牛肉质量安全溯源系统设计与实现

　　摘要：针对目前牛肉质量安全管理方面存在的问题，提出以实现追溯为目的的牛肉质量安全管理系统，设计了系统的总体架构和主要功能的实现流程，分析了关键技术，综合采用RFID技术、网络技术、数据库技术和条形码技术，以NET为平台，实现牛肉质量安全溯源系统系统实现了基本信息管理、养殖过程管理、屠宰过程管理和追溯管理等功能。该系统应用于新疆畜牧科学院，实验结果表明：该系统有效提高了广大消费者的信任度，增加了畜产品附加值。

　　随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，牛肉质量安全越来越受到人们的关注，同时对牛肉质量安全问题提出了越来越高的要求。牛肉质量安全的控制应当跟踪牛肉生产的全过程，从养殖到餐桌，保证消费者吃的每一块牛肉都能追溯到牛肉生产的各个环节。国外在这方面的研究比较早，20世纪90年代，由于疯牛病（BSE）在欧洲的蔓延，早在1997年欧盟各国家就开始了对牛肉质量跟踪和追溯信息系统的研究，经过近十年的研究和应用，欧盟国家已经形成了比较完善的可追溯系统 实现了“从农 (牧）场到餐桌”的全过程质量控制。中国农产品质量安全追溯系统已开展了部分试点工作，郑火国等人做了脐橙和 白茶等特色农产品的溯源系统的研究。目前在肉类质量的控制管理中，建立溯源机制能够很好地从生产过程中建立完成的信息流，保证生产的肉类产品在每一个生产环节中都有详细的信息供消费者査证，保证产品从源头到餐桌整个过程的完整性。近年来，各种食品安全事故频繁发生，严重的影响消费者的心理和身体健康，甚至一度拒绝购买此类食品。因此，研究牛肉质量安全溯源是十分必要。

　　本系统研究主要是在基于动物标识技术、信息采集技术、网络技术与Web技术等多种技术下，提出建立牛肉质量安全溯源管理系统。系统主要包括基本信息、养殖信息管理、牛肉加工信息管理、销售信息管理和追溯信息管理等功能，开发基于多模式的肉牛产品质量安全溯源系统，为消费者提供POS机、网络、短信等多渠道的溯源信息服务。

　　在牛肉质量安全溯源管理系统中，应该有严格的数据流、信息流的流动方向，以及各个业务层级之间的划分和逻辑关联。因此，本文将牛肉质量安全溯源管理系统划分4个层级。系统总体架构如图1所示。基础数据层，主要对养殖企业、屠宰企业、销售企业与物流企业等数据的采集：数据支持层，主要进行基础数据的存储、系统流程配置、系统功能划分、权限管理、用户管理等；应用层，主要是数据的应用，包括基本信息管理、养殖信息管理、流通信息管理、屠宰信息管理和追溯信息管理等；展示层，通过手机、电脑、电视等媒体中介工具，将结果进行展示  并送至农户、消费者等主体，真正实现牛肉质量安全“从农（牧）场到餐桌”的全过程质量控制的目标。

　　本系统采用B/S架构进行系统设计。将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，用户通过浏览器就可以对系统进行操作，同时也可以通过Web Server 同数据库进行数据交互。牛肉溯源系统可通过基于B/S架构的平台实现信息流在牛肉各个环节中的追溯与监管。

　　牛肉质量安全溯源体系的核心在于牛个体的标志，即“身份证号”。通过条码和RFID等数据载体把产品供应各阶段的信息流与实物流相联系，以此来实现各个环节的数据交换，而溯源条码的生成关键是要从生鲜农产品的源头开始进行有效的编码。在养殖场里，给每头牛带上RFID标签，标签中记录牛个体的所有相关信息，包括购买时间、养殖信息、疾病防疫信息等。通过读写标签将信息传人服务器中，在加工分割的过程中，打印EAN/UCC－128追溯码和二维码标志粘贴在包装物上，并将数据汇总到中央服务器。消费者在购买牛羊肉产品获得追溯码后，通过短信、网络、电话可以追溯到本产品的关键信息。

　　整个系统的数据流包含从养殖到牛产品的销售信息，因此，系统应该满足用户随时随地都能够进行溯源查询的需求，即数据必须保证同步性。系统采用B/S架构进行设计，需要能实现应用前端和后端服务器之间数据同步。本系统选用Socket数据同步方法。基于Socket通信的跨平台数据同步方法，采用客户机／服务器的概念，在分别属于不同部门的不同平台的计算机上分别开发负责侦听的Socket服务器和负责连接的Socket客户端。

　　牛肉质量安全溯源系统采用。NET技术进行开发，数据存储在关系数据库中。  需要使用ADO.NET技术实现不同类型的数据与数据库交互访问，ADO.NET数据访问技术，它是建立在NETFramework基础上的、用来对数据进行有效访问的组件，为系统应用程序提供连接模式和非连接模式两种数据访问模式。本系统使用该技术访问SQLS erver数据库。

　　牛肉质量安全溯源系统采用混合的物联网技术，即Internet有线网络査询，为监管人员的移动溯源终端，销售现场的POS査询机査询等，以满足不同场合、不同用户和不同査询级别的査询。

　　根据牛肉生产流通的实际需求，此牛肉质量安全溯源系统由五大功能模块组成。基本信息管理、养殖过程管理、屠宰过程管理、溯源管理和系统管理。如图2所示：

　　3.2.1  基本信息管理

　　基本信息管理主要是管理养殖、屠宰过程中的信息。主要包括养殖场基本信息管理、屠宰场基本信息管理、饲料基本信息管理、兽药基本信息管理和疫苗基本信息管理等。其中，养殖场基本信息包括养殖场编号、名称、法人、位置、规模和联系方式等；屠宰场基本信息包括屠宰场编号、名称、负责人、位置、规模、联系人和方式等；兽药基本信息包括兽药名称、采购日期、批号、有效日期、规格、数量、生产商、采购员等；饲料基本信息记录肉牛各不同时期、不同用途的饲料信息，包括饲料名称和来源、使用对象以及添加剂、休药期等影响肉牛质量的信息；

　　3.2.2  养殖过程管理

　　养殖过程管理肉牛在养殖阶段所要记录的数据包括饲料投放信息、兽药使用信息、免疫信息、流动信息等。饲料投放信息包括牛个体编码、饲料投放日期、伺料名词、投放数量、添加剂名称、休药期、操作人等；兽药使用信息：记录重大疾病的发生和用药的品种、用量和停药时间等。包括牛个体编码、用药日期、兽药名称、用药原因、施药方式、剂量、休药期、兽医姓名等；免疫信息包括牛个体编码、免疫日期、免疫类型、疫苗名称、疫苗来源、兽医姓名等；流动信息记录了牛转入、转出、死亡和淘汰的信息。具体包括牛个体编号、发病名称、发病日期、诊治经过、主要使用药物情况、治疗结果、无害化处理过程、责任兽医、备注。具体流程如图3所示：

　　3.2.3  屠宰过程管理

　　屠宰过程需采集的信息包括宰前检疫信息、屠宰过程信息、胴体信息等。宰前检疫信息包括牛个体编码、检疫证号、检疫日期、检疫结果、检疫员等；屠宰过程信息包括牛个体编码、屠宰场名称、屠宰日期、屠宰人、检疫结果、处理方式、检疫员等；胴体信息记录了胴体与牛个体关联信息。包括牛个体编码、胴体编码等。 如图4所示：

　　3.2.4  溯源管理

　　在溯源管理模块中，主要实现牛肉质量安全追溯码的生成、追溯条码打印， 以及通过多种方式，为消费者提供质量安全追溯服务。包括终产品编码管理和产品追溯管理两个子模块。

　　牛肉追溯码生成。根据牛个体编码、养殖场编码，以及屠宰场编码，以及胴    编码共同生成牛肉追溯码；牛肉追溯条码打印。通过溯源管理模块，可将生成的追溯码打印出来。产品追溯中，消费者可通过触摸屏、网站，通过可追溯编码获取牛肉质量安全信息。监管者通过移动溯源终端，可获取牛肉生产全程质量安全信息。如图5所示：

　　3.2.5  系统管理

　　本系统中，不允许用户注册，用户的身份、访问权限均由系统管理员添加。  其中本系统中的用户包括：系统管理员、养殖企业用户、屠宰企业用户。

　　系统用户管理模块需实现的功能包括；用户信息添加及维护。按照对用户的分类，添加用户，这该子功能中，可以添加、维护用户的基本信息；用户角色管理。对不同的用户进行分类，赋予角色，本系统的角色共有三类：系统管理员，养殖企业用户，屠宰企业用户；用户权限管理。对不同的用户授予不同的权限， 当用户身份刚添加时，其还不能对相应的功能模块进行操作，只有赋予相关的权限后方可操作。

　　本系统是基于B/S架构下使用Ｃ＃语言进行开发的，操作系统：Windows7旗舰版64位集成数据；开发环境：Microsoft Visual Studio 2010旗舰版；数据库：SQL Server 2008Ｒ。

　　用户通过浏览器输人网址，进入系统溯源系统査询界面，可以输入追溯码进行査询。如图6所示；

　　用户可以直接进人系统的后台，输人用户名和密码，进人系统首页 如图7所示：

　　通过阅读相关文献，借鉴相关技术，针对牛肉质量安全，利用。NET技术开发了一套完整的追溯系统。该系统详细的记录了牛肉从养殖场到餐桌的信息，并且采用多种信息技术，保证系统的可靠性和安全性。在生活中，当产品出现问题时，通过产品的追溯码就可以快速地找到问题的源头和相关产品的去向，相关负责人可以召回该类产品，追责相关人员，从而实现了产品有据可查，保证消费者的安全和利益。

　　另一方面。企业用户通过该系统可以在企业将进行信息交流共享。屠宰企业可以通过在屠宰过程中发现的问题向养殖企业进行反馈，提出整改意见，保证双方获取更大的利益。同时企业用户还可以通过该系统进行自身的管理，规范其生产管理，提高价值，促进企业的发展。该系统的应用在一定的程度上保证了牛肉产品的质量安全，对我们发展农业有一定的促进作用，对整个畜牧产业的信息化有重大的意义。