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基于物联网的禽畜业追溯系统设计与研究

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  • 更新时间2022-08-05
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摘    要:

本课题是基于物联网的禽畜业追溯系统,拥有信息共享、个性化服务、智能化、操作简单等特点。以RFID、二维码、Web信息系统等为基础为畜产品的安全和销售提供有力保障。利用物联网技术对追溯系统的禽畜产品饲养、禽畜宰杀和加工、产品的物流运输、产品销售等实时监控部分进行设计,并实现对应模块功能。


关键词:物联网;离畜业;追溯系统;


Design and Research of Livestock and Poultry Industry Traceability System Based on

Internet of Things

DONG Yamian


Abstract:

The traceability system of livestock and poultry industries based on the Internet of Things has the characteristics of information sharing, personalized service, intelligence, simple operation and so on. Based on RFID, QR code and Web information system, this paper provides a strong guarantee for the safety and sale of animal products. The Internet of Things technology is used to design the real-time monitoring parts of the traceability system, such as livestock product feeding, livestock butchering and processing, product logistics and transportation, product sales, and so on, to realize the corresponding module function.


Keyword:

IoT; livestock and poultry industries; traceability system;


近年来,疫情的不断反复,食品的追溯已经成为整个大环境下不可或缺的一部分。肉制品作为日常生活必需品,需求量日益增加的同时伴随而来的是食品安全问题。如何快速了解食品的产地、责任人、途径地区成为十分重要的课题研究之一。为了满足消费者饭桌上的安全,健全的监督管理模式,以及消费者肉眼可见的肉制品从加工到销售整个完整流程的查询。随着物联网的不断发展,RFID技术及二维码技术也日益成熟,将RFID技术、二维码技术及WSN技术与禽畜业食品追溯系统结合起来能够将禽畜业食品质量、产地、途径地更清晰地展现给消费者,对禽畜产品起到了更有效的安全监督作用。


1 物联网技术及追溯系统

1.1 物联网技术

“物联网”这一概念于1999年提出,源于麻省理工学院的网络无线射频识别系统[1]。具体来说是由传感器及传感网络技术来实现人与物之间的联系,从而能够掌握更多的物品信息。当下的物联网在食品当中应用非常广泛,它利用互联网及各个应用平台实现食品从源头到消费的追溯,使食品安全更加有保障,同时能够让消费者更方便掌握自己手中的食品信息。目前,物联网技术在食品上的应用最广泛的有RFID技术、二维码技术及WSN技术。RFID用于采集食品信息,并在相关食品上添加标签,每个标签代表不同的食品信息,为食品追溯提供更详细的信息,从而提高食品的品质及工作人员的管理效率。二维码能够使消费者更加直观方便地利用手机扫码获取相关信息。


1.2 追溯系统

追溯在禽畜食品安全上就是采用物联网技术的信息化手段采集禽畜食品生产及传输信息,经过数据整合形成完整的数据链,从而实现禽畜食品在生产、喂养、加工、运输、存储过程中透明化和责任固化,达到禽畜食品来源、去向、责任均可溯。消费者方面,能够让手中的产品“说话”,能够掌握自己手中的食品信息。企业方面,方便企业对自身产品进行管理,使生产链更加规范。政府方面,更加便于政府对食品的监督,确保食品安全,确保责任可溯[2]。


2 总体设计规划

整个系统所涉及的技术有RFID技术、二维码技术、WSN技术、gps技术等。通过EPC系统为禽畜食品建立可追溯的RFID电子标签。使用电子标签给食品置入唯一的识别信息,管理人员通过RFID读写设备读写信息,对于管理者而言在信息的记录管控上有很大的优势和便利。二维码技术称为“一物一码”,消费者能够利用二维码获取所购买食品详细信息,辨别该食品是否是假冒伪劣产品。


2.1 系统架构

本研究所设计的禽畜业追溯系统从3个角度出发,分别为应用层、数据库层[3]、采集层,具体框架如图1所示。


应用层:该层是企业、监管部门、消费者通过各个应用平台对禽畜产品进行管理、监控及查询[4]。


数据库层:采集信息存储于该层上,管理人员能够进行增查改删,消费者能够查询相关产品信息,监控人员能够对数据进行分析。


采集层:该系统中采集层通过RFID阅读器及二维码扫码枪,将产品信息存储于数据库服务器中。


首先利用RFID阅读器或者二维码在食品加工生产和运输工作过程中进行录入,进而完成数据的采集及编码任务,这一步骤在采集层完成。其次,系统把采集获得的数据通过网络传输发送到数据库中,方便相关工作人员随时获取需要的信息,这一步骤工作在数据库层完成。最后,通过互联网中各个应用平台为相关工作人员及消费者提供相应的数据信息,从而使工作人员对产品进行管理监督,让消费者能够获取该产品的相关信息,该步骤工作在应用层上完成。


2.2 网络拓扑结构

该研究所设计的系统采用的是集中式数据存储,因此需要两个服务器,一个数据库用于数据存储,另一个Web服务器用于禽畜业管理以及消费者二维码查询产品信息的Web系统[5]。整个系统中产品各个流程都能够通过两个服务器进行管理、监控、查询,实现责任可追溯。禽畜业追溯系统拓扑结构如图2所示。


3 EPC编码及二维码

3.1 EPC编码

本系统中利用EPC编码进行电子标签制作,EPC编码是国际条码组织推出的新一代产品编码体系,赋予每个产品一个全球唯一的编码[6]。管理者通过EPC电子标签进行信息的读写,并贴于产品包装上,便于工作人员对食品的管理。针对禽畜产品进出口的追溯,利用EPC编码能够起到很好的管控作用,在当下疫情反复的情况下,EPC编码对产品的追溯更高效、便利。EPC电子标签通过统一标准降低商家成本,为商家获取更高的利润。


3.2 二维码

EPC电子标签虽然对于其他标签来说成本较低,但是需要专门的RFID阅读器,不利于消费者查询产品信息,二维码同样能够起到追溯作用,消费者只需要用手机扫码识别,就可以对相关的禽畜产品进行了解,在保障禽畜产品安全的同时又能够降低成本。


管理者使用二维码时要先在二维码后台对禽畜产品进行信息的录入,再通过扫码枪将制作完成的二维码扫入系统中。利用二维码加密技术给产品做标识。最后将二维码印刷于产品包装上[7]。消费者只需要通过手机扫描二维码即可获得禽畜产品信息及验证产品真伪。


4 禽畜产品信息采集流程

禽畜产品的信息采集是整个系统的重中之重,本系统要想实现禽畜产品的有效管控,就需要及时获取禽畜产品加工、运输等关键环节相关的信息,并及时整合管控。管控部门及相关管理人员通过数据对产品进行分析,针对存在安全隐患的产品进行预警处理及追溯,一旦出现安全问题,能够迅速地找到源头,明确出现问题的原因及环节,及时召回或下架产品,减少对消费者的不良影响。同批禽畜产品信息采集流程如下。


4.1 加工部分

单个禽畜体加工前利用RFID阅读器将其养殖信息进行读取,并将信息利用二维码技术表示。每次加工时都要将加工过程以及操作人员信息记录到数据库中,直至所有禽畜成品的二维码将其全部信息都包括进去,达到加工规范化,降低企业风险,提高企业信誉。


4.2 存储部分

管理人员对禽畜产品成品进行存储后还需将其存储过程及接触人员信息记录到数据库中生成二维码,保证存储过程可追溯。


4.3 运输部分

产品在物流运输过程中必须使用GPS定位实时追踪产品位置,并将其接触人员及相关信息采集登记。


4.4 销售部分

疫情反复的情况下不少小程序等电商平台都推出了线上交易,禽畜产品通过线上平台进行销售,在交易平台上,商家可以发布更详细的禽畜产品信息以及完成消费者在线交易,记录每个禽畜产品销售去向,一旦发生产品安全问题能够及时召回。


4.5 管控部分

管理人员可以针对销售数据和消费者评价的分析对其产品进行适当调整及优化,监控部门对产品数据进行有效分析,对禽畜产品安全问题跟质量保障进行监督与管理。


4.6 消费者方面

消费者应用手机等移动设备扫描产品包装上的二维码,获取产品详细信息,并能够在网上平台对产品进行评价,增加产品口碑,为后面消费者的购买提供建议。


5 结束语

禽畜业追溯系统能够满足当今社会对产品信息追溯的需求,实现了禽畜产品“从加工到餐桌”透明化管理,解决了食品实时把控难题,提高食品管理、监控效率,使消费者能够对食品信息有更加深入的了解。


参考文献

[1] 李嘉熙.基于物联网的智能猪舍环境监测与调控系统研究[D].大庆:黑龙江八一农垦大学,2021.

[2] 陆秋俊.物联网技术在食品溯源中的应用研究[J].物联网技术,2019,9(11):83-85.

[3] 李治城.基于物联网技术的畜牧业自动识别追溯系统设计[J].软件,2020,41(6):147-150+168.

[4] 贺方志.基于JAVA的现代养鸡场中的物联网研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2019.

[5] 段玉瑶,马丽,刘刚.基于物联网的生猪运动行为及猪舍环境远程监控系统(英文)[J].农业工程学报,2015,31(S2):216-221.

[6] 吴斌超.基于RFID的服装管理系统设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2019.

[7]侯敬熙基于二维码的猪肉溯源系统开发研究[D].广州:华南农业大学,2018.