近幾年發生的震驚世界的瘋牛病、二惡英中毒、瘦肉精等社會公共事件，不僅給人類帶來無法估量的災難和經濟損失，而且使得動物性食品安全問題成為全球關注的焦點問題之一。加強對動物性食品安全的監督管理工作，盡快解決動物性食品安全中存在的問題，已成為當前一項十分緊迫的任務。目前各畜牧養殖場都在尋找和采取各種手段加強對動物的識別和跟蹤管理，以提高自身產品的價值和市場競爭力。

　　在20世紀以前人們通過在動物身上烙印來識別動物，后來又通過條形碼標簽對動物進行管理。前者由于存在對動物虐待的問題，因此應用越來越少；后者雖然成本低，但是，要將閱讀器放在條形碼標簽上，才能識別動物編號，所以不適用于全自動化的跟蹤管理過程。無線射頻識別(radio frequency Identification，簡稱RFID)是一種非接觸的自動識別技術，它不僅具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數據可以加密、存儲數據容量更大、存儲信息可更改等優點，而且是唯一可以實現同時識別多個目標的自動識別技術。因此將RFID技術應用到動物食品安全監管中成為一種發展趨勢。

1 RFID技術 

1.1 RFID系統組成

　　應用RFID技術組成的自動識別系統稱為RFID系統。RFID系統主要由3部分組成：

　　(1)射頻卡(tag，也叫電子標簽)：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。

　　(2)閱讀器(reader，也叫讀寫器)：讀取電子標簽信息的設備。

　　(3)計算機：進行數據管理。RFID系統結構圖如圖1。

圖1 RFID系統結構圖
Fig、1 Structure ofRFID system

1．2 RFID系統工作原理

　　閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入發射天線工作區域時產生感應電流，電子標簽獲得能量被激活；電子標簽將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去；系統接收天線接收到從電子標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。

1．3 電子標簽的分類

　　電子標簽(tag)是射頻識別系統真正的數據載體，tag具有智能讀寫和加密通訊的功能，它的基本構成是由IC芯片和一些外圍元件組成。依據電子標簽供電方式的不同，電子標簽可以分為有源標簽(active tag)和無源標簽(passive tag)，有源標簽內裝有電池，無源標簽內沒有裝電池。按照能量供給方式，RFID系統分為有源與無源；按照工作頻率，RFID系統有低頻、中頻、高頻、超高頻、微波射頻等幾種 。

2 基于RFID技術的動物食品安全可溯源系統

　　動物食品安全可溯源系統在動物食品安全控制中的應用，不僅包括對動物從出生到進入屠宰場整個飼養過程(飼養管理、獸醫預防、疾病治療、飼料使用)的記錄與監控，還包括畜產品進入消費市場(超市等)后，消費者可通過每一頭動物的唯一識別碼，查詢該動物產品的整個飼養、屠宰、加工和流通過程。

　　實施動物食品安全可溯源系統有利于畜產品質量的安全與健康保障。一方面它可以確保任一有質量安全隱患的被指定目標退出市場，便于對有害食品實行“召回制度”。同時也對畜產品生產企業的行為進行防范，防止企業有故意隱瞞的行為，督促企業及早采取措施，盡可能地將缺陷產品對民眾安全造成的損害降到最低。另一方面也可以給消費者及相關機構提供信息，及時避免混亂的擴大。
動物食品安全可溯源系統構成包括硬件構成與軟件構成兩部分。

2．1 硬件構成

　　針對動物養殖過程的特點，本系統選用有源的電子標簽，這樣可以使識別距離達到50 m范圍，在養殖區域內通過配套的讀寫器，即可實現數據的快速讀取。無須動物集中到專用的識別通道，可減少動物因驅趕而出現的應激反應。動物食品安全可溯源系統硬件由計算機、電子標簽、讀寫器等組成，本系統硬件結構圖如圖2所示。

圖2 動物食品安全可追溯系統硬件結構
Fig．2 Hardware framework of animal
food safety traceability system

　　在動物食品安全可溯源系統中，射頻標簽和讀寫器通過天線磁場進行數據的相互傳輸，根據養殖場的實際應用需要，其它傳感器也可以應用到本系統。比如自動飼喂系統的稱料傳感器可以將動物進食數據傳人計算機，本系統讀寫器與計算機之間的通信可采用RS232／485接口，或者USB接口，計算機中的數據經過調制解調之后，與網絡數據中心之間的通信方式根據企業情況可以采用GSM，DDN，或者PSDN方式都能實現數據傳遞和鏈接功能。

2．2 軟件構成

　　要確保高質量的食品安全信息交流，徹底實現在食品的生產、加工、流通各環節100％ 的追蹤及完全的透明度。再結合動物從出生、養殖、屠宰到銷售的整個流程，動物食品安全可溯源系統軟件的總體框圖如圖3所示。

圖3 動物食品安全可溯源系統軟件框圖
Fig．3 Software framework of animal food safety traceability system

 　　(1)養殖場網絡數據中心

　　動物的飼養是整個生產過程中周期最長的一個環節。與家畜身份有關的檔案有家畜身份標識編碼、進出場日期，養殖戶信息等；根據分析，養殖階段主要對獸藥、飼料、免疫情況進行記錄和監測。具體結構圖如圖4所示。

圖4 養殖場網絡數據中心結構圖
Fig．4 Framework of the network
data center in breeding farms

　　(2)屠宰場網絡數據中心屠宰階段是整個生產過程中最復雜的一個環節，時間短，環節多。該環節信息要與養殖場網絡中心數據進行聯接，再加上屠宰記錄：屠宰廠信息、進出屠宰場時間，檢疫合格證明信息、以及相關檢疫人員姓名等。根據分析，屠宰階段主要對生豬的運輸、生豬檢疫、豬肉檢驗、屠宰環境、以及豬肉的運輸進行監測，對違規現象預警。

　　具體結構圖如圖5所示。

圖5 屠宰場網絡數據中心結構圖
Fig．5 Framework of the netw ork
data center in slaughterhouse

　　(3)肉類加工廠網絡數據中心該部分主要是在養殖場和屠宰場網絡數據的基礎上，增加加工廠信息、進出加工廠時間和產品保質期等相關信息即可。

　　(4)物流與分銷網絡數據中心該部分主要是對歷史記錄的查詢，需要記錄的信息不是太多。關鍵是與其它網絡數據中心的聯接，以及相應的信息轉換對應關系。比如：條碼與標簽信息的轉換關系。

　　這4個網絡數據中心的數據最終通過一個總的數據庫進行鏈接和相關的管理。不同網絡數據中心可以通過家畜身份標識編碼進行相關數據的鏈接查詢。

　　整個系統平臺采用C／S技術，數據庫使用SQL Server 2000處理系統內部事務。前段開發平臺采用Visual C#．NET設計，系統采用多線程技術，可以實現對養殖場內RFID標簽讀寫器使用狀況的檢測。

3 小結

　　我國是一個農業大國，畜產品在國內外市場的流通領域中具有重要的地位。在動物食品安全可溯源系統中應用RFID技術，將會確保在食品的生產、加工、流通等各環節高質量的食品信息及數據交流，對徹底實現食品的“源頭” 追蹤和提供食品安全的透明化管理提供技術支撐，從而大大提高畜產品的質量管理能力、物流管理能力以及國際貿易中的競爭力。同時也有利于規范和凈化畜產品市場 。

　　盡管在動物食品安全可溯源系統中應用RFID技術有很多的優勢和便利之處，但目前仍有一些問題需要注意和解決。首先統一物品編碼問題及頻段問題。如果編碼不統一，或者是食品供應鏈上的頻段不統一，勢必給讀寫、查詢、跟蹤、追溯帶來很大的不便。其次是成本問題。如果要做到單件產品不論豬肉、牛肉、雞蛋都貼有RFID標簽，勢必要求tag價格非常低。本系統采用的有源電子標簽，采用進口的主芯片，相對價格較高，不適合小型動物(比如雞、鴨)使用。

　　盡管RFID在食品安全領域的規模化應用還有一段路要走，但隨著數字信息技術的快速發展，以RFID為標識手段，使用全球統一標識的編碼體系，結合“危害分析與關鍵控制點(HACCP)”，應用于動物食品安全可溯源系統，必可為食品安全的控制和監管更好地服務，為消費者提供更加安全、放心的食品。
 
　　(云南農業大學基礎與信息工程學院，云南農業大學，云南省動物營養與飼料重點實驗室  趙金燕 ，陶琳麗 ，高士爭 ，葛長榮 ，張 曦)