摘要：內(nèi)蒙古地區(qū)肉羊產(chǎn)業(yè)作為該地區(qū)的主導產(chǎn)業(yè)，為全國各地提供優(yōu)質(zhì)的羊肉。食品溯源是實現(xiàn)肉產(chǎn)品安全監(jiān)測的重要手段。食品溯源過程中的動物屠宰環(huán)節(jié)記錄著肉制品的來源，而屠宰環(huán)節(jié)經(jīng)常會出現(xiàn)信息鏈斷裂和重組等問題。為了提高內(nèi)蒙古地區(qū)羊肉食品的安全，筆者針對內(nèi)蒙古羊肉食品溯源中屠宰環(huán)節(jié)信息鏈的構(gòu)建進行了研究。以屠宰流水線為信息傳遞主線，對屠宰過程中的去頭蹄、胴體分割等環(huán)節(jié)，設計了信息流的傳遞和重組機制，完成了屠宰過程中信息鏈的構(gòu)建，并以此為基礎，開發(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1億只，近三年羊只宰殺量均在6000萬只以上，京津地區(qū)50%以上的優(yōu)質(zhì)牛羊肉均來自于內(nèi)蒙古自治區(qū)，因此保障羊肉食品的質(zhì)量安全是實現(xiàn)消費者健康飲食的重要手段之一。在“十二五”期間，我國政府出臺了相應的法律法規(guī)，要求通過技術(shù)手段對養(yǎng)殖、生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)進行監(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［如耳標或RFID（radio frequency identification）卡等］會因為被分割而形成新的信息流，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)建的熱點研究內(nèi)容。內(nèi)蒙古地區(qū)羊只飼養(yǎng)方式由原來的散養(yǎng)逐步發(fā)展為現(xiàn)在的圈養(yǎng)，屠宰方式也由單獨宰殺變?yōu)榧写笠?guī)模流水線屠宰，而羊只屠宰過程信息鏈的構(gòu)建也成為屠宰場信息化管理的重要手段之一。

　　對于肉食品溯源系統(tǒng)的研究，多數(shù)學者都是對全產(chǎn)業(yè)鏈進行研究，但由于涉及范圍廣而無法對信息流中關鍵環(huán)節(jié)進行詳細研究。屠宰加工環(huán)節(jié)作為溯源信息流中承前啟后的關鍵環(huán)節(jié)，對該環(huán)節(jié)信息流構(gòu)建的研究是整個溯源系統(tǒng)構(gòu)建的重點內(nèi)容。早在20世紀，蘇格蘭學者采用EID技術(shù)對牛的出生、生長、屠宰、售賣各階段信息進行檢測，從而對肉類鏈的每個階段實現(xiàn)可靠的可追溯性。2009年，愛爾蘭學者認為對牛肉實現(xiàn)食品追溯可以使消費者放心地購買牛肉，故其設計采用RFID技術(shù)結(jié)合生物識別技術(shù)對牛的個體進行識別，為牛肉的可追溯系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。同期，國外學者運用射頻識別技術(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)對灘羊養(yǎng)殖管理過程、屠宰加工過程進行監(jiān)測，最終實現(xiàn)了跟蹤和可追溯信息查詢功能。近年來，F(xiàn)．Mutua等設計了家畜識別和追溯系統(tǒng)，通過檢測屠宰過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判斷牛肉是否安全。羅清堯等就利用超高頻RFID技術(shù)對生豬屠宰環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行了遠距離的自動識別與讀取。張京京等則通過HACCP理論對新疆羊肉屠宰加工過程中關鍵控制點進行了研究，篩選出了羊只屠宰加工過程中的8個關鍵指標。何玲等將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用在生豬的屠宰監(jiān)管系統(tǒng)中，就屠宰場私宰問題和生豬、豬肉注水等問題提出了解決方案。黃國富等設計了基于物聯(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準化、信息化和自動化程度。綜上所述，屠宰環(huán)節(jié)作為肉食品溯源的關鍵環(huán)節(jié)，其信息鏈的構(gòu)建在整個溯源信息系統(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，對羊只流水線屠宰環(huán)節(jié)信息流的研究相對較少。本研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對羊只屠宰過程進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，并對整個屠宰過程的可溯源信息進行存儲與記錄，以期為內(nèi)蒙古羊只屠宰規(guī)范化建設以及羊肉產(chǎn)品的安全可溯源提供強有力的技術(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)存在過程復雜、環(huán)境惡劣、物理形態(tài)變化多等特點。因此，在構(gòu)建羊只屠宰過程信息鏈之前，首先需要了解羊只屠宰的主要流程，屠宰場流水線羊只屠宰主要流程見圖1。

　　
圖1 屠宰場羊只屠宰主要流程

 

　　1.2 關鍵環(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，對羊肉質(zhì)量安全有影響的主要因素有兩類：一類是環(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）和化學性殘留（主要有藥物殘留和重金屬殘留）。針對環(huán)境微生物污染，可在屠宰前實施嚴格的消毒措施，并實行嚴格的消毒管理制度，將各環(huán)節(jié)消毒記錄、責任人等數(shù)據(jù)錄入管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫備查。對第二類因素，則可以實行嚴格的檢驗檢疫措施，包括屠宰前的進廠單體檢疫、屠宰過程中胴體檢疫和殘留物檢測以及按部位分割后的關鍵部位（臟器）檢疫。檢驗檢疫的信息錄入溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，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)設計

　　在整個屠宰信息流傳遞過程中，羊只的形態(tài)會發(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。在整個羊只養(yǎng)殖過程中，主要信息都在耳標上，而在屠宰過程中去頭和胴體分割都會破壞原有信息鏈，是信息流斷裂重組的兩個關鍵環(huán)節(jié)。為了解決去頭造成的信息鏈破壞，在羊只入場時利用RFID讀卡設備將羊只的耳標號讀入信息系統(tǒng)中，并以該耳標號為依據(jù)，制作成二維碼塑料掛簽或有機掛簽，在去頭后懸掛在胴體上，用于后續(xù)環(huán)節(jié)的胴體識別。后續(xù)每個環(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。對于胴體分割環(huán)節(jié)的信息，在讀取耳標號后，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，從而保證用戶買到的每部分羊肉產(chǎn)品都有原畜體的追溯碼，保證了信息流的銜接和連貫。從入場屠宰開始到去頭，中間有較長時間，該段時間主要還是讀取耳標，也保證了新二維碼的制作時間，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)模塊設計的需求，屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)主要分成以下幾類：1）管理人員與操作人員信息。對于該類的人員信息可通過讀取相關人員員工IC卡信息，錄入到數(shù)據(jù)庫。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體識別信息碼主要有羊只個體的耳標信息和胴體信息，對于屠宰前期的羊只耳標信息可用RFID讀卡器讀取并保存到數(shù)據(jù)庫；而對于去頭后的胴體識別信息，可用超高頻RFID，該識別卡可遠距離讀取信息，不影響流水線生產(chǎn)，能提高流水線生產(chǎn)效率。3）關鍵屠宰環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)。屠宰過程關鍵環(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，需增加監(jiān)控環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)設計時增加圖片插入和視頻插入功能，用于保存這些環(huán)節(jié)的關鍵信息，并利用圖像識別技術(shù)通過判斷肉品是否膨大、肉品光澤度等信息確定是否注水。
 

　　1.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

　　屠宰過程中數(shù)據(jù)的傳輸見圖3。

圖3 屠宰過程數(shù)據(jù)傳輸

　　對于讀卡器等有線設備，利用串口服務器將串行數(shù)據(jù)集中到同一設備，而后利用Wifi無線數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)上傳到現(xiàn)場服務器。現(xiàn)場服務器數(shù)據(jù)通過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)總體設計

　　筆者根據(jù)屠宰各階段的信息管理和溯源信息需求，設計了畜產(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)見圖4。

圖4 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)編程語言為Java語言，前臺界面開發(fā)采用PHP，數(shù)據(jù)庫采用Mysql，前臺頁面和后臺數(shù)據(jù)庫連接工具為Tomcat 7服務器。在信息系統(tǒng)中，除信息的錄入與查詢外，主要是對信息鏈的構(gòu)建，包括以羊只耳標為主鍵的各屠宰環(huán)節(jié)信息的整合與存儲；去頭蹄后胴體標識的再生成；胴體分割后不同分割部位的標識。為不影響流水線的生產(chǎn)，在讀取羊只耳標號后，系統(tǒng)首先生成胴體標識和分割部位標識，然后在每個屠宰環(huán)節(jié)以耳標號為主鍵將各環(huán)節(jié)手動錄入和自動獲取的屠宰信息存放在后臺數(shù)據(jù)庫表中。
 

　　3 系統(tǒng)測試

　　3. 1 系統(tǒng)登錄

　　為方便用戶使用所設計的系統(tǒng)，設計了人性化的登錄界面，見圖5。
 

圖5 系統(tǒng)登錄界面

 

　　用戶初次使用本系統(tǒng)時需要注冊信息，在后續(xù)的使用中也可以重置用戶名及密碼。
 

　　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廠信息采集、屠宰過程檢疫信息、屠宰過程視頻圖片展示、按部位分割信息、屠宰后檢疫信息、產(chǎn)品包裝及出廠，見圖6。
 

圖6 系統(tǒng)主界面示意圖

 

　　3.3 查詢與錄入界面

　　本系統(tǒng)為管理者設計了信息管理界面（見圖7），用戶進入查詢與信息錄入界面可以輸入屠宰羊只信息，并可以實現(xiàn)后期信息的維護。

圖7 信息查詢與錄入界面示意圖

 

　　3.4 溯源信息查詢

　　為實現(xiàn)對羊肉的溯源信息進行查詢，系統(tǒng)生成了對應羊只的二維碼信息，用戶可以通過掃描二維碼獲取其信息。生成的二維碼示例見圖8。

　　

圖8 溯源信息查詢二維碼示例

 

　　4 結(jié)論

　　食品安全問題一直備受人們關注，目前解決食品安全的主要途徑就是食品溯源。筆者對羊只屠宰過程這一溯源信息關鍵環(huán)節(jié)的信息流構(gòu)建進行了研究。屠宰環(huán)節(jié)是整個溯源過程中的重要環(huán)節(jié)，多處存在信息鏈斷裂重組的環(huán)節(jié)。本試驗主要研究了屠宰環(huán)節(jié)過程信息流的傳遞和重組的實現(xiàn)，并在此基礎上設計了屠宰過程信息管理系統(tǒng)，為羊只溯源信息系統(tǒng)的搭建奠定了理論基礎。