基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现
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2020-10-18
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基于基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现
引言近年来，疯牛病、口蹄疫、猪链球菌感染、禽流感等重大食品安全事件的爆发引起了全世界的广泛关注。
随着经济的全球化，食品跨国界和跨地区流通越来越频繁，各种食品安全事故和隐患呈迅速扩展和蔓延之势
llJ。如何确保肉品的安全性，已成为摆在当今政府部门、食品生产企业及食品科技工作者面前亟待解决的全球
性课题。目前，欧盟、美国等国相继立法来强制性实行食品安全追溯制度。食品安全追溯制就是对食品生产、
流通过程中各关键环节的信息加以有效管理，通过对过程信息的监控管理，来实现预警和追溯，一旦出现问题
可迅速追溯至源头。为了实现信息的可追溯，各种先进的信息技术被研究和应用，如二维
引言近年来，疯牛病、口蹄疫、猪链球菌感染、禽流感等重大食品安全事件的爆发引起了全世界的广泛关注。随着经济的
全球化，食品跨国界和跨地区流通越来越频繁，各种食品安全事故和隐患呈迅速扩展和蔓延之势llJ。如何确保肉品的安全性，
已成为摆在当今政府部门、食品生产企业及食品科技工作者面前亟待解决的全球性课题。目前，欧盟、美国等国相继立法来强
制性实行食品安全追溯制度。食品安全追溯制就是对食品生产、流通过程中各关键环节的信息加以有效管理，通过对过程信息
的监控管理，来实现预警和追溯，一旦出现问题可迅速追溯至源头。为了实现信息的可追溯，各种先进的信息技术被研究和应
用，如二维条形码、地理信息系统（geographic information system，GIS） Web服务州、虹膜等，近年来快速发展的射频识
别技术成为当前各国建立跟踪与追溯体系的最佳选择。
在国外，无线射频识别（radio frequency identification，RFID）技术在食品药品质量监管领域已得到广泛研究。澳大利
亚建立了一个畜牧标示和追溯系统，使用统一的电子耳标对牛羊进行识别管理[8]。日本自2001年起建立了食品身份证制度，
即农产品履历制度，用来实现对农产品产销的追踪[9]。美国Purdue Pharma制药公司已将RFID标签与单一药瓶包装生产线的
流程成功整合，将RFID标签贴在OxyConfin（一种麻醉止疼药）药品的包装瓶上，对其进行流向追踪及监控。北美最大的食品
服务营销和分配组织SYSC0公司，已完成低温储运系统的RFID与传感系统集成测试，结果表明RFID在食品运输过程中监控温
度、湿度等环境参数的能力很强，可有效保证食品品质和质量安全。
在国内的食品安全领域，食品识别多采用条形码技术，RFID技术应用也逐渐成为研究的热点。基于RFID技术的“安全猪肉
监控追溯系统”2005年在上海正式投入使用，该系统将RFID标签打在猪耳朵上，实时获取生猪的饲料、病历、喂药、转群、检
疫等信剧。
目前，国内的可追溯体系大多是针对养殖场或加工企业建立的，往往忽略了产品销售阶段的跟踪和追溯。而产品销售阶段
是假冒伪劣产品流入消费市场的入口，如果忽视了对该阶段的产品信息监控，致使假冒伪劣产品流入消费市场，那么上游的养
殖场和加工企业的追溯就失去了意义。因此深入研究肉品全生命周期的产品跟踪追溯体系，对提高中国肉品的质量和安全水
平，提高消费者对肉品的消费信心都具有深远的社会意义。
本文以RFID技术和物联网为基础，提出基于RFID的
1 RFID与物联网技术RFID技术，通过无线射频方式进行非接触式的全双工数据通信，以实现对实物目标的自动识别。具
有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。
物联网最早由美国麻省理工学院提出，经过多年的研究，现在的物联网概念，更加宽泛。一切与物物相连，有别于人与人
的移动通信网和互联网的，统称为物联网。物联网的类型是多种多样的，其中以产品电子代码（electronic product
code，EPC）系统和互联网整合的物联网也被称为“EPC网络”（EPC network）。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进
行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用RFID技术，通过物联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。
EPC系统主要由6个方面组成：EPC编码、EPC标签、读写器、神经网络软件Savant、对象名解析服务（objectnaming
service，ONS）和实体标记语言（physical markuplanguage，PML）05]。其中Savant系统是RFID系统的神经系统，负责传
送和管理读写器识读的信息流；ONS对象名解析服务的功能类似于互联网域名服务，是对产品信息的存储位置进行定位的服
务器：PML实体标记语言，它基于可扩展标记语言（extensible markup language，xML）发展而来，提供描述物体、过程和
环境的标准，供RFID系统中的软件开发、数据存储和分析所用；PML服务器用于存储PML文件。系统构成如图1所示。
EPC编码体系是EPC网络的重要组成部分，它对实体及实体的相关信息进行代码化，是物品在物联网中的唯一代号，通
过统一规范的编码作为通用的信息交换语言。EPC编码是由版本号加上另外3段数据（依次为域名管理者、对象分类、序列
号）组成的一组数字。通常情况下，根据标签存储信息的长度将EPC编码分为3个版本：EPC.64，EPC.96，EPC一256，其
中EPC.96是目前使用最为广泛的一种编码。EPC.96表示该编码长度为96位（--进制），编码体系如图2所示。
2基于RFID的肉品企业资源平台架构传统制造企业资源平台是企业各种信息系统集成运行的环境，包括企业资源计划
（enterprise resource plan，ERP）、产品数据管理（product data management，PDM）、计算机辅助制造（computer
aided manufacture，CAM）等，其中PDM是企业资源的核心。肉品生产企业作为流程性制造企业，也需要构建一个统一的企
业资源平台架构，为各种信息系统提供可共享、可集成的信息。基于RFID的肉品企业资源平台架构如图3所示，分为数据层、
业务层和客户层。其中数据层包括平台数据库和业务数据库。平台数据库提供基础平台的运行数据，业务数据库提供业务数
据。业务层提供系统的主要功能，主要由RFID标签子系统、肉品生产子系统、肉品库存子系统、肉品销售子系统和肉品跟
踪追溯子系统五大子系统组成。客户层提供用户采用不同方式使用系统的界面，主要分为手机客户端、浏览器／，ll鼹务器
（Browser／Server，B／S）结构下的浏览器客户端和客户机／服务器（1ient／Server，C／S）构下的定制软件客户端。用
户分为消费者、管理者和监管者3大类。
EPC系统主要负责各子系统节点RFID数据的采集、过滤，通过网络传输到各自的远程PML数据库进行保存和查询等处
理。肉品的生命周期，从屠宰到消费者手中，可分为几个阶段：屠宰、加工、库存、运输、销售和消费。要实现肉品的跟踪追
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