4物联网在农产品安全溯源中的应用研究
4.1应用的背景及必要性
在我国,食品的质量安全和价格稳定可以算是关乎民生的最重要问题之一。
食品安全问题不仅关乎到了我国人民群众的生命健康安全,还与我国的经济发展和社会稳定息息相关。正因为如此,各级政府也都将食品安全监管和食品价格调控工作放在了十分重要的地位。
我国当前现行的食品监管体系主要可分为“种植养殖、生产加工、市场流通、餐饮消费”四个环节,按照我国多部门分工监管这一原则[3941],分别由农业、质监、工商、卫生、食品药品监管等部门分别负责生产、加工、食品流通、消费、综合监督等环节的监管。由于监管部门多,权责也经常难以分清,如果彼此之间沟通协作不利可能会影响到食品监管的有效性。而食品安全溯源系统则能够有效的提升监管效率,打破部门壁垒,从而使从农田到餐桌的全程性监管变为可会巨。
食品安全溯源对于人民的健康安全及全社会的稳定发展起着极大的作用,它能够对食品安全的供应链进行全程控制,随时确定产品和原料的来源,有效降低食品安全风险。在某一环节出现问题之时也可以直接追朔到源头,从而找到问题并进行治理和补救,限制损失,简化问题处理难度,并为受食品安全问题困扰的企业和个人建立信心。
以动物食品安全为例,其安全溯源不仅包括了某一动物由出生到进入屠宰场的整个过程的记录和监控,同时还包含了其生成的畜产品进入消费市场之后的监控。在消费者购买了畜产品之后,可以通过其识别码查询到该动物产品由饲养到流通的过程。随着无线射频识别(RFID)技术的日益成熟,物联网技术也逐渐应用到了农产品的安全追溯管理中。物联网主要应用于农产品产业链各个环节的信息釆集、传输和处理,实现农产品的溯源以及为其价格分析建立数据基础,从而大幅度提升政府部门对于农产品流通环节的有效监管,促进农产品的合理种植和养殖。
4.2物联网在农产品溯源中的应用研究——以基于物联网的生猪肉安全溯源系统为例
4.2.1系统概述
我国的畜牧产品虽然多种多样,但生猪作为我国极其重要的畜牧产品之一、我国城乡居民动物性食物的最主要来源,在我国的畜牧业中依旧占据了十分重要的地位。2013年,我国的猪肉产量已超过了全球总产量的50%,在我国的出口产品中占据了极其重要的地位。由此看来,生猪食品的质量安全和价格稳定对我国的经济发展至关重要。
然而近年以来生猪注水肉、瘦肉精事件络绎不绝,给我国的生猪行业带来了极大的经济损失。为了保证居民的身心健康和社会的安全稳定,必须加强对食物安全的管理,随着社会的发展和人们生活水平的提高,确保食品的安全性已成为了当今亟待解决的问题。
但由于各种食品尤其是畜牧产品的生产加工链条很长,消费者想要了解食品的来源非常困难。而食品安全溯源系统则能够帮助人们在食品安全出现问题时第一时间追溯至单一环节,找到问题所在并对其进行有效的治理。
简单来说,本系统能够对生猪从出生到屠宰整个饲育过程进行统一的监控,将其饲养管理、疾病的预防和治疗、饲料使用等环节进行记录和分析,确保生猪肉的新鲜和营养健康。而每一只生猪乃至于每一份生猪肉在进入消费市场后,消费者都能从其携带的唯一识别码上对以上的饲育过程和畜产品的流通过程进行查询。
生猪肉安全追溯系统主要由养殖场系统、屠宰场系统和销售系统三个部分构成。通过网络来进行各部分之间的数据连接和传输。而物联网技术的引入则为自动化跟踪和追溯生猪肉信息提供了平台,在给人们提供了安全保障、保证了信息追溯有效性的同时也有助于实现库存的科学管理、物流的优化配置。在对生猪进行饲育和加工的过程中工作人员为其制定唯一的电子标签,并且通过阅读器对生猪信息进行采集,在将信息传入中央服务器的同时也将其标注在产品包装上以供消费者登录服务器进行信息查询,从而起到食品溯源的作用。
生猪肉安全溯源系统结合了我国《食品安全法》以及我国商务部财政部对开展“放心肉”服务体系建设试点工作的通知等规定?"431,将高新技术逐渐引入传统行业当中,通过政府、企业的统筹规划管理,对生猪肉的供应链流程实现最大限度上的优化,最终达到高效、安全、低成本的目的。在目前主要引入的物联网技术设备主要包括了电子标签、溯源电子秤、身份识别卡等。
釆用RFID电子标签技术结合身份识别卡实时有效地对生猪产品从饲养到流通入消费者餐桌之间的一系列环节进行监督记录,并将所得到的信息通过互联网、GRPS等网络技术传送至中心数据库。并通过猪只上携带的RFID电子标签或者二维码标签等赋予生猪肉完整有效的身份证明,从而保障消费者的监督权和知情权。保证所有个体产品都拥有自上而下的完整追溯记录,为政府提供监管和预警依据。
基于物联网的生猪肉安全溯源系统的逻辑结构分为网络、智能处理、业务应用、窗口展示四层。网络层包括了以RFID为主的感知设备,接入设备等,集成了多种网络技术协议,主要负责对数据进行感知、采样、传输。智能处理层主要负责数据的分析、计算、备份、挖掘以及大规模的存储。业务应用层负责供应链管理,将猪肉产品的饲养、屠宰、加工、流通、消费的一系列环节尽数囊括在内。
窗口展示层为食品监管提供统一的平台,以互联网、电话、短信等形式为公众和政府提供食品查询和监督的手段。系统逻辑结构如图4.1所示。
4.2.2系统设计
基于物联网的生猪肉安全溯源系统主要可分为供应链用户业务管理系统、政府联合监管系统两个部分。为生猪肉的生产、流通、消费等各个环节提供了有效的监管手段。二者都包括了通信层、数据缓存和服务缓存、业务层、控制层、安全策略等几个部分。
供应链用户业务管理系统包括了养殖、屠宰、批发、农贸市场、加工、定点单位(餐饮企业、食堂等)管理六个子系统。养殖环节子系统的功能主要是记录包括养殖基础、喂养诊疗、免疫防疫消毒、出栏死亡在内的各种信息;屠宰环节子系统的功能主要有收购登记、肉品品质检验、统计分析、无害化处理等;批发环节子系统的功能主要有销售商管理、销售信息统计、外地肉检测管理等;农贸市场子系统的功能主要有摊位管理、肉品巡检管理、统计查询等;加工环节子系统的功能主要是管理加工企业的台帐和各种信息;定点单位子系统的功能主要是管理定点单位的台帐和各种信息。
政府联合监管系统则包括了商务部门监管、农业委员会监管、工商部门监管、质量监督部门监管、卫生部门监管五个子系统。各部门通过和自身相应的子系统实现对生猪肉质量和信息的联合监管,而政府也能够通过这个平台实现各部门之间的协调组织工作。详细如图4.2、图4.3所示。
4.2.3系统设施及功能模块
(1)信息的感知和采集
生猪产品从生产到销售的各项环节都不能离开信息的感知和釆集技术。
在养殖环节,生猪在出栏之前主要会经历配种、怀孕、待产、仔猪、成猪等多种阶段。一般在仔猪阶段就会在耳上佩戴RFID标签,对其生产过程中的各种包括基因、饲料、防疫、用药在内的各种信息进行储存和监督,并通过互联网、无线通信等形式上传至管理数据库,建立起完整的养殖档案。数据的处理过程是在服务器和数据库中进行,养殖场无需建立单独的服务器系统,只需要配置RFID手持机和电子标签即可,这就有效地减少了养殖者的投入,起到了降低猪肉成本的作用。
在屠宰环节,首先要通过物联网和服务器将可出栏的生猪分配至地理位置最为合适的厂区,从而降低运输成本。在生猪运达厂区后检疫员必须对动物检疫证、免疫卡、消毒证等进行统一的检查,并且通过RFID设备对所有猪只进行信息的检查,在确定其肉质安全后才可将其送入待宰圈。不合格的生猪则必须进行绿色、无害的处理,避免其重复流入生产圈。生猪进厂后必须建立独立的屠宰档案,对其收购信息、检疫信息进行记录。屠宰分割后还需要重新进行成品检验,合格后方可开具检疫合格证明使其流入市场。猪肉出厂时要在其上绑定经过消毒的电子标签,保证每片猪肉具备唯一的识别码。使用手持设备、射频通道门等对猪肉上的识别码进行扫描,将猪肉供需的上下游绑定起来,其作用是在为消费者提供安全溯源服务的同时为政府监管提供依据。
在批发环节,主要分为本地猪肉和外地猪肉两种情况进行管理。本地猪肉若带有完整的溯源信息,则可由专用车辆直接运输至批发市场办理入场手续。批发市场在收入猪肉前必须对其进行含水量、瘦肉精等相关指标的检测,在确认合格后可批准其进入市场。在市场上对猪肉进行购入的超市卖场、农贸产品经营户、团体单位等在购买猪肉的同时也将获取生猪肉产品的溯源标签。且在购买时需要提供合法的经营户身份卡和交易凭证。外地猪肉如果不具备溯源信息,则必须在批发市场经过严格的质量检测,并且需要在信息系统中录入完整的肉品信息,在绑定了通用的RFED标签之后方可进入市场。如果外地猪肉本身就具备完整的溯源信息,则可以将其标签携带的信息进行数据库的远程接入,在生成本地的交易凭证后方可进入市场。
在零售环节,猪肉主要在农贸市场、超市、肉店进行销售,工作人员对猪肉上绑定的标签进行读取,使其携带的信息与政府安全溯源监管系统实现对接。并且在出售猪肉打印的小票上标注货物信息,便于消费者方便快捷地进行查询。而食品安全监管人员也可通过互联网、电话、短信等形式查询猪肉产品识别码,由此实现猪肉由下到上的溯源过程。
(2)溯源数据的分析处理
为了实现对溯源数据的实时有效处理,本系统要求在省级建立起统一的数据监管平台和处理中心。溯源数据在传至数据中心之后需要对其进行及时的分析整理。并通过各种协议和接口与上游的全国生猪行业管理信息系统和下游的县市级生猪行业管理信息系统连接起来。
政府、生产者、消费者等不同主体可根据其不同的权限登入信息管理平台,对生猪肉的价格、质量、产地等信息进行查询和监督。除此之外,通过对数据的分析还可对生猪价格波动进行预警,使政府及时有效地通过宏观调控等手段缓解市场猪肉价格波动。
(3)溯源数据的政府监管
为了保证食品安全,政府必须联合市场管理单位、加工企业、团体釆购单位等对生猪肉的溯源信息进行严格的联合监管。重视产地检疫工作,严格出具检疫证明,建立起统一的动物疫病监控体系。加强生猪屠宰管理,争取做到定点定时定量进行屠宰。无电子标签、无法追溯信息的生猪肉不允许进入市场。严查注水猪肉、病死猪肉,确保县城以上所有市场、超市、餐饮企业、食堂等所使用的猪肉的具备完整的信息溯源标识。完善对市场食品卫生的巡查工作,杜绝非法屠杀、加工的猪肉流入市场,危害公众生命健康。工商管理人员需要配备手持RFID仪器,不定期地前往市场对猪肉进行检查。
