1 當前食品冷鏈追溯系統(tǒng)建設的瓶頸
食品冷鏈追溯系統(tǒng)尚存在成本高、編碼不統(tǒng)一等問題。一方面,食品冷鏈追溯系統(tǒng)建設剛剛起步,功能不夠完善,缺乏配套的認證體系和監(jiān)督體系,缺少相關體系的實施細則和管理要求(如預警和召回體系)。關于追溯認證和監(jiān)督的建立、召回和預警等體系的完善,制度的確立和監(jiān)管,需要認證、規(guī)劃和管理的各級政府部門或承擔政府職能的行業(yè)協(xié)會落實完成,或由政府主管部門授權由相應研究機構和科研院所來完成。另一方面,由于追溯系統(tǒng)的建設是個龐大的系統(tǒng)工程,相關成本較高,政府應提供資金資助、技術支持、政策傾斜等優(yōu)惠措施,加強對試點企業(yè)的扶持力度。政府還應完善有關食品安全方面的制度與法規(guī),加強對食品行業(yè)的監(jiān)管,推進食品追溯信息體系的建立。此外,冷鏈物流過程中,溫度的精確控制、運輸時間的精確計算、貨物質量的精確監(jiān)督,都鑄就了冷鏈物流高昂的成本,亦增加了物流過程中信息采集和處理的難度。
這些問題解決的關鍵點是如何實現在食品冷鏈各環(huán)節(jié)對凍品、生鮮品的實時監(jiān)控,使管理員和客戶隨時掌握食品的溫濕度、位置、貨品屬性等信息,保障食品冷鏈運作的安全。與傳統(tǒng)單一的追溯系統(tǒng)比較, 集成條碼、射頻等信息技術,輔助網絡、DNA鑒定等技術建立起來的綜合化、集成化食品冷鏈追溯系統(tǒng)將更為可行。
2 集成化食品冷鏈追溯系統(tǒng)的構建
以肉品追溯為例,基于條碼標簽和RFID技術,集成化食品冷鏈追溯系統(tǒng)的主要功能模塊應包括:標簽管理、安全檢測、溫度控制、數據庫系統(tǒng)、電子商務查詢系統(tǒng)、車輛定位等。為保證冷鏈全過程追溯的連續(xù)性,在整個冷鏈,上游可采用RFID技術,下游可采用條碼技術,RFID詳細記錄種植飼養(yǎng)、原料初加工、初包裝、日期批號等數據,三維度條碼標簽主要記錄廠商、產品類別、生產日期、批次、保質期等信息,所有標簽按照系統(tǒng)設定的格式、按照冷鏈流程嚴格管理各環(huán)節(jié)產品的批號、批次等信息。以物流和信息流程為例,基于回溯追查的冷鏈信息系統(tǒng)構建與應用流程如下,模型如圖1所示。

圖1 基于RFID技術集成的食品冷鏈可追溯系統(tǒng)模型
2.1 標簽初始化設定
2.1.1 普通條碼標簽初始化
結合EAN·UCC的特點、實現肉品追溯的編碼需求和冷鏈流程, 設計形成包含時間、空間和產品生命周期的三維度編碼方式。其中,空間維度主要以ITF-14代碼為核心,用于標記冷鏈中的對應產品(上游初級原材料、鏈條中間的半成品和下游終端的消費食品)的廠商識別碼、產品項目碼、數量或重量或單價碼;時間維度和生命周期維度可考慮完全采用應用標識符(AI)進行表示,當AI取值不同,其后所列代碼即表示不同產品屬性。根據需要,可選取生產批次(AI為10)、生產日期(AI為11)、保質期( A I 為1 5 ) 等。如果包含該三項應用標識,加上空間維度,總的條碼可以設計為38位數字的一維條碼或攜帶相關信息的二維條碼。
2.1.2 射頻標簽初始化
結合W S N 技術, 在肉品冷鏈的各關鍵節(jié)點(養(yǎng)殖場或戶、道口、屠宰場)設置智能控制節(jié)點,例如,在牲畜飼養(yǎng)環(huán)節(jié)使用耳標記錄追溯所需的數據或信息。相關食品企業(yè)將冷鏈管理系統(tǒng)與RFID讀寫器串接,其應用程序接口API一般由RFID讀寫器廠商主動提供,進而開發(fā)適合冷鏈追溯系統(tǒng)的RFID讀寫程序,讀取RFID標簽數據,完成電子標簽的數據采集。在食品運輸過程中,采用RFID與WSN、GPS技術相結合,實現了主動感知環(huán)境信息、相互通信等功能,通過互聯(lián)網或衛(wèi)星實現了對在途冷鮮肉品相關信息的收集與傳輸,結合GPS技術、溫度傳感技術可以解決運輸途中的運輸路線優(yōu)化和溫度控制問題。
2.2 養(yǎng)殖環(huán)節(jié)
養(yǎng)殖初始,為實現對牲畜基礎數據的管理,工作人員為每頭牲畜分配一個所有權代碼,確定其獨一無二的身份,并將電子耳標(RFID)植入牲畜身體的某個部位。一旦耳標植入畜體,工作人員通過手持智能終端把牲畜信息錄入追溯系統(tǒng)的數據庫中。數據錄入后,牲畜如果被轉移到其它地點或被出售,接收牲畜的一方將接收信息寫入耳標更新數據即可。這將確保每頭牲畜的整個生命過程都是受到嚴格追溯的。
2.3 屠宰環(huán)節(jié)
當牲畜運送到屠宰場時,每頭牲畜都在離開卡車時接受耳標掃描,屠宰數據開始采集。相關信息上傳到屠宰場的追溯系統(tǒng)數據庫中,同時更新耳標中的數據,補充屠宰場接收信息。然后,按照屠宰計劃牲畜被歸入相應的待宰圈。在此階段,可以收集的信息包括:操作員編號、銷售員姓名、屠宰場名稱、待宰圈編號、畜種、品種、潔凈程度與疑病體、卡車編號等。這些屠宰場的到貨信息上傳到追溯系統(tǒng)數據庫中,追溯系統(tǒng)開始制定屠宰詳細計劃并打印出一張屠宰計劃單。屠宰車間的觸摸終端設備同步得到相應的計劃信息。生產線上的屠宰箱安裝有耳標讀取器和觸摸終端設備,每頭牲畜分配生產線編號和畜體編號,同時寫入耳標,開始屠宰。
2.4 加工分割環(huán)節(jié)
首先將屠宰加工信息及時寫入RFID,屠宰后的肉經過特定時間的冷凍排酸后,工作人員通過射頻讀取器提取耳標信息,補充輸入脂肪厚度、顏色、紋理、密實度等數據。在檢驗檢疫環(huán)節(jié),蓋戳信息亦須錄入數據庫,包括檢疫合格字樣以及檢疫具體時間,匹配后續(xù)的帶有編碼的消費小票,即可更安全便捷地實現追溯。如使用最新的激光碼技術,在檢驗檢疫環(huán)節(jié)進行激光灼刻,將為肉品安全提供更有力的保障。在裝箱稱重階段,工作人員選擇指定肉品,打印裝箱標簽,此時需采用前面所述的三維度編碼標簽標明箱內所裝產品信息,包括箱號、生產日期、批次、廠家等數據,這些信息更新到追溯系統(tǒng)數據庫。
2.5 物流環(huán)節(jié)
當需要出載時,訂單便傳遞到運輸部門,追溯系統(tǒng)數據庫錄入裝箱信息,運輸完成后,所運輸產品的概要信息和詳細信息均需輸入數據庫。貨箱上加貼普通RF標簽,冷藏車廂內按照一定的密度、布局均勻地擺放若干個智能節(jié)點,智能節(jié)點上需要攜帶有溫度傳感器、氣敏傳感器和味敏傳感器等裝備。該智能節(jié)點能夠簡單讀取貨箱上RFID的信息。同時,形成WSN,將讀取到的RFID信息和監(jiān)測到的溫濕度等環(huán)境參數傳遞給車頂的網關節(jié)點,網關節(jié)點對接收到的數據進行簡單處理,并通過GPRS等無線通信技術與遠程數據中心或者本地冷庫管理中心進行通信。需要查詢該冷藏車上的一些數據信息時,可通過GPRS等無線通信技術向網關節(jié)點發(fā)出查詢命令,網關與各個智能節(jié)點通信后,將結果反饋給冷庫或者實時監(jiān)控平臺。
2.6 終端消費環(huán)節(jié)
肉品到達賣場, 在賣場儲藏、銷售的詳細信息被存入賣場數據庫,同時更新到追溯系統(tǒng)數據庫,系統(tǒng)打印涵蓋空間、時間和生命周期的三維度編碼條碼標簽,貼到肉品外包裝。通過多媒體查詢終端(輸入38位代碼或掃描RFID),或利用瀏覽器,通過Internet或手機3G網連接到追溯系統(tǒng),消費者可以實時、方便地查詢到關于他購買到的肉品的整個冷鏈的實時信息,實現全程無縫追溯。
3 系統(tǒng)開發(fā)的效果分析
3.1 信息共享,全鏈追溯
系統(tǒng)實現了食品冷鏈中各節(jié)點企業(yè)與消費者之間的信息共享,將食品屬性、產地、批號、包裝、運輸車輛等信息逐次寫入射頻標簽,在不同站點安裝掃描閱讀器,掃描途經的RFID標簽,識別、更新并綁定相關的信息,并存入追溯系統(tǒng)數據庫。終端消費者借助標簽可以方便地進行追溯系統(tǒng)查詢,清楚地掌握保鮮食品的生產加工、包裝、保管、運輸、質量檢查等信息,有效地滿足消費者對食品追溯信息的知情需求。
3.2 有效解決斷鏈問題,優(yōu)化了業(yè)務體系
通過應用三維度編碼技術和RFID技術,有效解決冷鏈斷鏈的現象。在物流過程中,可以實現運輸車輛的異常開關門報警、封閉冷藏車內溫濕度監(jiān)控報警、肉品交接環(huán)節(jié)RFID信息審查合格等功能,可以有效解決目前冷鏈斷鏈,監(jiān)控不力的現狀。同時,能實現對溫濕度信息的監(jiān)控,優(yōu)化了業(yè)務體系。通過RFID和WSN等技術實現冷鏈物流行業(yè)的統(tǒng)一配送,使供應鏈上下游企業(yè)高度協(xié)調,共同發(fā)展。
3.3 集成化信息技術,高效實用
本文提出的三維度編碼條碼技術,結合RFID、WSN、數據庫、計算機網絡、移動通信等技術構建的食品冷鏈追溯系統(tǒng),將養(yǎng)殖、企業(yè)內部、運輸工具、交接等環(huán)節(jié)有機地結合起來,具有編碼方式標準、統(tǒng)一,支持各種類別食品供應鏈全流程的完整信息追溯,提供多級別用戶權限控制,設置預警機制等特點。
食品是民生工程,食品的價格關乎百姓生活。后續(xù)的追溯系統(tǒng)建設、運行和維護發(fā)展的關鍵是進一步降低RFID標簽的成本、破除商業(yè)機密壁壘。成本方面,部分食品價格低廉,而用于實現可追溯的RFID標簽的成本甚至超過了食品本身,因此,消費者和企業(yè)都無法承受這些新標簽和新技術帶來的成本壓力。機密方面,由于一些技術指標、主要原料來源、有關操作過程等必須在標簽上標明或存儲,借助追溯系統(tǒng),競爭對手極易獲得產品流通的每一個環(huán)節(jié)、最終消費者等重要信息;加上當今食品代理市場的混亂,制造商獲知具體的分銷商后直接插手市場,有可能造成分銷商努力開拓的市場被收回,這種情況對中小型食品企業(yè)相當不利。因此如何解決信息共享與工業(yè)秘密的沖突問題,有待探討。