基于EPCGlobal網(wǎng)絡(luò)的陜北白絨山羊溯源系統(tǒng)的設(shè)計

劉漢燁，方勇

（1.榆林學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西　榆林　719000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 信息工程學(xué)院，陜西 楊凌　712100）

基于EPCGlobal網(wǎng)絡(luò)的陜北白絨山羊溯源系統(tǒng)的設(shè)計

劉漢燁1，方勇2

（1.榆林學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西榆林719000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 信息工程學(xué)院，陜西 楊凌712100）

結(jié)合EPC物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，本文提出了陜北白絨山羊的溯源管理系統(tǒng)的設(shè)計方案。根據(jù)白絨山羊的供應(yīng)鏈的特點，設(shè)計了溯源系統(tǒng)編碼體系，并給出了溯源系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)溯源個體的編碼關(guān)聯(lián)方法。設(shè)計了溯源系統(tǒng)的整體架構(gòu)、各子系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)模型。最后使用Plant Simulation軟件對溯源系統(tǒng)進行了模擬驗證，實驗顯示結(jié)果該設(shè)計方案能有效提升供應(yīng)鏈中羊肉跟蹤和溯源效率。

白絨山羊；EPCGlobal；溯源；溯源編碼關(guān)聯(lián)

隨著改革開放的進行，人民生活水平的提高，人民的消費意識越來越強，對優(yōu)質(zhì)、安全放心的食品的需求不斷增加。但是，近些年來，一年食品安全事故的出現(xiàn)，引發(fā)了人們對農(nóng)產(chǎn)品安全的擔(dān)憂。而實行食品溯源制度是增強民眾信心和解決食品安全保障的有效手段。

食品質(zhì)量安全可溯源制度最早出現(xiàn)在歐洲，最早在英國被應(yīng)用于瘋牛病的檢測。從2001開始，歐盟先后頒布了《食品安全白皮書》和178/2002號法令，從法律上規(guī)定了食品及相關(guān)產(chǎn)品可追溯性額強制要求。2004年5月，美國頒布了《食品安全追蹤條例》，規(guī)定要求對食品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)都要實行全程記錄。2011年，美國國會通過了《食品和藥品管理局食品安全現(xiàn)代化法》，該法律進一步推進了美國食品溯源的信息化進程。相比發(fā)達國家，我國在溯源管理制度建設(shè)及追溯系統(tǒng)技術(shù)研究等方面起步較晚。2010年，開始在天津?qū)嵤┴i肉質(zhì)量追溯系統(tǒng)，并在同期相關(guān)領(lǐng)域研究人員對農(nóng)產(chǎn)品可追溯體系展開了研究［1］。

陜北白絨山羊是在陜北特定的自然條件下，經(jīng)過30多年的培育形成的絨肉兼用型山羊新品種。由于陜北地區(qū)特殊的植被，陜北白絨山羊羊肉具有肉質(zhì)細嫩、高脂肪、低蛋白、無膻味、香味濃烈等特點，也已成為了陜北地區(qū)非常有特色產(chǎn)品。2010年12月，由國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局核準(zhǔn)，“橫山羊肉”成為了國家地理標(biāo)志保護產(chǎn)品，進一步提高了產(chǎn)品市場競爭力。目前，“橫山羊肉”已形成多個具有一定影響力的地方品牌。但是，部分商家為了取得更大的經(jīng)濟效益，低成本購入外地羊肉冒充陜北本地羊肉，不經(jīng)檢驗私自屠宰，病羊死羊肉品進入市場，對陜北羊肉地方品牌帶來了很大的負面影響。而對羊肉實施溯源管理是解決這一問題的唯一辦法。另外，歐盟委員會決議規(guī)定，從2015年1月1日起，凡是在歐盟市場上銷售的食品必須具有可追溯性，這美國和日本等發(fā)達國家也有類似的規(guī)定。陜北羊肉要實現(xiàn)羊肉出口，沖破貿(mào)易壁壘，必須對羊肉實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈溯源管理［2-3］。

為了保證售出的羊肉的新鮮度，必須對羊肉生產(chǎn)過程、存儲以及運輸過程中的環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)控，比如溫度、濕度等本文采用RFID和WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對羊肉生產(chǎn)、運輸及銷售各個環(huán)境進行監(jiān)控，并在陜西省白絨山羊研究中心部署追溯系統(tǒng)，同時對供應(yīng)鏈系統(tǒng)進行模擬，驗證方案效果。

1　白絨山羊供應(yīng)鏈分析

本著提高供應(yīng)鏈效率、保證羊肉新鮮度等原則，白絨山羊供應(yīng)鏈總體上可以劃分為白絨山羊養(yǎng)殖場、羊屠宰場、冷庫存儲及終端零售企業(yè)4大環(huán)節(jié)。羊肉經(jīng)屠宰場屠宰后，經(jīng)冷庫短暫存儲，直接進入銷售環(huán)節(jié)。羊肉從屠宰場到冷庫，從冷庫到銷售商全程使用冷藏車運輸，冷藏車安裝了溫度、濕度傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)全程跟蹤運輸車輛車內(nèi)溫度、濕度狀態(tài)，相關(guān)信息實時傳送到了追溯平臺。使用顧客從最終銷售小票上可以通過手機直接掃描二維碼獲取羊肉從養(yǎng)殖、屠宰、冷庫存儲、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)的信息。

養(yǎng)殖場環(huán)節(jié)。養(yǎng)殖場環(huán)節(jié)是整個供應(yīng)鏈中最基礎(chǔ)的一個環(huán)節(jié)，具體包括小羊個體標(biāo)識、飼養(yǎng)、出欄活體檢驗等階段。其中飼養(yǎng)階段有包括喂養(yǎng)、免疫等子環(huán)節(jié)，同時需要定期監(jiān)測飼料信息、飲水信息、環(huán)境消毒物等信息。成羊出欄前需要進行活體檢驗，檢驗不合格的活羊不能進入屠宰階段。

屠宰場環(huán)節(jié)。屠宰場環(huán)節(jié)由宰前檢驗、開膛去內(nèi)臟、沖洗、分割、包裝冷藏等階段組成。羊肉胴體被按部位進行分割，然后進行包裝，裝箱。羊肉包裝袋和包裝箱都附上了帶有追溯信息的標(biāo)簽。

冷庫環(huán)節(jié)。山羊屠宰完成后需要進入冷庫環(huán)節(jié)進行存儲，為了保證冷凍肉的新鮮度，冷庫內(nèi)需組溫度、濕度冷庫監(jiān)控系統(tǒng)，最大程度上保證肉品質(zhì)量。

銷售商環(huán)節(jié)。銷售商環(huán)節(jié)是整個白絨山羊供應(yīng)鏈中最后一個環(huán)節(jié)。銷售終端從包裝袋標(biāo)簽中掃描溯源信息后，加入銷售單位，銷售日期，銷售價格等信息，并生成二維碼。RFID打印機將帶有溯源碼和溯源二維碼的產(chǎn)品銷售小票打印。

2　追溯系統(tǒng)編碼體系方案設(shè)計

2.1活羊個體唯一性標(biāo)識

對活羊個體唯一性編碼標(biāo)識，參考《畜禽標(biāo)識和養(yǎng)殖檔案管理辦法》（農(nóng)業(yè)部令第67號）相關(guān)規(guī)定。該編碼在結(jié)構(gòu)上由3部分組成：1位數(shù)字的畜禽種類代碼、6位數(shù)字的縣級行政區(qū)域代碼以及9位數(shù)字的標(biāo)識順序號［1］。

縣級行政區(qū)域代碼遵循國標(biāo)GB/T 10114-2003?？h級以下行政區(qū)劃代碼編制規(guī)則。標(biāo)識序列號采用10位數(shù)字表示，出生年（2位）+月（2位）+日（2位）+出生序號（4位）的方式編碼，如編碼1301010001代表2013年1月1日出生的第一只羊。檢驗檢疫結(jié)果標(biāo)識羊出欄前的檢疫檢疫結(jié)果（00未檢疫、01合格、10不合格、11其他）。

2.2屠宰后羊胴體分體標(biāo)識

活羊進入屠宰場后，需要經(jīng)過預(yù)檢、刺殺放血、割頭蹄、剝皮、分離內(nèi)臟等一系列的操作。為了為后續(xù)羊胴體分割提供溯源依據(jù)，需要對羊胴體進行唯一性標(biāo)識。羊胴體標(biāo)識選用支持支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標(biāo)簽作為載體。

其中羊胴體標(biāo)識碼中使用了壓縮的活羊個體唯一性標(biāo)識碼。羊胴體標(biāo)識碼采用10位數(shù)字組成，前8位采用壓縮的活羊個體唯一性標(biāo)識碼，如活羊個體標(biāo)識碼為1301010001，壓縮后位（13）01010001，后兩位中第9位代表屠宰場流水線號碼，第10位代表分體標(biāo)識（若胴體為二分體，則分別為0和1來標(biāo)識分體）。檢驗檢疫結(jié)果標(biāo)識活羊宰后檢驗檢疫結(jié)果。

2.3羊肉產(chǎn)品包裝標(biāo)識

羊酮體經(jīng)清洗完成后，經(jīng)流水線進入羊肉產(chǎn)品包裝車間進行產(chǎn)品分割，分割完成后需對產(chǎn)品包裝進行標(biāo)識，以形成溯源碼。羊酮體經(jīng)清洗完成后，經(jīng)流水線進入羊肉產(chǎn)品包裝車間進行產(chǎn)品分割，分割完成后需對產(chǎn)品包裝進行標(biāo)識，以形成溯源碼。

2.4產(chǎn)品包裝箱標(biāo)識

羊肉產(chǎn)品包裝完成后，若干個小包裝裝箱包裝。包裝箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標(biāo)簽作為載體。羊肉產(chǎn)品包裝完成后，若干個小包裝裝箱包裝。包裝箱溯源信息使用支持EPC-96格式容量為512 bit的EPC標(biāo)簽作為載體。

2.5關(guān)聯(lián)關(guān)系設(shè)計

食品溯源管理系統(tǒng)設(shè)計的根本目的是能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的追本溯源。我們不僅應(yīng)該知道供應(yīng)鏈上各個階段產(chǎn)品的基本信息，更應(yīng)該能夠確保當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時，能夠追溯到產(chǎn)品的源頭，從而確保食品安全。

在本文所設(shè)計的溯源管理系統(tǒng)中，整個溯源系統(tǒng)分為了活羊個體、羊肉胴體、產(chǎn)品分割并包裝、包裝箱包裝等4個標(biāo)識階段。各階段間的關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

圖1　追溯系統(tǒng)各階段關(guān)聯(lián)關(guān)系圖Fig.1　Traceability system association relationship

在圖1所示的追溯系統(tǒng)各階段關(guān)聯(lián)關(guān)系中，活羊個體標(biāo)識與羊胴體標(biāo)識階段使用壓縮的活羊個體標(biāo)識碼相關(guān)聯(lián)；羊胴體標(biāo)識與產(chǎn)品小包裝之間使用羊胴體標(biāo)識碼相關(guān)聯(lián)；包裝箱標(biāo)識碼和產(chǎn)品小包裝階段使用產(chǎn)品溯源碼相關(guān)聯(lián)。

3　追溯系統(tǒng)設(shè)計

3.1供應(yīng)鏈溯源控制點分

白絨山羊整個供應(yīng)鏈包含養(yǎng)殖、屠宰、冷庫存儲及銷售商銷售等4個環(huán)節(jié)。為了實現(xiàn)溯源管理系統(tǒng)各供應(yīng)鏈關(guān)鍵信息的自動記錄，需要分析和確定供應(yīng)鏈上關(guān)鍵信息的溯源控制點。

養(yǎng)殖環(huán)節(jié)。養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的溯源控制點包括小羊出生、成羊出圈前檢疫，裝車進入屠宰場等環(huán)節(jié)。

屠宰環(huán)節(jié)。屠宰環(huán)節(jié)的溯源控制點包括待宰山羊接收、宰前檢疫、酮體二分體、羊肉產(chǎn)品包裝、包裝袋裝箱、包裝箱入冷庫前裝車。

冷庫環(huán)節(jié)。冷庫環(huán)節(jié)的溯源控制點包括包裝箱接收、包裝箱發(fā)往銷售商前裝車。

銷售商環(huán)節(jié)。銷售商環(huán)節(jié)包括包裝箱接收、包裝箱拆包、銷售等環(huán)節(jié)。

3.2追溯系統(tǒng)整體架構(gòu)

白絨山羊溯源系統(tǒng)從整體上由3大部分組成。溯源系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)，溯源信息處理及存儲系統(tǒng)以及溯源信息查詢系統(tǒng)。溯源系統(tǒng)整體架構(gòu)圖［4-6］見圖2。

圖2　溯源系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖Fig.2　Traceability system software architecture

溯源系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)主要負責(zé)溯源信息的采集。養(yǎng)殖、屠宰、銷售等環(huán)節(jié)的溯源信息的采集由手持式或固定式閱讀器負責(zé)采集。冷庫環(huán)節(jié)和冷藏運輸車內(nèi)溫度、濕度監(jiān)控由溫度濕度無線傳感負責(zé)采集，采集后的信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)傳送到后臺數(shù)據(jù)庫。

溯源信息處理及存儲系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分是EPC事件的存儲。另一部分是溫度和濕度信息的處理和存儲。溯源信息存儲前都經(jīng)過中間件軟件的處理和過濾。

普通用戶可以通過溯源終端輸入溯源碼查詢溯源信息。溯源信息的查詢通過溯源系統(tǒng)的查詢接口實現(xiàn)。

3.3追溯系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)白絨山羊供應(yīng)鏈特點以及系統(tǒng)溯源要求，追溯系統(tǒng)從整體上劃分為養(yǎng)殖管理子系統(tǒng)、屠宰管理子系統(tǒng)、物流管理子系統(tǒng)、冷庫管理子系統(tǒng)及銷售管理子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都有對應(yīng)的EPC IS服務(wù)器和ONS系統(tǒng)部署。用戶終端統(tǒng)一經(jīng)根ONS查詢。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3　溯源系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.3　Traceability system functional architecture

養(yǎng)殖管理子系統(tǒng)。養(yǎng)殖管理系統(tǒng)主要負責(zé)白絨山羊養(yǎng)殖各階段進行綜合管理。具體功能包括標(biāo)簽管理、羊場管理、飼料管理、獸藥疫苗管理、疾病防治以及統(tǒng)計分析模塊。

屠宰管理子系統(tǒng)。屠宰管理系統(tǒng)主要對屠宰企業(yè)屠宰信息進行綜合管理。具體功能包括活羊轉(zhuǎn)入信息、宰前檢疫信息、胴體標(biāo)簽管理、羊肉產(chǎn)品轉(zhuǎn)出信息管理。

物流管理子系統(tǒng)。物流管理子系統(tǒng)主要負責(zé)羊肉產(chǎn)品冷藏運輸車輛綜合管理。具體功能包括冷藏運輸車信息登記、冷藏車車內(nèi)產(chǎn)品管理、冷藏車車內(nèi)溫度濕度管理、冷藏車運輸GPS信息管理。

冷庫管理子系統(tǒng)。冷庫管理子系統(tǒng)主要負責(zé)冷庫信息綜合管理。具體功能包括羊肉產(chǎn)品出入庫管理、冷庫溫濕度信息管理。

銷售管理子系統(tǒng)。銷售管理子系統(tǒng)主要負責(zé)產(chǎn)品銷售。具體功能包括產(chǎn)品庫存管理、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品信息查詢打印等子功能。

4　溯源系統(tǒng)模擬驗證

溯源系統(tǒng)涉及養(yǎng)殖、屠宰、物流、管理等多個環(huán)節(jié)，驗證系統(tǒng)需要養(yǎng)殖場、屠宰場、物流等企業(yè)相互協(xié)調(diào)配合，實際部署驗證難度大。為了驗證本設(shè)計方案的有效性，本文采用了一種模擬驗證方案，具體實施方法為，使用Plant Simulation軟件完成溯源系統(tǒng)供應(yīng)鏈建模，使用開源軟件FOSSTRAK作為EPCIS事件服務(wù)器，關(guān)鍵點事件產(chǎn)生使用軟件模擬產(chǎn)生。

5　結(jié)　論

溯源系統(tǒng)模擬運行結(jié)果表明，溯源編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)溯源各階段產(chǎn)品的編碼深度關(guān)聯(lián)，能夠有效保證產(chǎn)品的追蹤和回溯。系統(tǒng)整體架構(gòu)大量使用開源軟件，能夠有效降低系統(tǒng)部署成本，應(yīng)用前景廣闊。

［1］羅衛(wèi)強.東莞市生豬質(zhì)量安全追溯關(guān)鍵技術(shù)研究及集成應(yīng)用［D］.南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

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The design of shanbei cashmere goat traceability system based on EPCGlobal

LIU Han-ye1，F(xiàn)ANG Yong2
（1.Information Engineering College，Yulin University，Yulin 719000，China；2.Information Engineering College，North West Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China）

Combined the EPCGlobal technology and the WSN network，The paper presents a traceability system architecture for shanbei cashmere goats.Based on the feature of the cashmere supply chain，designed the coding system for the traceability system，and given the coding links for the traceability individuals in the supply chains.Design the overall architecture of the traceability system and functional modules for the subsystems.At last verified the traceability system through simulation with the Plant Simulation software，the results showed that the plans can improve the traceability efficiency effectively.

cashmere goats；EPCGlobal；traceability；traceability coding relationship

TN015

A

1674－6236（2016）05-0016-03

2015-04-29稿件編號：201504310

陜西省教育廳科學(xué)研究計劃項目（12JK0932）

劉漢燁（1982—），男，陜西榆林人，碩士，講師。研究方向：農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)。