物聯網技術在畜產品中的應用

摘要：介紹了物聯網體系結構和關鍵技術，以及物聯網技術在畜產品中的應用。以RFID電子標簽為主要載體，依托網絡技術、移動通信技術和數據庫技術，可以構建從畜產品養殖、屠宰加工到配送銷售的產業鏈全過程的信息追溯管理系統，可有效解決我國畜產品產業鏈物流中存在的各種問題，保障畜產品的質量安全。
關鍵詞：物聯網技術；RFID；畜產品；追溯

0 引言
物聯網(Internet of Things)是當前備受關注的新一代信息技術，被稱為繼計算機、互聯網與移動通信網之后的第三次世界信息產業浪潮。利用先進的信息采集、處理與交換(如產品電子代碼、無線射頻自動識別等)技術組建的物聯網，能夠以智能、快捷的方式實現人與物、物與物之間的信息交流與溝通，以快速的、動態的方式去管理社會生產和人類生活。
近年來，RFID技術已進入大規模實用階段，特別是隨著全世界各國政府對“瘋牛病”、“禽流感”等動物疾病的關注，對動物疫病控制和畜產品食用安全的溯源管理需求在急劇地上升。所以，物聯網在畜產品食用安全溯源管理等方面得到應用，已成為全球信息網絡化發展的重要趨勢。

1 物聯網概述
1．1 物聯網定義
物聯網的概念是美國麻省理工學院(MIT)的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出的。比爾·蓋茨于1995年在《未來之路》一書中也曾提及物聯網。美國麻省理工學院于1999年建立了“自動識別(Auto-ID)”系統，提出的“萬物皆可通過網絡互聯”思想闡明了物聯網的基本含義，明確指出了利用物聯網既可用米實現人與物之間的通信，也可用來實現物與物之間的通信聯系。當前，通用的物聯網的概念是指將自動識別、傳感網、短距離無線網絡和全球定位系統以及條形碼、二維碼等技術接入融合而成的一個巨大的信息網絡系統。
1．2 工作原理
在物聯網中要實現物與物、物與人之間的通信，首先需要對物品屬性進行標識。其中，物品的靜態屬性要直接存儲在標簽中；物品的動態屬性要先由傳感器實時探測，然后再存儲使用。其次需要利用識別設備完成對物品屬性的讀取和信息轉換。最后需要將物品的信息通過各種網絡傳輸到物聯網信息控制中心，由信息中心完成物品之間相互通信的相關計算，從而實現對物品的“透明”管理，實現處理和解決問題的能力。

2 物聯網技術
2．1 物聯網體系結構
目前，物聯網的體系結構被公認由三個層次組成，各層分別完成不同的功能，從下到上依次是感知層、網絡層和應用層。
感知層的功能是完成物與物之間相關信息的采集、轉換和收集。感知層由傳感器和短距離傳輸網絡兩部分組成。傳感器用來進行數據采集及實現控制；短距離傳輸網絡是將傳感器收集到的數據發送到網關或者將應用平臺控制指令發送到控制器。感知層的關鍵技術主要包括傳感器、RFID、GPS、短距離無線通信等技術。
網絡層的功能是完成信息的傳遞和處理。網絡層由接入網絡和核心網絡兩部分組成。接入網絡是連接感知層的網橋，用來匯聚從感知層獲得的數據，并將數據發送到核心網絡。接入網絡即現有的通信網絡，包括移動通信網、有線電話網、廣電網等。核心網絡是指通過多種方式組成的互聯互通網絡，包括當前的局域網、專用網、互聯網等。網絡層的關鍵技術主要包括移動通信技術、有線寬帶技術、公共交換電話網技術、通信技術、網絡終端技術等。
應用層的功能是完成與實際應用所需數據的處理和管理。應用層由物聯網中間件和物聯網應用兩部分組成。其中，物聯網中間件是一種獨立的軟件或程序，它位于操作系統和數據庫之上、應用軟件之下，它的作用是管理計算機資源和網絡通信，連接兩個獨立應用程序或獨立系統的軟件。物聯網應用是指物聯網中用戶直接使用的各種應用，例如家電智能控制、電力抄表和遠程醫療等。應用層的關鍵技術主要有軟件技術、云運算等各種數據處理技術。
2．2 物聯網關鍵技術
物聯網的關鍵技術有傳感器技術、傳感器網絡技術、傳感網絡相關的通信技術、通信網絡技術、物聯網平臺技術以及它們之間的結合技術。
傳感器負責物聯網信息的采集，是實現對現實世界感知的基礎，是物聯網服務和應用的基礎。由于各種傳感器存在的溫度、壓力、速度、濕度、高度、視頻、圖像、位置等的不同，傳感器所提供的信息接口存在巨大差異，是對物聯網終端規模化的最大挑戰。
傳感器網絡可形成一套完整的物理層、鏈路層、網絡層規范。傳感網絡有藍牙、Wi-Fi、RFID、wirelessHART等相關通信技術。傳感器終端具有IP化，功耗低、體積小、信包雙向傳遞，免人工維護等智能化功能。
通信網絡技術為物聯網數據提供傳送通道，適應物聯網低數據率、低移動性等業務需求。
物聯網平臺技術主要是和物聯網終端之間，以及現有網絡、系統間進行配合，以提供物聯網能力給不同的物聯網應用。在網絡架構上，構建一個能適合多個行業應用的統一業務平臺，為跨行業的統一信息服務提供支撐。隨著物聯網的進一步發展，發展到協同感知，甚至泛在服務的階段后，必然需要考慮更為有效的物聯網架構、名址、路由和通信協議。

3 物聯網技術在畜產品跟蹤和追溯模型中的應用
3．1 畜產品生產
在畜產品生產的源頭，不管是畜類飼養過程中的飼料信息，還是飼喂過程中的預混料信息，均可以通過電子標簽記錄到食品安全數據庫中，作為將來質量追溯的原始數據。
3．2 畜產品加工和包裝
生產者記錄的所有畜產品的相關信息，都必須提供給供應鏈的下一個參與方。在這個環節將根據畜產品的質量、尺寸、色彩進行分級，并包裝成物流單元。根據供應鏈中前一個環節參與方提供的數據，可以生成所需信息的產品標簽。
3．3 畜產品運輸
畜產品運輸環節的應用主要體現為對畜產品的監控、跟蹤及道口檢查。RFID可以為物流公司提供實時監控和跟蹤服務，對于業主也可以通過計算機網絡方便地查看自己貨物的位置等情況。同時，也可以準確地記錄畜產品在運輸途中變質的時間和原因，并且因此確定是供應鏈中的哪個環節應該負責。
3．4 畜產品銷售
物聯網技術在零售環節的應用體現為對畜產品統計、畜產品防盜、畜產品有效期監控等。物聯網技術的應用實現了畜產品源頭及畜產品供應鏈的完全透明度，因為物聯網系統提供了一串詳盡而具有獨特視角的供應鏈信息。對于畜產品冷凍問題，畜產品一旦變質，RFID讀寫器終端也會實時顯示過期信息，提示消費者不要食用，零售商應盡決將其撤下貨架。
3．5 畜產品危機應急方案
一旦發生緊急情況，物流商、經銷商或消費者不僅可以根據畜產品安全追溯系統找到每件畜產品的最終消費者，還可以找到流通或生產加工過程出現問題的環節，形成一個高效管理和運作的鏈條。
要確保肉畜產品質量，源頭是關鍵。保障了源頭的質量，接下來整個畜產品鏈的安全保障就有了很好的基礎和起點。
3．6 RFID的應用
很多飼養場都已經運用RFID標簽來全程監測禽畜動物的基本情況，如生長、健康、飼料以及流通等情況，從而保證向市場提供放心的肉類食品。
現以生豬食品供應鏈追溯模型為例進行說明。基于RFID技術的生豬食品產銷管理系統以RFID技術為核心，把現代網絡技術、移動通信技術、數據庫技術與生豬產業現狀相結合，構建從生豬繁育養殖、屠宰加工到配送銷售的產業鏈全過程的信息追溯管理系統。該系統可為種豬養殖繁育和商品豬飼養、屠宰、銷售提供最有效的信息管理，同時可以為政府等有關部門政策的制定和執行提供基礎數據，為金融保險機構向養殖企業、農戶投保提供依據，為消費者提供真實準確的產品信息，以保證消費者吃上真正的“放心肉”。

4 結語
通過物聯網技術在畜產品供應的環節中的應用，可以加速畜牧業的發展。現代物流的發展強調信息技術的應用，而物聯網技術在畜產品產業鏈物流的應用正好符合這一發展趨勢，可有效地解決我國畜產品產業鏈物流中存在的各種問題，大大提高畜產品的供應水平，保障畜產品的質量安全。