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豬的“身份”——物聯網追溯動物疫病

2011-01-28 08:51 計算機世界

導讀：豬的“身份”從何談起？雖然，對豬來說，它的身份并不重要，但對于人來說，特別是在食品安全問題日益嚴重的今天，追溯需求已經逐漸成為剛性需求。



《計算機世界》第4期封面報道：豬的“身份”——物聯網追溯動物疫病 


       豬的“身份”從何談起？雖然，對豬來說，它的身份并不重要，但對于人來說，特別是在食品安全問題日益嚴重的今天，追溯需求已經逐漸成為剛性需求。

      “民以食為天，食以安為重”，豬流感、藍耳病、豬瘟??要把危險源阻斷在餐桌前，就必須從豬的出生開始記錄，“身份豬”已經成為“安全肉”的前提。

       “身份豬”的耳標

        二維影像耳標記錄了動物從出生到被屠宰這段時期的信息，后續(xù)再跟食品流通環(huán)節(jié)的可追溯系統(tǒng)相銜接，就做到了從老百姓餐桌到養(yǎng)殖場的全程可追溯。

        近日，記者在北京市平谷區(qū)綠都種豬育種有限公司見到了這樣一群有“身份證”的豬。

       養(yǎng)豬場里，每頭豬的耳朵上都有一枚圓形的塑料標簽，這個標簽從豬出生起就被固定在耳朵上。每枚標簽對應著一個惟一的二維碼，記錄著這只豬的出生地、免疫注射、檢疫、運輸等信息。在飼養(yǎng)環(huán)節(jié)，每次強制免疫信息如口蹄疫、藍耳病、豬瘟等都會被記錄下來，傳輸到中央數據庫。當豬進入屠宰場時，工作人員掃描二維碼耳標，查看其防疫信息和檢疫信息，然后按程序實施屠宰檢疫，并登記、保存摘除的二維碼耳標。至此，這枚二維碼標簽就完成了它的使命。

       平谷區(qū)動物疫病預防控制中心主任張文喜告訴記者：“為了落實全國動物標識及疫病可追溯體系，我們按照北京市統(tǒng)一部署設立了PDA系統(tǒng)管理員，專門負責溯源系統(tǒng)的維護和識讀設備的申購、管理和發(fā)放工作；耳標管理員負責二維碼耳標的網上訂購、簽收和發(fā)放工作；還建立了區(qū)級溯源師資隊伍負責全區(qū)溯源工作的培訓和指導?！?

      記者還從北京市畜牧獸醫(yī)總站了解到，識讀器和IC卡還被發(fā)放到縣、鄉(xiāng)兩級獸醫(yī)人員，以確?；鶎臃罊z疫人員人手一臺，同時，重點地區(qū)的村級防疫員、規(guī)模養(yǎng)殖場也配發(fā)了識讀器，便攜式打印機主要配發(fā)到產地檢疫報檢點（鄉(xiāng)鎮(zhèn)站）、固定式打印機則配發(fā)到屠宰廠。

      除了豬以外，牛和羊也都戴上了耳標，二維碼成為動物終生的惟一標識，這是物聯網在動物溯源中的切實應用，耳標變成了牲畜隨身攜帶的“身份證”。截至2010年11月，系統(tǒng)共收到溯源業(yè)務數據4.3萬次，涉及牲畜166.5萬頭/（只），其中平谷區(qū)溯源業(yè)務的數據占了很大的比例。

       當然，這僅僅是全國動物標識及疫病可追溯體系（簡稱“追溯體系”）的一個微縮樣本。農業(yè)部從2006年開始，就將北京市列為全國動物標識及疫病可追溯體系建設試點省市。據了解，北京市從2006年到2010年11月底，共采購耳標1000.7萬枚。 
 



二維碼耳標和識讀器。 


       網絡覆蓋全國省市縣

       我國養(yǎng)殖規(guī)模以農村散養(yǎng)戶為主，分布廣，數量大，溯源體系要真正產生效果，就必須具有大局觀，全國一盤棋。

       中國幅員遼闊，農村市場更是分散，豬、牛、羊等牲畜往往在多個省市間流動，例如內蒙的羊，就可能被運到全國各地，在北京市場上的內蒙羊，由于沒有耳標，無法追溯到它的出生、免疫等信息。因此，溯源體系要真正產生效果，就必須全面布局。

       中國動物疫病預防控制中心信息處處長朱長光告訴記者：“以北京為代表，包括上海、重慶、四川在內的四個省、直轄市經過4年的試點應用，取得了寶貴的實踐經驗，動物標識及疫病溯源體系將在全國建立并廣泛開展。目前體系網絡覆蓋全國所有省、市、縣，涵蓋32個省級機構、472個地市級機構、3941個縣級機構，注冊使用單位已達40523個（包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)機構）?！?

       2006年，全國動物標識及疫病可追溯體系由發(fā)改委正式立項，投資1819萬元建立中央數據庫。此外，基礎設施如識讀器和輔助設備由國家財政出錢購買，耳標的購買由地方財政出錢。追溯體系全面鋪開后，平均每年每個省的耳標投入將達到1500萬?2000萬元。

      據朱長光介紹，目前，二維碼耳標根據牲畜種類的不同，價錢也不一樣。其中豬標的價格是1角錢左右、羊標3角錢、牛標4角錢。價格的差異跟材料相關，大小不同使用的材質也不一樣，豬標小，可以用聚乙烯材料，牛標和羊標大，而且要允許折彎，所以得用聚氨酯材料，成本較高。

      據了解，動物標識及疫病的可追溯主要通過動物標識申購與發(fā)放管理、動物生命周期全程監(jiān)管、動物產品質量安全追溯這三個方面的管理流程來實現。三大系統(tǒng)既緊密銜接，又相互獨立，構成從耳標生產、配發(fā)，到動物飼養(yǎng)、流通，再到動物屠宰、動物產品銷售全程監(jiān)管追溯體系。

      畜禽標識申購與發(fā)放管理通過耳標申請、耳標審核、耳標審批、編碼生成、下達編碼、耳標生產、耳標簽收和耳標發(fā)放等程序，實現耳標編碼的統(tǒng)一生成和耳標生產、收發(fā)、使用的全程監(jiān)控；動物生命周期全程監(jiān)管流程是在動物飼養(yǎng)、運輸、屠宰的全部生命周期中，利用移動智能識讀器采集并傳輸規(guī)定數據信息到中央數據庫，實現對防疫、檢疫、監(jiān)督工作和動物運轉軌跡的實時監(jiān)控；動物產品質量安全追溯流程通過對屠宰動物的耳標注銷和條碼轉換，并對動物產品進行標識，實現對動物產品的全程可追溯。

      我國養(yǎng)殖情況復雜，規(guī)模養(yǎng)殖只占40%，60%的飼養(yǎng)來自農村散養(yǎng)戶，因此，以鄉(xiāng)、村為單位的“最后一公里”的可達性不容忽視。據了解，獸醫(yī)行業(yè)分三類——行政體系、疫控機構、監(jiān)督機構，三個機構的工作性質不同，行政部門和監(jiān)督機構延伸到縣級，而疫控機構則延伸到鄉(xiāng)、行政村、自然村。按規(guī)定，散養(yǎng)動物的免疫、二維碼耳標佩戴將由轄區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站及村防疫員具體實施。只有直接面對個體養(yǎng)殖者，才能更好地保證溯源系統(tǒng)的深度延展。

      技術保障全程追蹤

      在研發(fā)過程中，以二維碼影像識讀為代表的技術打破了國際企業(yè)的價格壟斷，保障了追溯體系的可靠運行。

      動物防疫標識溯源系統(tǒng)應用到了二維碼溯源標識、移動智能識讀器、電子票據打印設備、中央數據庫及數據分析軟件等先進手段。系統(tǒng)以動物標識編碼為數據軸心，將牲畜從出生到屠宰歷經的防疫、檢疫、監(jiān)督工作貫穿起來，利用Internet和GPRS網絡把生產管理和執(zhí)法監(jiān)督數據匯總到數據中心，建立從動物出生到動物產品銷售各環(huán)節(jié)一體化全程追蹤監(jiān)管的管理系統(tǒng)。

      動物標識是追溯體系建設的基本信息載體，所采用的主要是二維碼動物標識，藉以建立全國統(tǒng)一、惟一的動物個體編碼體系。標識由二維碼和編碼兩個部分組成，二維碼耳標具有低成本、易識讀、耐磨損等優(yōu)勢。二維碼采用加密技術的行業(yè)專用碼，還具有防偽防篡改功能；編碼由動物種類＋區(qū)劃編碼＋標識順序號組成，共15位數字。由于二維碼識讀技術應用涉及知識產權，當時全球掌握條碼識讀知識產權的7家企業(yè)又對二維碼識讀使用形成了價格壟斷。為突破此瓶頸，中國動物疫病預防控制中心牽頭，指導有關單位自主研發(fā)了二維碼影像識讀技術。
 
      “中國動物疫病預防控制中心主要職責是承擔全國動物疫情分析和處理、動物標識及疫病可追溯體系建設、重大動物疫病防控等事物。”朱長光告訴記者，為了保障追溯體系的可靠運行，必須完善后臺支撐系統(tǒng)。

       我國基層獸醫(yī)工作環(huán)境復雜、野外作業(yè)居多，因此，中國動物疫病預防控制中心還組織了電腦、芯片、影像識讀等各方面專家反復論證和設計修改，并與有關廠家進行研發(fā)合作，最終突破了相關技術難點，成功研制出集耳標二維碼影像識讀、無線傳輸、可嵌入應用、手寫觸摸屏、IC卡識讀、串口連接打印機等6項功能于一體的便攜式移動智能識讀器。

       在數據存儲方面，全國一年的畜禽標識（豬、牛、羊）數據存儲量就可達到1500GB，養(yǎng)殖、防疫、檢疫、監(jiān)督等工作信息全部入庫后，一年的數據存儲量將高達8000GB以上，采用分布式數據存儲結構，開發(fā)并建立邏輯目錄檢索服務的海量中央數據庫，能夠實現在海量數據存儲中瞬間鎖定數據源，快速查詢牲畜標識號碼等數據的目的。

       此外，對進入流通的牲畜進行檢疫并開據檢疫證明是動物防疫工作的一個重要環(huán)節(jié)。為改進傳統(tǒng)紙質手寫檢疫證明存在的易偽造等弊端，提高檢疫工作的現代化水平，中國動物疫病預防控制中心還組織開發(fā)出網絡檢疫出證系統(tǒng)。

        為順利推進動物標識及疫病可追溯體系建設，今年8月，全國還開展了牲畜二維碼耳標質量抽檢，包括耳標厚度、大小、重量、顏色等外觀檢測，耳標結合力、耳標頭拉升斷裂力等強度指標檢測，以及耳標字跡附著力、磨砂試驗等激光刻痕深度檢測。



工作人員正在用識讀器識讀豬耳上的耳標。

       10億耳標 RFID迎考

       無線射頻技術比二維碼有著更廣闊的應用前景，突破關鍵技術，追溯體系才能夠得以深入應用，中國物聯網也才能真正起步快跑。

       二維碼畜禽標識的特點是密度高、容量大、成本低。不過，中國動物疫病預防控制中心的下一步打算是，提高信息新技術手段的利用，引用RFID無線射頻標識技術逐步替代現有的二維碼影像標識，以提高動物標識識讀的便利性；用5年左右時間，逐步建立既適合我國國情又與國際通行做法接軌的動物標識及疫病可追溯體系。

       實際上，可追溯體系堪稱目前全國物聯網最切實的應用之一，今年，全國產地檢疫動物83.2億頭/只，屠宰檢疫動物43.4億頭/只，全國已經累計發(fā)放牲畜耳標18.49億枚，耳標佩戴率接近70%。 

       朱長光介紹說，全國每年出生6億多頭豬、3億多只羊、7000萬?8000萬頭牛，全年新增的耳標需求就有近10億，應用前景很廣闊。幾年前，由于RFID成本太高，進口一枚芯片將近3元，加上制造成本，一枚豬標要20多元，財政承擔不起，因此退而求其次，采用了二維碼影像，使耳標成本降低到一枚1角錢左右。

      二維碼雖然成本低，弊端卻也不可忽視。朱長光分析說，首先，二維碼是光學讀取，受光線影響大，需要在太陽光線不足或光線過強時用正補光或負補光，非常麻煩；其次，二維碼受距離影響，只能識別15?20厘米以內的距離，對于牲畜來說這是個難以克服的缺陷，畢竟，揪著豬耳朵進行識別難度太大；第三是讀取時間問題，二維碼要求靜止2秒鐘進行讀取，這對固定物體很容易，可是對于牲畜來說，就很難做到；第四，二維碼讀取還要求試讀設備和耳標之間的角度要垂直，不能傾斜太多；第五就是磨損問題，牲畜的耳標被污染或磨損是常有的事情，會造成信息無法讀取。

       這些問題如果要逐一解決，會極大地增加成本，例如現在一臺識讀器的售價在1700?1800元，如果要延長到讀取50厘米的距離，識讀器的成本會增加數倍。如果采用RFID作為耳標，這些問題都可以得到很好的解決。超高頻芯片可以很輕易地實現50厘米到1米的識讀，這個距離是畜牧行業(yè)應用的最佳距離。近年來，RFID的發(fā)展使其成本下降了許多，以一枚霍尼韋爾的超高頻耳標為例，大概成本在10美分左右，封裝后可以控制在一元以內。

       超高頻雖然在成本、讀取距離等方面都可以達到要求，但是在封裝過程中卻遇到一個難解的問題：注塑工藝要求嚴格，280度的高溫容易使芯片受損，會造成讀取不穩(wěn)定，雖然在別的行業(yè)，可以直接把芯片鑲嵌到卡中，不用經過注塑過程。但是在牲畜行業(yè)，存在許多特殊的應用場景，比如在黑龍江，冬天溫度低至零下40度，塑料發(fā)脆，容易開焊；此外，牲畜間喜歡互相撕咬，很容易將耳標咬成兩半，因此，芯片必須要進行一次成型的注塑。但目前，傳統(tǒng)制造工藝還不能解決這一問題，朱長光感嘆說：“我們目前正在組織技術攻關，希望本土廠商能夠提供好的解決方案，否則，如果采用了國外的技術，又將是一筆昂貴的專利費。我們的剛性需求擺在這里，物聯網的進步源自應用的推動，希望我們這樣的行業(yè)需求能夠讓中國物聯網真正起步快跑！”

      評論

      RFID實現廣泛應用仍需闖兩關

      ■ 深圳市遠望谷信息技術股份有限公司市場總監(jiān) 鐘書華

      物聯網的產業(yè)鏈可分為三大部分——感知層、傳輸層、應用層。作為新興的識別技術，RFID在感知層的應用前景最為廣闊。

      自動識別技術包括條碼、射頻識別和生物特征識別三大塊。在建立以RFID標識為信息載體的全國動物疫病可追溯體系過程中，下一步要重點攻克的難題主要有兩方面：一是標準的制訂，主要是以RFID技術為基礎的標準制訂，以便下一步大規(guī)模推廣應用；二是RFID產品在應用中的適應性，如耳標封裝的一次性注塑，耳標封裝材料的柔軟度和韌性、對高低溫的適應性等。

      目前，國內廠商與國外廠商的差距主要體現在技術含量最高的芯片設計、制造與封測層面。雖然國內廠商也具備了提供射頻識別系統(tǒng)中標簽芯片與讀寫器芯片的能力，但同等技術水準的芯片在時間上比國外先進水平要晚兩年左右。芯片方面也與國內集成電路整體發(fā)展水平與國際先進水平之間的差距密切相關。國內在掌握芯片核心技術單元、即芯片IP核方面明顯投入與儲備不足，在集成電路制造與后封測方面與國外先進技術之間還存在著不小的差距。 

      耳標的申購與發(fā)放流程

      申請

      縣級管理機構根據本轄區(qū)耳標需求數量，通過網上申請該數量的耳標。申請以任務作為單位，申請任務畜種由用戶指定。

      審核 

      市級耳標管理機構查看并對縣級機構的耳標申請任務進行審核，審核意見作為上級耳標管理機構審批耳標的參考意見。

      審批 

      省級（自治區(qū)、直轄市）耳標管理機構對提交的耳標申請進行審批，審批時指定耳標生產廠商。如果審批通過，由中央管理機構生成耳標的序列號碼。

      生成與下載

      中央耳標管理機構定期查看耳標申請和審批情況，通過系統(tǒng)生成耳標編碼和二維碼數據。同時設定耳標下載的權限和參數，使耳標廠商可以從中央服務器下載耳標數據。

       生產

       耳標生產企業(yè)定期上網查看耳標序號生成情況，下載已允許生產的耳標序列號。待生產完工后，企業(yè)通過網絡上傳數據確認耳標已生產完畢。

       發(fā)貨

       生產完畢后，生產企業(yè)將合格的耳標通過物流網絡發(fā)貨到地區(qū)或縣級管理機構，同時通過移動智能識讀器將發(fā)貨信息傳至中央服務器。

       簽收

       縣級管理機構收到耳標后，以任務為單位，核對耳標包裝箱信息，如果信息無誤，通過網上或移動智能識讀設備簽收耳標。

       發(fā)放

       鄉(xiāng)鎮(zhèn)或縣級機構耳標管理員通過網上或移動設備向防疫員發(fā)放耳標，將領用信息傳至中央服務器。防疫員領用耳標后，可以完成為畜禽佩戴耳標和其它的防疫工作。