物联网技术在畜产品中的应用

电子技术 作者：龙 伊，陈新文，温希军，王 琼，李天斗，合斯莱提，王田田

摘要：介绍了物联网体系结构和关键技术，以及物联网技术在畜产品中的应用。以RFID电子标签为主要载体，依托网络技术、移动通信技术和数据库技术，可以构建从畜产品养殖、屠宰加工到配送销售的产业链全过程的信息追溯管理系统，可有效解决我国畜产品产业链物流中存在的各种问题，保障畜产品的质量安全。
关键词：物联网技术；RFID；畜产品；追溯

0 引言
    物联网(Internet of Things)是当前备受关注的新一代信息技术，被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次世界信息产业浪潮。利用先进的信息采集、处理与交换(如产品电子代码、无线射频自动识别等)技术组建的物联网，能够以智能、快捷的方式实现人与物、物与物之间的信息交流与沟通，以快速的、动态的方式去管理社会生产和人类生活。
    近年来，RFID技术已进入大规模实用阶段，特别是随着全世界各国政府对“疯牛病”、“禽流感”等动物疾病的关注，对动物疫病控制和畜产品食用安全的溯源管理需求在急剧地上升。所以，物联网在畜产品食用安全溯源管理等方面得到应用，已成为全球信息网络化发展的重要趋势。

1 物联网概述
1．1 物联网定义
    物联网的概念是美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出的。比尔·盖茨于1995年在《未来之路》一书中也曾提及物联网。美国麻省理工学院于1999年建立了“自动识别(Auto-ID)”系统，提出的“万物皆可通过网络互联”思想阐明了物联网的基本含义，明确指出了利用物联网既可用米实现人与物之间的通信，也可用来实现物与物之间的通信联系。当前，通用的物联网的概念是指将自动识别、传感网、短距离无线网络和全球定位系统以及条形码、二维码等技术接入融合而成的一个巨大的信息网络系统。
1．2 工作原理
    在物联网中要实现物与物、物与人之间的通信，首先需要对物品属性进行标识。其中，物品的静态属性要直接存储在标签中；物品的动态属性要先由传感器实时探测，然后再存储使用。其次需要利用识别设备完成对物品属性的读取和信息转换。最后需要将物品的信息通过各种网络传输到物联网信息控制中心，由信息中心完成物品之间相互通信的相关计算，从而实现对物品的“透明”管理，实现处理和解决问题的能力。

2 物联网技术
2．1 物联网体系结构
    目前，物联网的体系结构被公认由三个层次组成，各层分别完成不同的功能，从下到上依次是感知层、网络层和应用层。
    感知层的功能是完成物与物之间相关信息的采集、转换和收集。感知层由传感器和短距离传输网络两部分组成。传感器用来进行数据采集及实现控制；短距离传输网络是将传感器收集到的数据发送到网关或者将应用平台控制指令发送到控制器。感知层的关键技术主要包括传感器、RFID、GPS、短距离无线通信等技术。
    网络层的功能是完成信息的传递和处理。网络层由接入网络和核心网络两部分组成。接入网络是连接感知层的网桥，用来汇聚从感知层获得的数据，并将数据发送到核心网络。接入网络即现有的通信网络，包括移动通信网、有线电话网、广电网等。核心网络是指通过多种方式组成的互联互通网络，包括当前的局域网、专用网、互联网等。网络层的关键技术主要包括移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网技术、通信技术、网络终端技术等。
    应用层的功能是完成与实际应用所需数据的处理和管理。应用层由物联网中间件和物联网应用两部分组成。其中，物联网中间件是一种独立的软件或程序，它位于操作系统和数据库之上、应用软件之下，它的作用是管理计算机资源和网络通信，连接两个独立应用程序或独立系统的软件。物联网应用是指物联网中用户直接使用的各种应用，例如家电智能控制、电力抄表和远程医疗等。应用层的关键技术主要有软件技术、云运算等各种数据处理技术。
2．2 物联网关键技术
    物联网的关键技术有传感器技术、传感器网络技术、传感网络相关的通信技术、通信网络技术、物联网平台技术以及它们之间的结合技术。
    传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。由于各种传感器存在的温度、压力、速度、湿度、高度、视频、图像、位置等的不同，传感器所提供的信息接口存在巨大差异，是对物联网终端规模化的最大挑战。
    传感器网络可形成一套完整的物理层、链路层、网络层规范。传感网络有蓝牙、Wi-Fi、RFID、wirelessHART等相关通信技术。传感器终端具有IP化，功耗低、体积小、信包双向传递，免人工维护等智能化功能。
    通信网络技术为物联网数据提供传送通道，适应物联网低数据率、低移动性等业务需求。
    物联网平台技术主要是和物联网终端之间，以及现有网络、系统间进行配合，以提供物联网能力给不同的物联网应用。在网络架构上，构建一个能适合多个行业应用的统一业务平台，为跨行业的统一信息服务提供支撑。随着物联网的进一步发展，发展到协同感知，甚至泛在服务的阶段后，必然需要考虑更为有效的物联网架构、名址、路由和通信协议。

3 物联网技术在畜产品跟踪和追溯模型中的应用
3．1 畜产品生产
    在畜产品生产的源头，不管是畜类饲养过程中的饲料信息，还是饲喂过程中的预混料信息，均可以通过电子标签记录到食品安全数据库中，作为将来质量追溯的原始数据。
3．2 畜产品加工和包装
    生产者记录的所有畜产品的相关信息，都必须提供给供应链的下一个参与方。在这个环节将根据畜产品的质量、尺寸、色彩进行分级，并包装成物流单元。根据供应链中前一个环节参与方提供的数据，可以生成所需信息的产品标签。
3．3 畜产品运输
    畜产品运输环节的应用主要体现为对畜产品的监控、跟踪及道口检查。RFID可以为物流公司提供实时监控和跟踪服务，对于业主也可以通过计算机网络方便地查看自己货物的位置等情况。同时，也可以准确地记录畜产品在运输途中变质的时间和原因，并且因此确定是供应链中的哪个环节应该负责。
3．4 畜产品销售
    物联网技术在零售环节的应用体现为对畜产品统计、畜产品防盗、畜产品有效期监控等。物联网技术的应用实现了畜产品源头及畜产品供应链的完全透明度，因为物联网系统提供了一串详尽而具有独特视角的供应链信息。对于畜产品冷冻问题，畜产品一旦变质，RFID读写器终端也会实时显示过期信息，提示消费者不要食用，零售商应尽决将其撤下货架。
3．5 畜产品危机应急方案
    一旦发生紧急情况，物流商、经销商或消费者不仅可以根据畜产品安全追溯系统找到每件畜产品的最终消费者，还可以找到流通或生产加工过程出现问题的环节，形成一个高效管理和运作的链条。
    要确保肉畜产品质量，源头是关键。保障了源头的质量，接下来整个畜产品链的安全保障就有了很好的基础和起点。
3．6 RFID的应用
    很多饲养场都已经运用RFID标签来全程监测禽畜动物的基本情况，如生长、健康、饲料以及流通等情况，从而保证向市场提供放心的肉类食品。
    现以生猪食品供应链追溯模型为例进行说明。基于RFID技术的生猪食品产销管理系统以RFID技术为核心，把现代网络技术、移动通信技术、数据库技术与生猪产业现状相结合，构建从生猪繁育养殖、屠宰加工到配送销售的产业链全过程的信息追溯管理系统。该系统可为种猪养殖繁育和商品猪饲养、屠宰、销售提供最有效的信息管理，同时可以为政府等有关部门政策的制定和执行提供基础数据，为金融保险机构向养殖企业、农户投保提供依据，为消费者提供真实准确的产品信息，以保证消费者吃上真正的“放心肉”。

4 结语
    通过物联网技术在畜产品供应的环节中的应用，可以加速畜牧业的发展。现代物流的发展强调信息技术的应用，而物联网技术在畜产品产业链物流的应用正好符合这一发展趋势，可有效地解决我国畜产品产业链物流中存在的各种问题，大大提高畜产品的供应水平，保障畜产品的质量安全。