肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺解決方案

1. 專案背景

1.1 專案概述

“民以食為天，食以安為先”食品安全是事關國計民生的大事，我國肉牛飼養量和肉類消費量均佔世界總量的一半左右。而與之相反肉類食品安全問題一再出現，不斷衝擊著國民的心理底線，成為各級政府部門和社會百姓最為關注的一個話題。積極運用創新的民生科技手段，來保障肉類食品安全，是本專案要解決的重要課題。

目前在市場上的其它同類肉類溯源產品，要麼侷限於牲畜養殖環節，要麼侷限於銷售環節，未能從牲畜養殖、屠宰、運輸、銷售到消費全流程的追蹤溯源，各個環節的資料無法連通，形成了資訊孤島，無法實現真正意義上肉類食品追蹤溯源的目的。

本專案“基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺”首創地將養殖環節的肉類食品安全資料，在屠宰環節，與銷售環節的肉類食品安全資料互聯互通，並結合運輸環節冷藏環境監測資訊和消費環節手機追溯功能，形成一個全面覆蓋養殖、屠宰、運輸、銷售和消費五大環節的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺。

該平臺實現包括二維碼與RFID電子耳標、移動智慧終端、冷藏車GPS溫度感知器、二維碼溯源電子秤、手機、計算機客戶端等的多節點、多信源的資訊獲取與傳輸，全方位、動態獲取肉類在養殖、屠宰、運輸、銷售和消費各個環節的食品安全資料。

該平臺整合肉類耳標資訊採集與處理系統、二維碼隨附標籤生成系統、冷藏車GPS溫度監測系統、二維碼溯源電子秤資訊管理系統、肉類追溯資訊查詢系統和平臺支撐系統六大系統，智慧化協同處理各系統資訊流，為包括消費者、銷售企業、運輸企業、屠宰企業、養殖企業、政府監管部門等的多種類使用者提供一個系統安全、資料庫資源共享、人機介面友好的資訊化管理平臺。

1.2 專案的意義

寧夏是農業部劃定的全國肉牛產業優勢產區之一。甲方企業以牛為主的草畜產業是寧夏傳統優勢特色產業，是經濟發展主導產業之一，基礎母牛比重和質量是該產業持續發展中最重要的基礎。但從全國肉牛產業發展現狀看，基礎母牛儲存量嚴重不足，質量參差不齊，宰殺和流失現象非常嚴重，已在產業發展鏈上成為最大的弱勢環節，一定程度上動搖了產業發展根基，為了鞏固寧夏肉牛產業發展基礎，增強肉牛產業發展後勁，保障肉牛產業可持續發展，甲方企業與全國物聯網領軍企業安軟物聯（北京）資訊科技有限公司聯合開發，建設基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯平臺。

當前肉類產品安全已成為肉類供應鏈中的關鍵因素，有鑑於此，全世界20多個國家和地區對食品的生產過程都採用RFID技術進行跟蹤與追溯，獲得了良好的效果。基於RFID 的肉類追蹤系統，對肉牛的生長、肉類的加工、儲藏及零售等供應鏈環節的管理物件進行標識，並相互連線，然後將這些標識用二維碼與人工可識讀方式表示出來。一旦肉類產品出現衛生安全問題，可以透過這些標識進行追溯，準確地縮小安全問題的範圍，查出問題出現的環節，可追溯相關產地的地理位置、屠宰或加工機構，甚至單個牛。這樣就可以防止不合格產品流入市場，然後進行有效的治理。

本平臺建設將提高甲方企業在肉牛養殖、屠宰、運輸、銷售和消費各個環節的管理水平，保證甲方企業品牌肉類的品質，維護人民身體健康，極大提高甲方企業品牌的美譽度，增加肉類銷售，為企業與社會創造效益。

1.3 專案需求

甲方企業有20個肉牛養殖場，共飼養10萬頭肉牛，從牛出生開始進入溯源管理平臺數據庫，跟蹤飼養情況、屠宰過程、冷藏運輸直到銷售後消費，全程監管肉類品質。

包括RFID的溯源跟蹤，飼養場的影片實時觀測，飼養的的環境報告。

按甲方企業用的金蝶K3軟體介面規範，可以向K3匯入財務人員關心的資料。

2. 專案方案

2.1 設計思想

本專案採用一系列物聯網技術，重點研發一種全面覆蓋肉牛養殖、屠宰、運輸、銷售和消費各個環節的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺系統、養殖環節二維碼與RFID耳標移動智慧識讀器、屠宰環節二維碼隨附標籤生成系統、運輸環節冷藏車GPS溫度監測系統、銷售環節二維碼溯源電子秤、消費環節肉類手機溯源應用軟體等關鍵技術，涉及肉類從養殖、屠宰、運輸、銷售到消費的全部環節。本專案成果將為消費者提供肉類從養殖場到餐桌的溯源資訊查詢、為使用者提供肉類各個環節的生產資訊追蹤、為政府部門提供肉類食品安全的產銷全程監管平臺，預計將取得極大的社會效益與經濟效益。

本專案“基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺”由六個業務系統組成，基於物聯網技術，可以採集肉類養殖、屠宰、流通、銷售過程中的資料，建立肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺，系統框圖如下：

2.1.1 屠宰環節二維碼隨附標籤生成系統

本專案開發了一套二維碼隨附標籤的生成系統，該系統採用RFID移動智慧終端讀取肉牛電子耳標，在屠宰環節將養殖環節中的動物編碼、肉牛品種、入欄日期、養殖地、養殖場/戶名稱等食品安全資料資訊融合屠宰環節的屠宰地、屠宰企業名稱、屠宰時間等資訊，合成編碼後自動生成屠宰環節食品安全隨附標籤資訊，寫入倒刺釘式二維碼隨附標籤，首創將養殖環節的肉牛食品安全資料與銷售環節的肉類食品安全資料互聯互通，實現了在不同環節肉類食品安全資料的傳遞和繼承。同時研發了一種符合中華人民共和國食品包裝材料標準（GB 9684-1988），具備倒刺釘結構、非施外力不脫落、安全無毒、起拔無殘留、資訊容量大且加施簡單方便無需額外工具的倒刺釘式二維碼隨附標籤，在屠宰環節完成後隨分體片肉類流轉，在銷售環節使用二維碼溯源電子秤時識讀該二維碼隨附標籤可自動選擇批次號無需人工干預。標籤資訊內容採用資訊動態防偽加密和編碼合成技術，將養殖環節的動物編碼、肉牛品種、入欄日期、養殖地、養殖場/戶名稱等資訊和屠宰加工環節的屠宰地、屠宰企業名稱、屠宰時間等資訊進行編碼合成並進行3DES加密，加密後生成的資料再送RFID隨附標籤寫入模組，杜絕隨附標籤的批次偽造。

2.1.2 運輸環節冷藏車GPS溫度監測系統

該系統為基於4G無線資料網路傳輸的溫度監控管理系統，包括通訊閘道器、代理伺服器、Web伺服器、應用伺服器、資料庫等應用軟體部分。

網路結構圖如下：

u 系統功能介紹

l 動態監控：從冷藏車GPS溫度感知器獲取資料，進行動態觀測監測。

l 地圖定位跟蹤：根據位置經度和緯度資料進行地圖顯示。

l 資料查詢分析：提供資料報表分析。

l 結合管理業務提供資料錄入管理。

l 根據級別許可權提供有限資料管理。

冷藏車GPS溫度感知器

u 提供動態溫度記錄資料：在冷藏車輛的冷庫配置有源 RFID溫度感測標籤，冷藏車GPS溫度感知器安裝在駕駛室內，定時讀取、傳送有源 RFID溫度感測標籤的感測資訊和冷藏車輛的GPS資訊。

u 動態溫度檢測報警：裝置自動分析判斷溫度是否出現異常。如果出現異常就將透過4G無線資料網發出溫度告警資訊和冷藏車輛GPS位置資訊或向指定號碼傳送簡訊資訊。如司機、單位負責人等。

u 車輛常用GPS功能：可實時地在電子地圖上對冷藏車輛進行定位跟蹤，並動態顯示冷藏車輛的軌跡和溫度資訊。同時具備其他地圖定位、軌跡回放、速度監控等功能。

2.1.3 銷售環節二維碼溯源電子秤

電子秤，屬於衡器的一種，是利用胡克定律或力的槓桿平衡原理測定物體質量的工具。電子秤主要由承重系統(如秤盤、秤體)、傳力轉換系統(如槓桿傳力系統、感測器)和示值系統(如刻度盤、電子顯示儀表)三部分組成。

溯源電子秤配置溯源識別模組和二維碼生成、列印模組，具備RJ 45乙太網、RS 232/485串列埠、RJ 11錢箱、WLAN IEEE 802.11 b/g無線通訊等介面，可讀取屠宰環節食品安全隨附標籤的全部資訊，融合銷售環節的銷售單位、銷售日期等資訊，合成編碼後生成食品安全溯源二維碼並打印出二維碼溯源憑證，加施在肉類零售外包裝上。

二維碼溯源電子秤採用編碼合成和二維碼動態防偽加密技術，將養殖、屠宰、運輸、銷售和消費五大環節溯源資訊合成編碼後，進行3 DES加密，加密後資料生成二維碼列印在溯源憑證上，杜絕食品安全二維碼溯源憑證的偽造。

2.1.4 消費環節肉類手機溯源應用軟體

1、多版本軟體，支援Android、iOS、Windows Phone等移動智慧終端作業系統平臺，消費者可方便地從肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺、蘋果App Store、Android App Store等多網站下載安裝。

2、透過識讀溯源憑證上的二維碼，可離線獲取並以螢幕文字顯示、語音播報等方式，輸出肉類在養殖、屠宰、運輸、銷售和消費五大環節中包括入欄日期、養殖地、養殖場名稱、屠宰日期、屠宰地、屠宰企業名稱、銷售單位、銷售日期等溯源資訊。

3、二維碼影象處理與解碼、解密核心演算法，具備高抗汙損、抗畸變能力，在正常、汙損、褶皺、扭曲、破損、低對比度、墨水膨脹、複雜背景等情況下的手機平均識讀率達到95％以上的市場領先水平。

2.1.5 影片監控

由於飼養場中的肉牛，部分已經被消費者提前預購，消費者關心其肉牛的生長情況，需要能夠將飼養場的監控影片的影象，選擇部分公開給註冊的VIP客戶，VIP客戶用手機，可以觀察到自己的牛。

2.1.6 環境監測

在飼養場裝有氣溫、溼度感測器，定期將監測資料採集，在系統中儲存。可供查詢。

2.1.7 財務資料介面

甲方企業用金蝶K3財務軟體，部分資料需要匯入到金蝶財務軟體中。按金蝶軟體提供的介面，做一個數據的傳送。

2.2 採用的方法與技術

2.2.1 技術方法及技術路線

1、將養殖環節的肉牛食品安全資料，在屠宰環節，與銷售環節的肉類食品安全資料互聯互通，並結合運輸環節冷藏環境監測資訊和消費環節手機追溯功能，形成一個全面覆蓋養殖、屠宰、運輸、銷售和消費五大環節的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺。

2、實現包括二維碼與RFID移動智慧識讀器、冷藏車GPS溫度感知器、RFID溯源電子秤、手機、計算機客戶端等的多節點、多信源的資訊獲取與傳輸，全方位、動態獲取肉類在養殖、屠宰、運輸、銷售和消費各個環節的食品安全資料。

3、整合牲畜耳標資訊採集與處理系統、二維碼隨附標籤生成系統、冷藏車GPS溫度監測系統、RFID溯源電子秤資訊管理系統、肉類追溯資訊查詢系統和平臺支撐系統六大系統，智慧化協同處理各系統資訊流，為包括消費者、銷售企業、運輸企業、屠宰企業、養殖企業、政府監管部門等的多種類使用者提供一個系統安全、資料庫資源共享、人機介面友好的資訊化管理平臺。

基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺由養殖子系統、屠宰子系統、運輸子系統、銷售子系統、消費子系統、平臺管理系統、資料處理中介軟體、溯源跟蹤標識及溯源跟蹤標識採集裝置等組成。對肉類食品安全產銷全程的所有資料進行監管、分析和過濾，為消費者提供權威的資訊。

具體技術路線見如下附圖：

2.2.2 專案技術原理及流程

基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺在Microsoft .Net FrameWork2.0框架下利用Windows Workflow Foundation、Windows Communication Foundation 實現工作流和外部介面的拓展、使用JQuery指令碼技術相容不同瀏覽軟體的相容性問題、並採用B/S架構設計模式，使用者無需安裝客戶端軟體，只需要使用Web瀏覽器，透過Internet網路即可訪問本該管理系統，從而保證使用者可以在任何有網際網路的地方都可訪問。

基於物聯網技術的肉類食品安全產銷全程追溯管理平臺，是整個系統的核心部分，採用資料庫技術可以永久的儲存資料，儲存容量可根據使用者需求而定，最高512 G，同時又利於高速的資料查詢，可以實現24×7 不間斷執行。此平臺分為：使用Windows．NET框架上開發基於Windows平臺的應用程式、資訊查詢端B/S結構。其中Windows平臺的應用系統，採用WebService持術做為業務邏輯中介軟體。因為透過這種方式，對執行的客戶端數量無限制，操作人員可以在任意地點進行資料採集，一般事務響應小於3秒，提高了各資料採集點工作人員的資料處理速度和安全性。B/S資訊查詢端，可方便的使用瀏覽器，透過在此係統輸入電子標籤ID，可快速查出肉類食品安全產銷全程追溯的相關資訊。

資訊服務基礎平臺的系統框架圖如下：

透過在管理系統的資料庫中建立肉牛電子耳標的資訊與其獨特編碼資訊的映像關係，融合肉牛的飼養資訊、屠宰資訊、冷鏈資訊、銷售資訊，並建立關聯關係；採用RFID移動智慧識讀器，讀取肉牛RFID耳標資訊，在屠宰環節將養殖環節中的入欄日期、養殖地、養殖場名稱等食品安全資料資訊，與屠宰環節的屠宰日期、屠宰地、屠宰企業名稱等資訊相融合，合成編碼後生成屠宰環節食品安全隨附電子標籤資訊，寫入倒刺釘式二維碼隨附標籤，首創地將養殖環節的肉牛食品安全資料與銷售環節的肉類食品安全資料互聯互通，實現了在不同環節肉類食品安全資料的傳遞和繼承。

在銷售和消費環節，採用RFID溯源電子秤讀取屠宰環節食品安全二維碼隨附標籤的全部資訊，融合銷售環節的銷售單位、銷售日期等資訊，合成編碼後生成食品安全溯源二維碼並打印出二維碼溯源憑證，加施在肉類零售外包裝上。

肉類手機溯源應用軟體透過識讀溯源憑證上的二維碼，可離線獲取並以螢幕文字顯示、語音播報等方式，輸出肉類在養殖、屠宰、運輸、銷售和消費五大環節中包括入欄日期、養殖地、養殖場名稱、屠宰日期、屠宰地、屠宰企業名稱、銷售單位、銷售日期等溯源資訊，從而實現肉牛及其加工品的全程溯源。

2.2.3 系統功能設計

1. 經營主體備案資訊管理

彙總定點屠宰企業、批發市場、零售市場、超市（大賣場）、團體消費單位等流通節點追溯子系統上傳的備案資訊，並進行儲存、檢索和統計分析。

經營主體包括節點主體和經營商戶，其備案資訊內容應符合《肉類流通追溯體系基本要求》的規定，儲存格式應符合SB/T 10684-2012的規定。

1）備案資訊

對已接收到的經營主體備案資訊按照主體型別進行分類儲存。其中，節點主體分為屠宰企業、批發市場、零售市場、超市（大賣場）、團體消費單位等型別，經營商戶分為批發商、零售商、配送企業等型別。

2）備案資訊檢索

節點主體備案資訊按照所屬區域、節點型別、節點名稱、節點編碼、備案時間等條件進行檢索和分頁展示，並用地理資訊系統（GIS）技術進行標註和分析。

經營商戶備案資訊按商戶型別、備案所在節點、商戶名稱、商戶編碼、備案時間等條件進行檢索，並分頁展示。

3）備案資訊統計分析

根據收集的主體備案資訊，結合工作需要，設定具體指標對主體備案資訊進行統計分析，並使用圖表等圖形化方式展示。

4）管理者資訊管理

將各流通節點對應部門管理者(責任人)資訊備案到城市平臺，包括部門、區域、管理者名稱、管理者職務、監管節點型別、聯絡方式等內容。

2. 追溯資訊管理

主要包括追溯資訊接收與儲存、重複資訊剔除、資訊查詢、資訊彙總、鏈條合成等功能。

追溯資訊是指肉類進廠（場）資訊、檢疫檢驗（檢測）資訊、交易資訊等，其內容應符合《肉類流通追溯體系基本要求》的規定，格式應符合SB/T 10681-2012的規定。

1）追溯資訊接收與儲存

接收各流通節點子系統上傳的追溯資訊，並按照SB/T 10684-2012規定的儲存格式要求儲存。

2）肉類進場資訊接收及轉換

接收肉類進場的資訊，包括：耳標資訊、地域資訊、時間資訊、檢疫資訊、負責人資訊等。

3）屠宰資訊接收

對肉牛在屠宰環節的資訊進行採集和記錄。

3）運輸冷鏈資訊接收

對肉類的運輸冷鏈等環節進行採集處理和分析。

4）銷售情況資訊接收

對銷售資料進行採集和分析等

5）重複資訊剔除

能自動識別、提示重複資訊，並予以分類篩選，支援系統管理者進行手動批次剔除。對已剔除的資訊，平臺予以自動統計。

6）追溯資訊查詢

按照時間、節點型別、區域、節點名稱、經營商戶等條件，查詢追溯資訊。對不完整的追溯資訊，自動予以提示。

7）追溯資訊彙總

按周、月、季度彙總統計各流通節點上報的追溯資訊條數，並採用資料表、折線圖、柱狀圖等方式展現同比、環比走勢。

追溯資訊條數以《肉類流通追溯體系基本要求》中每個表格為單位計算，一個表格算一條資訊（以下同）。

8）追溯鏈條合成

根據不同的應用情況，按照產地、節點型別、節點名稱、經營商戶名稱、時間等條件，篩選出批次號、追溯碼等資訊，並透過批次號或追溯碼合成追溯鏈條。

追溯鏈條為特定批次商品的完整流通路徑，由商品經過的流通節點組成，並在每個節點上展示節點名稱、交易雙方名稱、交易品種、交易時間、交易重量、交易數量等資訊。

9）執行情況傳送

根據彙總的追溯資訊，形成每日追溯體系整體執行情況報告，並透過手機報的方式傳送追溯體系執行維護人員及相關部門領導。

3系統管理

1）使用者許可權管理

追溯管理平臺透過使用者許可權管理功能建立和分配許可權,使合法使用者能夠安全可靠地訪問系統中相應的功能和資訊。

（1）前、後臺使用者許可權統一分配和管理；

（2）使用者管理具有增、刪、改、查和角色分配等功能；

（3）角色管理具有增、刪、改、查和許可權分配等功能；

（4）許可權管理具有增、刪、改、查等功能。

2）日誌管理

（1）具有後臺日志功能，自動生成使用者操作日誌、系統執行日誌和錯誤資訊日誌、資料介面日誌等；

（2）具有日誌查詢、檢視功能和分析統計，可透過日誌時間、型別、內容等條件查詢各類日誌資訊。

3）內容管理系統（CMS）

為有效管理和維護網站前臺內容，需要具有如下內容管理功能：

（1）具有欄目（頻道）管理功能，支援自定義欄目；

（2）具有模板管理功能，透過模板實現不同型別的網站頁面風格；

（3）支援靜態頁面生成技術，結合模板和文件內容生成靜態網頁，提高訪問效率；

（4）釋出資訊內容支援文字、圖片、音訊、影片等多種元素。

4.介面要求

1）傳輸介面

根據SB/T 10681-2012規定的傳輸格式將資料上傳中央平臺。同時，還應滿足以下具體要求：

（1）採用統一標準的訊息傳輸中介軟體上報資料到中央平臺；

（2）配置一臺具有公網地址的資料傳輸專用伺服器，頻寬不低於10MB，有效傳輸速率不低於500KB/秒；

（3）建立肉類追溯資料檢視，提供對資料庫訪問介面資訊，包括資料庫型別、IP、埠、使用者名稱及密碼等，保證傳輸中介軟體系統對上傳資料檢視具有訪問許可權；

（4）達到日上報百萬以上資料量的能力；

（5）具有日誌功能，傳輸過程可監控；

（6）傳輸介面具有可配置性和可擴充套件能力，能夠適應擴充套件需要；

（7）進行許可權驗證，傳輸通道採用SSL加密，傳輸資料採用統一的對稱加密演算法。

管理系統與子系統

根據SB/T 10681-2012規定的傳輸格式，城市平臺開放資料介面，介面採用安全高效的方式接收節點上傳的資料，介面應達到如下要求：

（1）達到日接收百萬以上級別資料量的能力；

（2）頻寬不低於10MB，有效傳輸速率不低於500KB/秒；

（3）具有日誌功能，傳輸過程可監控；

（4）進行許可權驗證，傳輸通道採用SSL加密，傳輸資料採用統一的對稱加密演算法。

2.2.4 識別技術

將肉牛資訊寫入晶片中，包括：養殖場資訊、性別、特徵、是否免疫、疫苗種類、生產廠家、生產批號、接種方法、接種劑量、免疫數量以及免疫員姓名等內容，工作人員需要一臺手持式資料採集器及可以獲取肉牛相關資訊。按照中國農業部規定牛隻編碼格式為：2－××××××（縣級行政區域程式碼）－××××××××（標識順序號）。其他國家要按照當地的編號進行修改。

電子標識除了企業內部在飼養的自動配給和產量統計方面的應用之外，還可用於動物標識、疫病監控、質量控制及追蹤動物的品種等方面。RFID技術在畜牧行業的優勢主要有以下幾點：

1、非接觸自動識讀，資料採集方法實時有效

RFID技術是利用非接觸的射頻識別方式，將安置於肉牛耳垂的電子標識內的資料進行採集並進行系統管理，是掌握肉牛的健康狀況和控制肉牛疫情發生的極為有效的管理方法。

2、防水，可以應用於動物機體

3、號碼唯一，不易偽造，便於管理

當肉牛初生時電子標識就被安置於肉牛耳垂，電子標識一次性使用、統一編號、號碼唯一。

4、與資訊科技結合，有利於跟蹤管理

透過配套軟體管理程式，對其生長的週期進行全程監控。如是否在無汙染的自然環境中放養，水土、空氣等指數是否達標，獸藥和新增劑的使用情況，飼料是否受到過農藥或殘留新增劑的汙染等，並記錄它在不同時期在何牧場進行放養，以及其防疫情況、健康狀況等重要資訊。當肉牛達到出欄標準時，屠宰場將嚴格查閱該肉牛的“品質檔案”，只有透過嚴格的檢查後方可進行宰殺，並將該“檔案”存檔，以備今後進行“品質追溯”。

3. 裝置選型

3.1 移動智慧識讀器

ü 外殼材料：PC+ABS

ü LCD：3.5英寸TFT QVGA，觸控式螢幕

ü 工作溫度：-10 ℃～+50 ℃

ü RFID識別：920～925 MHz

ü 符合標準：ISO 18000-6B/6C

ü 識別距離：0～2.5 m（與標籤配置相關）

ü 作業系統：Windows CE 6.0

ü 通訊介面：USB Host、USB Slave、WINFI、Bluetooth

3.2 RFID讀寫裝置

3.2.1 智慧RFID讀寫器