物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在乳制品鏈條關(guān)鍵控制點(diǎn)監(jiān)督管理中的應(yīng)用探討

徐靜 王法中 魏磊

摘 要：為了對(duì)乳制品鏈條關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督管理，根據(jù)各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)需求，文中整合應(yīng)用RFID，GPS，傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了半有源傳感標(biāo)簽、數(shù)據(jù)采集傳輸終端、車(chē)載終端三種智能終端，分別應(yīng)用于乳制品供應(yīng)鏈的養(yǎng)殖環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)和物流環(huán)節(jié)。應(yīng)用情況表明，所設(shè)計(jì)應(yīng)用達(dá)到了對(duì)三個(gè)關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)監(jiān)督管理的目標(biāo)，對(duì)提高乳制品監(jiān)督管理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);乳制品;關(guān)鍵控制點(diǎn);應(yīng)用探討

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）01-00-02

0 引 言

日前，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)奶業(yè)振興保障乳品質(zhì)量安全的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》），《意見(jiàn)》要求建立健全養(yǎng)殖、加工、流通等各環(huán)節(jié)的乳品質(zhì)量安全體系。乳制品的質(zhì)量安全涉及諸多環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)對(duì)質(zhì)量安全造成威脅，如何確保乳制品全鏈條安全管理成為所有從業(yè)者及政府監(jiān)管急需解決的問(wèn)題。本文通過(guò)設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能終端，將RFID技術(shù)、GPS技術(shù)、傳感器技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到乳制品的養(yǎng)殖環(huán)節(jié)、檢驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)、物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)這三個(gè)乳制品質(zhì)量安全關(guān)鍵控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)節(jié)點(diǎn)的管理，以期滿足《意見(jiàn)》對(duì)強(qiáng)化乳品質(zhì)量安全監(jiān)管的要求，保證乳制品的質(zhì)量安全。

1 養(yǎng)殖環(huán)節(jié)

1.1 業(yè)務(wù)需求

養(yǎng)殖環(huán)節(jié)是乳制品供應(yīng)鏈的起始環(huán)節(jié)，在整個(gè)安全鏈條中意義重大。2006年農(nóng)業(yè)部要求使用二維碼耳標(biāo)、電子標(biāo)簽、腳環(huán)以及其他承載畜禽信息的標(biāo)識(shí)物，以加強(qiáng)畜禽標(biāo)識(shí)管理，保障畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全。2011年底農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《動(dòng)物電子標(biāo)識(shí)試點(diǎn)方案》，對(duì)畜禽的追溯由二維碼標(biāo)識(shí)逐步升級(jí)到RFID標(biāo)識(shí)技術(shù)。我國(guó)目前多數(shù)大型乳品企業(yè)開(kāi)始關(guān)注養(yǎng)殖過(guò)程中的動(dòng)物健康管理和經(jīng)營(yíng)效益，在自有養(yǎng)殖場(chǎng)試用以色列的計(jì)步器監(jiān)測(cè)奶牛運(yùn)動(dòng)量，便于及早發(fā)現(xiàn)奶牛的發(fā)情期，減少空懷，提高原奶產(chǎn)量和質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)使用的動(dòng)物標(biāo)識(shí)設(shè)備大部分采用以色列產(chǎn)品，但該產(chǎn)品尚存在不能滿足農(nóng)業(yè)部要求、配套成本高、更換電池間隔時(shí)間短、標(biāo)簽及相應(yīng)的讀寫(xiě)器貴等問(wèn)題，急需研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品予以替代。

1.2 技術(shù)應(yīng)用

本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一款基于UHF的半有源傳感RFID標(biāo)簽，該標(biāo)簽不僅具有普通UHF RFID電子標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)牛號(hào)、保存信息、遠(yuǎn)距離識(shí)讀等基本功能，還內(nèi)置了溫度傳感器、振動(dòng)傳感器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集控制電路，可實(shí)時(shí)進(jìn)行奶牛體溫變化曲線和活動(dòng)量記錄，并保存到標(biāo)簽內(nèi)部FRAM存儲(chǔ)器中。平時(shí)該終端穿戴在牛身上，可實(shí)時(shí)記錄牛的體溫、運(yùn)動(dòng)狀況等信息。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與電路原理分別如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，奶牛養(yǎng)殖用半有源傳感裝置，包括殼體2，其內(nèi)設(shè)置電路板。電路板上包括控制器12、射頻模塊9、溫度傳感器10、振動(dòng)傳感器11、時(shí)鐘模塊13、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊14以及電源模塊15。其中，射頻模塊9、溫度傳感器10、振動(dòng)傳感器11、時(shí)鐘模塊13、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊14、電源模塊15分別與控制器12相連接。射頻模塊9包括有源射頻單元9-1和無(wú)源射頻單元9-2，有源射頻單元9-1選用470 MHz頻率頻段，無(wú)源射頻單元9-2選用850 MHz頻率頻段。電源模塊15還連接有電源開(kāi)關(guān)7和電源指示燈6，電源開(kāi)關(guān)7和電源指示燈6設(shè)置在殼體2上，電源開(kāi)關(guān)7控制裝置的開(kāi)關(guān)，電源指示燈6指示裝置工作狀況。

2 檢驗(yàn)環(huán)節(jié)

2.1 業(yè)務(wù)需求

檢驗(yàn)檢測(cè)是乳制品質(zhì)量安全的重要環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)很多奶站存在收奶時(shí)檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)不上傳、不存檔的問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)無(wú)法追溯。如何方便收奶人員將檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的三聚氰胺、重金屬、菌落數(shù)等重點(diǎn)檢驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)收集存檔，以備追溯和監(jiān)管是亟待解決的問(wèn)題。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一款三聚氰胺、重金屬、菌落數(shù)等奶液重點(diǎn)檢驗(yàn)指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸終端，首先通過(guò)不同的接口采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)有線傳輸、無(wú)線傳輸?shù)确绞綄z測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砥脚_(tái)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息聯(lián)網(wǎng)，避免收奶時(shí)不檢測(cè)或者檢測(cè)不到位的現(xiàn)象發(fā)生。采集傳輸終端產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖、模塊圖分別如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可知，牛奶檢測(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸智能終端為殼體1，其內(nèi)設(shè)置電路板。電路板上包括傳輸控制器10、分析控制器13、接口模塊3、按鍵模塊15、安全隔離模塊16、報(bào)警模塊17、LCD輸出模塊14、無(wú)線傳輸模塊8、長(zhǎng)線傳輸模塊4、數(shù)據(jù)傳輸模塊12、存儲(chǔ)模塊9和電源模塊11。其中，接口模塊3、無(wú)線傳輸模塊8、長(zhǎng)線傳輸模塊4、存儲(chǔ)模塊9分別與傳輸控制器10相連接;按鍵模塊15、安全隔離模塊16、LCD輸出模塊14分別與分析控制器13相連接;安全隔離模塊16與報(bào)警模塊17相連接;傳輸控制器10通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊12與分析控制器13相連接;電源模塊11分別與傳輸控制器10、分析控制器13相連接;電源模塊11可采用交流電源輸入，并可調(diào)理變壓，以滿足不同的電壓需求，使用方便。接口模塊3可采用RS 232接口，長(zhǎng)線傳輸模塊4可采用RS 485接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速可靠傳輸。

3 運(yùn)輸環(huán)節(jié)

3.1 業(yè)務(wù)需求

由于乳制品易變質(zhì)，因此長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中需要控制溫度。運(yùn)輸也是影響乳制品質(zhì)量安全的重要環(huán)節(jié)，如何了解運(yùn)輸過(guò)程中乳制品所處的環(huán)境是乳制品追溯和監(jiān)督管理的需求。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

運(yùn)輸環(huán)節(jié)研發(fā)的智能終端是一款基于RFID技術(shù)的傳感定位一體化遠(yuǎn)程監(jiān)控智能車(chē)載終端，該終端集成了有源RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS技術(shù)、3G技術(shù)，把工作頻率為433 MHz的有源RFID電子標(biāo)簽和溫濕度采集、RFID電子鉛封、油耗傳感器等相結(jié)合，在冷鏈運(yùn)輸車(chē)的車(chē)身組建一個(gè)小型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物所處環(huán)境溫濕度、貨柜門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、車(chē)輛油耗等參數(shù)的分布式采集和傳輸，運(yùn)用GPS定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)在途車(chē)輛地理位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控。產(chǎn)品設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)乳制品養(yǎng)殖環(huán)節(jié)、檢驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，本文結(jié)合三個(gè)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)需求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了半有源傳感標(biāo)簽、數(shù)據(jù)采集傳輸終端、車(chē)載終端等三種智能終端，分別給出了終端的結(jié)構(gòu)圖及框圖，并將其應(yīng)用到乳制品養(yǎng)殖、檢驗(yàn)檢測(cè)、物流運(yùn)輸三個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)的監(jiān)督管理中。樣品應(yīng)用情況表明，三個(gè)智能終端能夠較好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，有助于企業(yè)落實(shí)《意見(jiàn)》的要求，對(duì)提高乳制品質(zhì)量安全具有重要意義。目前三個(gè)終端屬于第一代產(chǎn)品，隨著管理需求的變化及使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，項(xiàng)目人員會(huì)對(duì)終端進(jìn)行升級(jí)改造，力求實(shí)現(xiàn)三者的聯(lián)合應(yīng)用，達(dá)到乳制品全鏈條的監(jiān)督管理。與國(guó)外產(chǎn)品相比，終端具有價(jià)格低、功能全、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國(guó)乳制品質(zhì)量安全的供應(yīng)鏈問(wèn)題[EB/OL].（2015-8-25） [2018-6-20].http：//www.xzbu.com/8/view-6945526.htm.

[2]中國(guó)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于印發(fā)《動(dòng)物電子耳標(biāo)試點(diǎn)方案》的通知[EB/OL].（2012-1-4）[ 2018-6-20].http：//www.cslsj.gov.cn/dwkzzx/45205/.

[3]高永超，錢(qián)恒，劉麗梅，等.射頻識(shí)別（RFID）應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在乳品供應(yīng)鏈中的適用性分析和驗(yàn)證[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2016（6）：32-35.

[4]張欣露，吳勇，任健，等.集成溫度傳感器的有源電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2010，29（3）：29-30.

[5]王法中，劉麗梅，王云爭(zhēng).中小食品企業(yè)產(chǎn)品可追溯性管理研究[J].食品科技，2009（6）：291-293.

[6]錢(qián)貴霞，解晶.中國(guó)乳制品質(zhì)量安全的供應(yīng)鏈問(wèn)題分析[J].中國(guó)乳業(yè)，2009（10）：62-65.

[7]王法中，徐靜，錢(qián)恒，等.基于智能終端的乳制品全鏈條關(guān)鍵控制點(diǎn)監(jiān)督管理模式探討[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2017（3）：63-64.

[8]國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)奶業(yè)振興保障乳品質(zhì)量安全的意見(jiàn)》[EB/OL].（2018-6-11）[2018-6-20].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2018-06/11/content_5297839.htm.

[9]劉麗梅，王云爭(zhēng)，王法中.構(gòu)建追溯體系，保障食品安全[J].食品工業(yè)科技，2008（9）：40-42.

[10]司海飛，楊忠，王珺.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].機(jī)電工程，2011，28（1）：16-20.