摘要：內(nèi)蒙古地區(qū)肉羊產(chǎn)業(yè)作為該地區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，為全國(guó)各地提供優(yōu)質(zhì)的羊肉。食品溯源是實(shí)現(xiàn)肉產(chǎn)品安全監(jiān)測(cè)的重要手段。食品溯源過(guò)程中的動(dòng)物屠宰環(huán)節(jié)記錄著肉制品的來(lái)源，而屠宰環(huán)節(jié)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信息鏈斷裂和重組等問(wèn)題。為了提高內(nèi)蒙古地區(qū)羊肉食品的安全，筆者針對(duì)內(nèi)蒙古羊肉食品溯源中屠宰環(huán)節(jié)信息鏈的構(gòu)建進(jìn)行了研究。以屠宰流水線為信息傳遞主線，對(duì)屠宰過(guò)程中的去頭蹄、胴體分割等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了信息流的傳遞和重組機(jī)制，完成了屠宰過(guò)程中信息鏈的構(gòu)建，并以此為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了羊只屠宰環(huán)節(jié)信息管理系統(tǒng)，為屠宰環(huán)節(jié)的企業(yè)管理和食品溯源提供技術(shù)支撐。

　　關(guān)鍵詞：羊只屠宰；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；食品溯源；信息鏈；流水線過(guò)程；管理系統(tǒng)
       
        內(nèi)蒙古自治區(qū)連續(xù)多年羊只存欄量超過(guò)1億只，近三年羊只宰殺量均在6000萬(wàn)只以上，京津地區(qū)50%以上的優(yōu)質(zhì)牛羊肉均來(lái)自于內(nèi)蒙古自治區(qū)，因此保障羊肉食品的質(zhì)量安全是實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者健康飲食的重要手段之一。在“十二五”期間，我國(guó)政府出臺(tái)了相應(yīng)的法律法規(guī)，要求通過(guò)技術(shù)手段對(duì)養(yǎng)殖、生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，其中最具有代表性的措施就是創(chuàng)建肉食品的安全追溯系統(tǒng)。食品溯源信息流主要包括養(yǎng)殖環(huán)節(jié)、屠宰環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)，其中由于屠宰環(huán)節(jié)涉及到胴體分割，原有的單一信息載體［如耳標(biāo)或RFID（radio frequency identification）卡等］會(huì)因?yàn)楸环指疃纬尚碌男畔⒘?，因此溯源信息流的傳遞較其他環(huán)節(jié)更加困難，也使其成為肉食品溯源信息創(chuàng)建的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。內(nèi)蒙古地區(qū)羊只飼養(yǎng)方式由原來(lái)的散養(yǎng)逐步發(fā)展為現(xiàn)在的圈養(yǎng)，屠宰方式也由單獨(dú)宰殺變?yōu)榧写笠?guī)模流水線屠宰，而羊只屠宰過(guò)程信息鏈的構(gòu)建也成為屠宰場(chǎng)信息化管理的重要手段之一。

　　對(duì)于肉食品溯源系統(tǒng)的研究，多數(shù)學(xué)者都是對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行研究，但由于涉及范圍廣而無(wú)法對(duì)信息流中關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)研究。屠宰加工環(huán)節(jié)作為溯源信息流中承前啟后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)該環(huán)節(jié)信息流構(gòu)建的研究是整個(gè)溯源系統(tǒng)構(gòu)建的重點(diǎn)內(nèi)容。早在20世紀(jì)，蘇格蘭學(xué)者采用EID技術(shù)對(duì)牛的出生、生長(zhǎng)、屠宰、售賣(mài)各階段信息進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)肉類(lèi)鏈的每個(gè)階段實(shí)現(xiàn)可靠的可追溯性。2009年，愛(ài)爾蘭學(xué)者認(rèn)為對(duì)牛肉實(shí)現(xiàn)食品追溯可以使消費(fèi)者放心地購(gòu)買(mǎi)牛肉，故其設(shè)計(jì)采用RFID技術(shù)結(jié)合生物識(shí)別技術(shù)對(duì)牛的個(gè)體進(jìn)行識(shí)別，為牛肉的可追溯系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。同期，國(guó)外學(xué)者運(yùn)用射頻識(shí)別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、二維條碼技術(shù)和EPC系統(tǒng)，建立了灘羊肉產(chǎn)品的追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)灘羊養(yǎng)殖管理過(guò)程、屠宰加工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)了跟蹤和可追溯信息查詢(xún)功能。近年來(lái)，F(xiàn)．Mutua等設(shè)計(jì)了家畜識(shí)別和追溯系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)屠宰過(guò)程中獲取的牛肉樣品中四環(huán)素和二甲基氮嗪的殘留量來(lái)判斷牛肉是否安全。羅清堯等就利用超高頻RFID技術(shù)對(duì)生豬屠宰環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了遠(yuǎn)距離的自動(dòng)識(shí)別與讀取。張京京等則通過(guò)HACCP理論對(duì)新疆羊肉屠宰加工過(guò)程中關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行了研究，篩選出了羊只屠宰加工過(guò)程中的8個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。何玲等將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在生豬的屠宰監(jiān)管系統(tǒng)中，就屠宰場(chǎng)私宰問(wèn)題和生豬、豬肉注水等問(wèn)題提出了解決方案。黃國(guó)富等設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的肉牛屠宰加工管理信息系統(tǒng)，提高了屠宰加工的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和自動(dòng)化程度。綜上所述，屠宰環(huán)節(jié)作為肉食品溯源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其信息鏈的構(gòu)建在整個(gè)溯源信息系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。而目前的研究主要集中在生豬及牛的養(yǎng)殖上，對(duì)羊只流水線屠宰環(huán)節(jié)信息流的研究相對(duì)較少。本研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)羊只屠宰過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸，并對(duì)整個(gè)屠宰過(guò)程的可溯源信息進(jìn)行存儲(chǔ)與記錄，以期為內(nèi)蒙古羊只屠宰規(guī)范化建設(shè)以及羊肉產(chǎn)品的安全可溯源提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
 

　　1 總體系統(tǒng)分析

　　1. 1 羊只集中流水線屠宰過(guò)程主要流程

　　溯源系統(tǒng)主要是為了在終端產(chǎn)品上能夠?qū)崿F(xiàn)追溯生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的主要信息。羊只屠宰環(huán)節(jié)存在過(guò)程復(fù)雜、環(huán)境惡劣、物理形態(tài)變化多等特點(diǎn)。因此，在構(gòu)建羊只屠宰過(guò)程信息鏈之前，首先需要了解羊只屠宰的主要流程，屠宰場(chǎng)流水線羊只屠宰主要流程見(jiàn)圖1。

　　
圖1 屠宰場(chǎng)羊只屠宰主要流程

 

　　1.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)獲取與處理
 

　　1.2.1 影響食品安全環(huán)節(jié)

　　羊只屠宰流程中，對(duì)羊肉質(zhì)量安全有影響的主要因素有兩類(lèi)：一類(lèi)是環(huán)境微生物污染，主要包括屠宰環(huán)境消毒狀況、屠宰工具消毒狀況以及屠宰人員的消毒；第二類(lèi)是羊只本體所攜帶的影響羊肉安全的因素，包括病菌（布魯氏菌、結(jié)核病菌等）和化學(xué)性殘留（主要有藥物殘留和重金屬殘留）。針對(duì)環(huán)境微生物污染，可在屠宰前實(shí)施嚴(yán)格的消毒措施，并實(shí)行嚴(yán)格的消毒管理制度，將各環(huán)節(jié)消毒記錄、責(zé)任人等數(shù)據(jù)錄入管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)備查。對(duì)第二類(lèi)因素，則可以實(shí)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)檢疫措施，包括屠宰前的進(jìn)廠單體檢疫、屠宰過(guò)程中胴體檢疫和殘留物檢測(cè)以及按部位分割后的關(guān)鍵部位（臟器）檢疫。檢驗(yàn)檢疫的信息錄入溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，為安全追溯提供數(shù)據(jù)源。
 

　　1.2.2 信息流斷裂與重組環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

　　在整個(gè)屠宰信息流傳遞過(guò)程中，羊只的形態(tài)會(huì)發(fā)生巨大的變化，不像養(yǎng)殖和流通環(huán)節(jié)，信息流的傳遞比較單一。在整個(gè)羊只養(yǎng)殖過(guò)程中，主要信息都在耳標(biāo)上，而在屠宰過(guò)程中去頭和胴體分割都會(huì)破壞原有信息鏈，是信息流斷裂重組的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了解決去頭造成的信息鏈破壞，在羊只入場(chǎng)時(shí)利用RFID讀卡設(shè)備將羊只的耳標(biāo)號(hào)讀入信息系統(tǒng)中，并以該耳標(biāo)號(hào)為依據(jù)，制作成二維碼塑料掛簽或有機(jī)掛簽，在去頭后懸掛在胴體上，用于后續(xù)環(huán)節(jié)的胴體識(shí)別。后續(xù)每個(gè)環(huán)節(jié)在掃描該二維碼后，融合屠宰信息，完成本環(huán)節(jié)的信息錄入。對(duì)于胴體分割環(huán)節(jié)的信息，在讀取耳標(biāo)號(hào)后，在信息系統(tǒng)中增加分割部位信息，合并制作成分割部位的二維碼信息卡，在出廠包裝時(shí)粘貼在不同分割部位，用于分割部位產(chǎn)品的溯源，從而保證用戶(hù)買(mǎi)到的每部分羊肉產(chǎn)品都有原畜體的追溯碼，保證了信息流的銜接和連貫。從入場(chǎng)屠宰開(kāi)始到去頭，中間有較長(zhǎng)時(shí)間，該段時(shí)間主要還是讀取耳標(biāo)，也保證了新二維碼的制作時(shí)間，不影響流水線正常的生產(chǎn)。屠宰環(huán)節(jié)信息流傳遞見(jiàn)圖2。

圖2 屠宰環(huán)節(jié)信息流傳遞

 

　　1.3 屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集與傳輸

　　1.3.1 數(shù)據(jù)采集

　　根據(jù)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)的需求，屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)主要分成以下幾類(lèi)：1）管理人員與操作人員信息。對(duì)于該類(lèi)的人員信息可通過(guò)讀取相關(guān)人員員工IC卡信息，錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)。2）羊只屠宰流水線各環(huán)節(jié)信息。貫穿屠宰流水線的羊只個(gè)體識(shí)別信息碼主要有羊只個(gè)體的耳標(biāo)信息和胴體信息，對(duì)于屠宰前期的羊只耳標(biāo)信息可用RFID讀卡器讀取并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；而對(duì)于去頭后的胴體識(shí)別信息，可用超高頻RFID，該識(shí)別卡可遠(yuǎn)距離讀取信息，不影響流水線生產(chǎn)，能提高流水線生產(chǎn)效率。3）關(guān)鍵屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)。屠宰過(guò)程關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要有去頭蹄、分離紅白內(nèi)臟和胴體分割。這三部分屠宰關(guān)鍵環(huán)節(jié)都是有可能造成肉品摻假和數(shù)據(jù)鏈斷裂的環(huán)節(jié)，因此在信息獲取時(shí)，需增加監(jiān)控環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)增加圖片插入和視頻插入功能，用于保存這些環(huán)節(jié)的關(guān)鍵信息，并利用圖像識(shí)別技術(shù)通過(guò)判斷肉品是否膨大、肉品光澤度等信息確定是否注水。
 

　　1.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

　　屠宰過(guò)程中數(shù)據(jù)的傳輸見(jiàn)圖3。

圖3 屠宰過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸

　　對(duì)于讀卡器等有線設(shè)備，利用串口服務(wù)器將串行數(shù)據(jù)集中到同一設(shè)備，而后利用Wifi無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)上傳到現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)通過(guò)百兆寬帶傳送到系統(tǒng)管理終端。系統(tǒng)端可將整合的屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸出打印成二維碼。
 

　　2 管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　筆者根據(jù)屠宰各階段的信息管理和溯源信息需求，設(shè)計(jì)了畜產(chǎn)品屠宰加工信息管理系統(tǒng)。依據(jù)屠宰各階段信息流傳遞和不同屠宰環(huán)節(jié)，管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)編程語(yǔ)言為Java語(yǔ)言，前臺(tái)界面開(kāi)發(fā)采用PHP，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Mysql，前臺(tái)頁(yè)面和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具為T(mén)omcat 7服務(wù)器。在信息系統(tǒng)中，除信息的錄入與查詢(xún)外，主要是對(duì)信息鏈的構(gòu)建，包括以羊只耳標(biāo)為主鍵的各屠宰環(huán)節(jié)信息的整合與存儲(chǔ)；去頭蹄后胴體標(biāo)識(shí)的再生成；胴體分割后不同分割部位的標(biāo)識(shí)。為不影響流水線的生產(chǎn)，在讀取羊只耳標(biāo)號(hào)后，系統(tǒng)首先生成胴體標(biāo)識(shí)和分割部位標(biāo)識(shí)，然后在每個(gè)屠宰環(huán)節(jié)以耳標(biāo)號(hào)為主鍵將各環(huán)節(jié)手動(dòng)錄入和自動(dòng)獲取的屠宰信息存放在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)表中。
 

　　3 系統(tǒng)測(cè)試

　　3. 1 系統(tǒng)登錄

　　為方便用戶(hù)使用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了人性化的登錄界面，見(jiàn)圖5。
 

圖5 系統(tǒng)登錄界面

 

　　用戶(hù)初次使用本系統(tǒng)時(shí)需要注冊(cè)信息，在后續(xù)的使用中也可以重置用戶(hù)名及密碼。
 

　　3.2 系統(tǒng)主界面

　　系統(tǒng)主界面顯示信息主要包括羊只進(jìn)廠信息采集、屠宰過(guò)程檢疫信息、屠宰過(guò)程視頻圖片展示、按部位分割信息、屠宰后檢疫信息、產(chǎn)品包裝及出廠，見(jiàn)圖6。
 

圖6 系統(tǒng)主界面示意圖

 

　　3.3 查詢(xún)與錄入界面

　　本系統(tǒng)為管理者設(shè)計(jì)了信息管理界面（見(jiàn)圖7），用戶(hù)進(jìn)入查詢(xún)與信息錄入界面可以輸入屠宰羊只信息，并可以實(shí)現(xiàn)后期信息的維護(hù)。

圖7 信息查詢(xún)與錄入界面示意圖

 

　　3.4 溯源信息查詢(xún)

　　為實(shí)現(xiàn)對(duì)羊肉的溯源信息進(jìn)行查詢(xún)，系統(tǒng)生成了對(duì)應(yīng)羊只的二維碼信息，用戶(hù)可以通過(guò)掃描二維碼獲取其信息。生成的二維碼示例見(jiàn)圖8。

　　

圖8 溯源信息查詢(xún)二維碼示例

 

　　4 結(jié)論

　　食品安全問(wèn)題一直備受人們關(guān)注，目前解決食品安全的主要途徑就是食品溯源。筆者對(duì)羊只屠宰過(guò)程這一溯源信息關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信息流構(gòu)建進(jìn)行了研究。屠宰環(huán)節(jié)是整個(gè)溯源過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，多處存在信息鏈斷裂重組的環(huán)節(jié)。本試驗(yàn)主要研究了屠宰環(huán)節(jié)過(guò)程信息流的傳遞和重組的實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了屠宰過(guò)程信息管理系統(tǒng)，為羊只溯源信息系統(tǒng)的搭建奠定了理論基礎(chǔ)。