017,50(4) :657668. 4 葛文杰, 赵春江.农业物联网研究与应用现状 及发展对策研究J.农业机械学报,2014,45 (7) :222230. 5 陈长喜, 徐晓华.基于物联网的肉鸡可追溯与 监管 平 台 设 计 与 应 用 J.农 业 工 程 学 报,2017,33(5) :224231. 6 吴滔, 杨信廷, 刘燕德, 等.多源信息感知在农 产品生产履历采集中的应用J.农机化研究,2012, (8) :148151. 7 白红武, 胡肄农, 王立方, 等.基于GIS的生猪 及产品物流与追溯平台构件化设计J.江苏 农业学报,2008,24(5) :711715. 8 齐林, 韩玉冰, 张小栓, 等.基于WSN的水产 品冷链物流实时监测系统J.农业机械学报,2012,43(8) :134140.86总第423期内 蒙 古 科 技 与 经 济万方数据