乳制品质量安全追溯系统的研究与设计

摘要： 乳制品质量安全追溯系统，对乳品企业原材料验收与管理、生产过程控制指标、出厂检验报告、不合格产品管理、产品出厂销售记录和数据查询等进行实时监控，实现对原辅料供应商、生产过程、控制指标、质量责任人员等信息的溯源查询功能，并能够与监管部门的电子信息溯源、电子监管各系统相兼容，为乳品质量安全加上一把“保护锁”。乳业质量安全追溯系统在濮阳市天然林牧业牧场、濮阳市皇哺牛奶有限公司成功试点后，目前已经初步实现了从原料到成品、从成品到原料的跟踪与溯源功能。

Abstract： Dairy product quality and safety traceability system can conduct real-time monitoring of the raw material acceptance and management， process control indicators， factory inspection reports， substandard product management， factory sales records and data query of for dairy industry， achieve the traceability information queries of suppliers of raw materials， production processes， control indicators， quality responsible and other information， and is compatible with the electronic information traceability and electronic monitoring systems of regulatory authorities， so it can ensure the security of the quality of dairy products. After the success pilot of dairy industry quality and safety traceability system in Puyang natural forest husbandry ranch and Puyang City Huangpu Milk Co.， Ltd.， it has initially realized the tracking and tracing capabilities from raw material to finished product， from finished product to raw material.

关键词： 乳制品；质量安全追溯；数据库；追溯平台

Key words： dairy products；the quality and safety traceability；database；traceability platform

中图分类号：F322 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）16-0059-03

0 引言

对于乳品行业而言，食品安全非常重要，特别是婴幼儿乳品直接涉及到孩子的健康成长，更是我国食品安全管理的重中之重。

由于乳品的产业链条很长，而传统的生产过程比较粗放，企业很难监控到生产过程中的每一个环节，也就没有办法在每一个环节都严格把控乳品的质量。所以，构建完整的产业链管理体系并实现产品全程可追溯，是解决这一问题的有效手段。乳业质量安全追溯系统软件在濮阳市天然林牧业牧场、濮阳市皇哺牛奶有限公司成功试点后，目前已经初步实现了从原料到成品、从成品到原料的跟踪与溯源功能。

1 系统需求分析

1.1 解决乳制品生产中的溯源与跟踪问题——全程可追溯

乳制品质量安全追溯系统平台（图1）依托河南省奶牛生产性能（DHI）测定中心的奶牛数据平台，整合牧场生产管理和乳企生产管理信息追溯系统数据库，是一套利用自动识别和IT技术，通过普通数码、一维条码、二维码、RFID标签等方式对单个产品赋予身份证，帮助乳品企业监控和记录奶源、基础辅料营养包、加工、包装、检测、运输等关键环节的信息，并把这些信息通过互联网、智能手机查询、电话、微信公众平台、短信等途径实时呈现给消费者的综合性管理和服务平台。消费者能够对每一件奶制品从源头到销售的各个环节进行跟踪，可以提高消费者对乳制品安全性的信心。

1.2 乳业质量安全追溯溯源建设

依托在河南省奶牛生产性能（DHI）测定中心示范基地的建设，按国际通用的GS1追溯系统框架，建立河南省乳制品追溯系统，规范DHI奶样送测流程，在奶牛场建立DHI信息采集终端，在DHI测定中心建立DHI信息采集平台。为今后河南省奶牛生产管理信息服务平台建设、乳制品质量安全追溯系统建设打好基础。

1.2.1 建设步骤

①开发信息采集终端建立奶牛标准信息库。

②DHI信息采集终端建设。

③乳制品追溯系统平台开发。

④对挤奶厅数据进行处理、上传。

⑤与用奶单位系统进行数据对接。

⑥后台数据信息接收、处理，完善溯源信息查询系统。

1.2.2 追溯查询实现

乳制品包装上印有二维追溯码，登记企业产品信息及查询数据（即乳制品从奶源到加工过程与发货的整个流程信息）该批次乳制品的原产地、乳成分、乳制品加工等信息。消费者通过电话、短信回复、追溯网站、微信公众号、手机扫描等形式查询乳制品追溯结果；稽查人员使用二维码专用设备，可以方便进行抽样检查。

1.3 实用性分析

通过乳业质量安全全过程追溯系统，可以方便地从餐桌追溯到饲料原料、兽药、疫苗等投入品的源头，也可以方便的从源头上溯到餐桌、厨房，增强了消费者对产品的满意度；追溯系统结合互联网技术、物联网技术、中央数据库技术、二维码技术，以基础信息采集为基点，信息应用输出为核心，实现了乳品从出生到餐桌实现全过程政府监管；追溯系统全过程监测、管理、追溯，旨在打造畜产品优质品牌，为乳品市场建立良好的消费环境，创造食品安全新概念。

2 系统技术方案

系统采用基于GS1编码的B/S模式，利用有源射频识别（RFID）、二维码、视频监控、等物联网技术，实现乳制品从“生产、运输、加工、销售”整个产业链条的可追溯性，为消费者、企业、监管部门提供追溯信息。

2.1 GS1系统

GS1系统（全球统一标识系统）是国际物品编码协会（GS1）开发、管理和维护，在全球推广应用的一个编码及数据自动识别的标准体系。它包含三部分的内容：编码体系、可自动识别的数据载体和电子数据交换标准协议。

由于GS1标准使得追溯系统成为可能，乳业质量安全追溯系统基于GS1架构设计。当食物从供应链源头到所有消费者的传输过程中，无论经过了多少环节或过了多少地域，食物的追溯信息都被传输到消费者手里。可追溯性在发生错误需要召回食品时尤为重要。GS1标准在产品召回里能扮演一个至关重要的角色。因为它是全球化的，从供应链的一端到达另一端，确保立即访问到准确的产品信息，使得迅速、全面的召回成为可能。但是也许更重要的是，标准也有利于质量保证和让库存控制更准确，它将有助与不需要召回或不经常发生召回成为可能。

2.2 B/S架构模式

B/S（浏览器/服务器）结构建立在浏览器上，有更加丰富和生动的表现方式与用户交流，难度缩小，降低开发成本。系统采用B/S架构模式，服务大众，广大消费者可以随时随地通过二维码在系统平台查询奶粉追溯信息。

2.3 有源射频识别（RFID）、射频识别（英文：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。乳业质量安全追溯系统的牧场通过手持机扫描奶牛的耳标，读取编码信息，可以获取和上传奶牛基本的追溯信息。

2.4 二维码技术

物联网应用的二维码技术实现智能化的乳制品追溯。个体奶牛的耳标信息与追溯系统各环节关联信息的汇总，通过二维码信息服务系统实现二维码自动生成、实时打印。如图2所示。

2.5 视频监控

在养殖、乳制品生产环节，视频监控在节约人力成本、提升安全水平方面起到明显作用。通过视频监控养殖，可以实现对奶牛饲养过程实行全程监控，远超过以前采用单纯人工养殖，目前已经在以下几个方面起到较好效果：

①降低企业用工成本。实施视频监控养殖，几位工作人员即可对奶牛活动进行全场监控，能及时发现奶牛异常情况。例如濮阳市天然林牧业，目前存栏奶牛2000多头，管理人员只有15名，8小时工作制，其他时间都是通过视频对奶牛进行监控。

②实现远程专家会诊。根据需要可以邀请专家通过远程视频监控系统对养殖场奶牛提供远程指导和诊疗，目前已进行专家会诊5次，均取得较好的效果。

③为食品安全提供保障。通过远程视频可随时调取奶牛健康情况、疾病处置以及用药情况视频记录，乳制品生产环节的监控，对奶牛饲养、乳制品生产发挥全程监督作用。

2.6 GIS技术

地理信息系统（Geographic Information System或Geo-Information system，GIS）又称为“地学信息系统”。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它是一种特定的十分重要的空间信息系统。乳业质量安全追溯系统通过GIS技术实现了乳制品的奶源运输，出厂运输等流通环节的车辆定位。

3 系统设计

3.1 体系架构

乳制品质量安全追溯系统由牧场追溯、生鲜乳收购站追溯、生鲜乳运输车辆追溯、生鲜乳加工企业追溯四大子系统组成。系统应用平台基于JAVA+Oracle的开发环境，采用三层技术体系架构，分别为：Web 服务层、应用服务层、数据库服务层，如图3所示。

Web 服务器层：通过用户权限和信息权限过滤后，统一用户界面显示，接收用户界面操作和查询请求，将业务逻辑处理后的数据生成用户界面。

应用服务层：负责按照用户界面层提交的请求，并按照业务逻辑提取、过滤和处理数据，并将处理完的数据包返回给用户界面层，进行显示。应用服务层组成的两个要素：应用服务器和应用组件。应用服务器提供运行基础设施，要求是符合JAVAEE规范，易于开发、应用、部署和管理的特点，本次项目设计的应用支撑平台可运行于任何符合JAVAEE规范的应用程序服务器；应用组件选用具有自主知识软件产品，专门为畜牧业业应用系统及数据资源整合设计的中央数据库系统，并结合本次项目再次更新开发。

数据库服务层：负责系统数据的存储、检索、优化、自我故障诊断与恢复，以及业务数据。

数据库服务层使用中央数据库平台作为基础的平台，用来实现数据库管理、内容管理、用户管理、认证管理、元数据管理、插件管理等功能。应用系统通过数据交互共享系统访问数据库，以插件的方式嵌入到系统中，由系统统一管理用户认证、权限分配、访问控制、资源调度等功能。

3.2 体系架构优势

①保证系统的安全性。

中间层（业务逻辑层）隔离了客户（用户界面层）直接对数据库系统的访问，保护了系统与数据的安全。

②提高系统的稳定性。

三层分布式体系保证了核心系统更可靠的稳定性，满足7*24小时全天候服务。应用服务层缓冲了用户与数据库系统的实际连接，使数据库系统的实际连接数量远小于应用数量。在访问量和业务量加大的情况下，通过多台主机设备建立集群方式，同时工作，进行业务逻辑处理，实现负载均衡。

③系统易于维护。

由于业务逻辑在中间服务器上，构件化方式设计，业务规则变化后，用户界面层不做任何改动就能立即适应。

④快速响应。

负载均衡以及业务逻辑层缓存数据能力，可以提高对系统客户端的响应速度。

4 结束语

乳制品的质量安全追溯要经过一系列的经营活动过程，包括了从投入品的生产、销售、使用，畜产品的生产、加工、流通，一直到销售的整个流程。乳制品在这一流程中的任何一个环节若受到污染，就会造成产品的不安全，对人体健康产生不利影响。乳品企业要实现乳制品质量安全追溯系统这一目标并不容易。这不仅要求企业拥有足够的决心和管控能力，还需要企业拥有强大的信息技术能力作为支撑。乳制品质量安全追溯系统，对乳品企业原材料验收与管理、生产过程控制指标、出厂检验报告、不合格产品管理、产品出厂销售记录和数据查询等进行实时监控，实现对原辅料供应商、生产过程、控制指标、质量责任人员等信息的溯源查询功能，并能够与监管部门的电子信息溯源、电子监管各系统相兼容，为乳品质量安全加上一把“保护锁”。

参考文献：

[1]蔡媛青.对我国乳制品可追溯创新体系的思考[J].经营管理者，2014（5）：188-189.

[2]张艳.中国现代食品安全监管的现实困境与发展对策研究[J].未来与发展，2013（10）：26-30.

[3]滕永昌.Oracle10g数据库管理系统[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]刘峥，张鹏飞，黄志文.省域现代农业信息化关键技术创新研究[J].软件导刊，2014（12）：7-9.

[5]祝鹰靖，章华.基于三层架构的Web应用程序设计探讨.计算机光盘软件与应用，2014（22）：297-298.

[6]郑久坤.大数据在畜牧技术推广服务中的应用.中国畜牧业，2015（1）：30-32.