徐静 王法中 魏磊

摘 要：为了对乳制品链条关键控制节点进行监督管理，根据各环节业务需求，文中整合应用RFID，GPS，传感器等物联网技术，设计了半有源传感标签、数据采集传输终端、车载终端三种智能终端，分别应用于乳制品供应链的养殖环节、检测环节和物流环节。应用情况表明，所设计应用达到了对三个关键控制节点监督管理的目标，对提高乳制品监督管理具有重要意义。

关键词：物联网技术;乳制品;关键控制点;应用探讨

中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）01-00-02

0 引 言

日前，国务院办公厅发布了《关于推进奶业振兴保障乳品质量安全的意见》（以下简称《意见》），《意见》要求建立健全养殖、加工、流通等各环节的乳品质量安全体系。乳制品的质量安全涉及诸多环节，任何一个环节出现问题，都会对质量安全造成威胁，如何确保乳制品全链条安全管理成为所有从业者及政府监管急需解决的问题。本文通过设计基于物联网技术的智能终端，将RFID技术、GPS技术、传感器技术等物联网技术应用到乳制品的养殖环节、检验检测环节、物流运输环节这三个乳制品质量安全关键控制点，实现对三个节点的管理，以期满足《意见》对强化乳品质量安全监管的要求，保证乳制品的质量安全。

1 养殖环节

1.1 业务需求

养殖环节是乳制品供应链的起始环节，在整个安全链条中意义重大。2006年农业部要求使用二维码耳标、电子标签、脚环以及其他承载畜禽信息的标识物，以加强畜禽标识管理，保障畜禽产品质量安全。2011年底农业部发布了《动物电子标识试点方案》，对畜禽的追溯由二维码标识逐步升级到RFID标识技术。我国目前多数大型乳品企业开始关注养殖过程中的动物健康管理和经营效益，在自有养殖场试用以色列的计步器监测奶牛运动量，便于及早发现奶牛的发情期，减少空怀，提高原奶产量和质量。目前国内使用的动物标识设备大部分采用以色列产品，但该产品尚存在不能满足农业部要求、配套成本高、更换电池间隔时间短、标签及相应的读写器贵等问题，急需研发出具有自主知识产权的产品予以替代。

1.2 技术应用

本文设计研发了一款基于UHF的半有源传感RFID标签，该标签不仅具有普通UHF RFID电子标签的标识牛号、保存信息、远距离识读等基本功能，还内置了温度传感器、振动传感器和相应的数据采集控制电路，可实时进行奶牛体温变化曲线和活动量记录，并保存到标签内部FRAM存储器中。平时该终端穿戴在牛身上，可实时记录牛的体温、运动状况等信息。产品结构与电路原理分别如图1、图2所示。

由图1、图2可知，奶牛养殖用半有源传感装置，包括壳体2，其内设置电路板。电路板上包括控制器12、射频模块9、温度传感器10、振动传感器11、时钟模块13、数据存储模块14以及电源模块15。其中，射频模块9、温度传感器10、振动传感器11、时钟模块13、数据存储模块14、电源模块15分别与控制器12相连接。射频模块9包括有源射频单元9-1和无源射频单元9-2，有源射频单元9-1选用470 MHz频率频段，无源射频单元9-2选用850 MHz频率频段。电源模块15还连接有电源开关7和电源指示灯6，电源开关7和电源指示灯6设置在壳体2上，电源开关7控制装置的开关，电源指示灯6指示装置工作状况。

2 检验环节

2.1 业务需求

检验检测是乳制品质量安全的重要环节，目前国内很多奶站存在收奶时检测指标数据不上传、不存档的问题，导致出现问题时无法追溯。如何方便收奶人员将检测过程中出现的三聚氰胺、重金属、菌落数等重点检验指标数据收集存档，以备追溯和监管是亟待解决的问题。

2.2 技术应用

本文设计研发了一款三聚氰胺、重金属、菌落数等奶液重点检验指标的检测数据采集传输终端，首先通过不同的接口采集检测数据，然后通过有线传输、无线传输等方式将检测数据传输到管理平台，实现相关信息联网，避免收奶时不检测或者检测不到位的现象发生。采集传输终端产品结构图、模块图分别如图3、图4所示。

由图3、图4可知，牛奶检测数据采集传输智能终端为壳体1，其内设置电路板。电路板上包括传输控制器10、分析控制器13、接口模块3、按键模块15、安全隔离模块16、报警模块17、LCD输出模块14、无线传输模块8、长线传输模块4、数据传输模块12、存储模块9和电源模块11。其中，接口模块3、无线传输模块8、长线传输模块4、存储模块9分别与传输控制器10相连接;按键模块15、安全隔离模块16、LCD输出模块14分别与分析控制器13相连接;安全隔离模块16与报警模块17相连接;传输控制器10通过数据传输模块12与分析控制器13相连接;电源模块11分别与传输控制器10、分析控制器13相连接;电源模块11可采用交流电源输入，并可调理变压，以满足不同的电压需求，使用方便。接口模块3可采用RS 232接口，长线传输模块4可采用RS 485接口，实现数据的快速可靠传输。

3 运输环节

3.1 业务需求

由于乳制品易变质，因此长途运输过程中需要控制温度。运输也是影响乳制品质量安全的重要环节，如何了解运输过程中乳制品所处的环境是乳制品追溯和监督管理的需求。

3.2 技术应用

運输环节研发的智能终端是一款基于RFID技术的传感定位一体化远程监控智能车载终端，该终端集成了有源RFID技术、传感器技术、网络技术、GPS技术、3G技术，把工作频率为433 MHz的有源RFID电子标签和温湿度采集、RFID电子铅封、油耗传感器等相结合，在冷链运输车的车身组建一个小型无线传感器网络环境，实现对货物所处环境温湿度、货柜门开关状态、车辆油耗等参数的分布式采集和传输，运用GPS定位技术实现对在途车辆地理位置的实时监控。产品设计框图如图5所示。

4 结 语

为了实现对乳制品养殖环节、检验检测环节、物流环节的监督和管理，本文结合三个节点的业务需求，基于物联网技术设计了半有源传感标签、数据采集传输终端、车载终端等三种智能终端，分别给出了终端的结构图及框图，并將其应用到乳制品养殖、检验检测、物流运输三个关键控制点的监督管理中。样品应用情况表明，三个智能终端能够较好地实现设计目的，有助于企业落实《意见》的要求，对提高乳制品质量安全具有重要意义。目前三个终端属于第一代产品，随着管理需求的变化及使用过程中发现的问题，项目人员会对终端进行升级改造，力求实现三者的联合应用，达到乳制品全链条的监督管理。与国外产品相比，终端具有价格低、功能全、使用方便等优点，市场前景广阔。

参 考 文 献

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