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1、基于3G技术的生猪及其产品溯源移动系统的开发 基金项目：动物营养学重点实验室自主研究课题2004DA125184G1107；科技成果转化课题2011GB23260020。熊本海，罗清尧，杨 亮，潘佳一（中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193动物营养学国家重点实验室 中国饲料数据库情报网中心）摘 要：针对我国规模化养猪场及散养户目前建立养殖电子档案存在的不灵活性及效率较低等技术问题，本研究采用新一代PDA或智能手机作为开发平台，以.Net 2005为开发语言，以SQL Server 2005 CE为数据库，以TD-SCDMA无线宽带通信与Internet的融合为数据传输技术，提出了
2、生猪养殖过程移动数据采集的数据规范，研制了适用于集生猪养殖档案建立及猪肉产品质量溯源的移动系统。系统运行表明：构建的移动系统可实现对猪只耳标的佩戴、免疫事件、饲料及兽药使用及监督抽检数据的移动采集与无线网络传输，实现了对生猪养殖过程电子档案建立及产品质量安全数据的深度查询。开发的系统既是对规模化养猪场通过桌面系统建立养殖档案的补足与完善，又是猪只散养户建立养殖电子档案的有效方案。此外，该系统为官方兽医提供了一种便捷的移动监管工具执行监管工作。研究进一步指出，随着TD-SCDMA技术的普及及通信资费下降，该系统在构建我国猪肉质量安全可追溯体系方面具有广阔的应用前景。 关键词：智能PDA；3G；生
3、猪；养殖档案；质量溯源 Development on mobile traceability system of feeding process and quality safety of pigs based on 3G technology Ben-hai Xiong， Qing-yao Luo， Liang Yang， Jia-yi Pan Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193Satte Key Laboratory of Animal Nutrition
4、， Chinese Feedstuff Database Information CenterAbstract：In view of existed not flexibility and low efficiency in estabilshing feeding file of large-scale farms or farmer farms of pigs，by adopting intelligent PDA or mobile phone as application platform, combining with .Net 2005 language and SQL Serve
5、r 2005 CE database as well as TD-SCDMA wireless wide band comunication linking Internet as data transmission method，this study suggested data criterions on feeding process information coleection of pigs，and developed a mobile PDA or phone system to track swine feeding process data, such as operators
6、 and main inputs, and to trace pork quality safety. The running of the system shows that it realized all kinds of data collecting and wireless submission including ear tag wearing and movements, immunity events, feeds and veterinary drugs used as well as casual inspecation data，and also achieved rem
7、ote data maintaining for pigs feeding files and deepness inquiry to pork quality.The system not only makes up a deficiency from table data recording system for feeding file setting of a large-scale swine farm, but also is a kind of effective solution for farmer farm to set up swine feeding files. Fu
8、rthermore, the system is a kind of mobile and convenient supervising tool to service official veterinaian to carry out their work. Finally, with the TD-SCDMA technology prevalence and comunication fee decrease, the system will take part in a important role in construting Chinese pork quality safety
9、traceability system.Key words：Intelligent PDA，the 3th generation，Live pigs，Feeding files，Quality traceability1 前言自从1986年英国发生疯牛病以来，疯牛病、高致病性禽流感等人畜共患病，苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精等滥用化学物质甚至激素等食品质量安全事件时有发生，食品安全问题引起了人们的广泛关注1。尤其是2011年3月15日通过央视曝光的双汇“瘦肉精”事件2，再一次凸显了食品安全问题的巨大隐患，表明如何通过技术手段对产品质量进行监管与追溯的重要性。早在本世纪初，一些发达国家和地区凭借在科技
10、、管理、环保等方面的优势，设置了技术法规、标准、合格评定程序等为主要内容的壁垒，对我国外贸出口，特别是畜产品出口设置了新的“门槛”。欧盟通过立法(EC)No 178/2002)规定，从2002年1月1日起，所有店内销售的产品必须具有可追溯标签，其必须包含出生国别、育肥国别、与牛肉关联的其他畜体的引用数码标识、屠宰国别以及屠宰厂标识、分割包装国别以及分割厂的批准号和是否是欧盟成员国生产等重要信息。加拿大最早于2001年在魁北克省，针对牛、羊和猪的个体识别、动物移动和源起地等信息开展了溯源架构体系的建设，并于2003年产生了第一版的农业食架构体系的建设，并于2003年产生了第一版的农业食品溯源的数
11、据标准即Can-Trance标准，其后依据EAN.UCC的物流信息标识与条码追溯系统，于2006年发布了第二版Can-Trance标准。该标准针对在加拿大境内的所有食品，但标准的执行不是强制的。在美国，在2002年执行的生物入侵行动框架下，凡是在美国销售的食品(本国的和进口的)必须在美国食物及药品管理局(FDA)登记。进口商和加工者有义务记录他们的中间供应商和买方的咨询至少两年，而且必须能复制这些记录接受FDA的调查。其后于2007年，FDA又宣布了食品保护计划(FPP)，其功能也是为了改善食品的安全，加强食品加工及流通过程中的可追溯性3,4,5。我国对动物产品质量的溯源体系首先源于农业部20
12、02年开始实施的动物免疫标识制度3，继2005年畜牧法出台后，农业部颁布了畜禽标识和养殖档案管理办法6，并从2006年7月1日开始实施。该办法主要针对家畜养殖环节的标识及养殖档案的建立提出了具体的规范。之后，中国国务院于2008年5月25日发布了生猪屠宰管理条件7，并于2008年8月1日开始实施。该条例主要为商务部门依法监管生猪的屠宰环节提供了法律依据，为老百姓提供放心肉提供法律保证。“3G”(3rd-generation)是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。其代表特征是提供高速数据业务，能将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。其中的一种标
13、准为 TD-SCDMA技术，是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TDSCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一员的8。3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，也考虑与已有第二代系统的良好兼容性。3G在理论上的数据传输速率可达2Mbps以上， 但2G最多达到100kbps。利用无线3G通讯网络数据传输性能及与国际互联网系统的融合特点，为拓展生猪及其产品生产的安全监管与跟踪及质量的溯源无疑提供了新的技术手段。本研究试图利用3G通讯技术及PDA或手机智能系统，建立生猪养殖环节主要投入品的移动数据采集及传输系统，以及面向政府监管与溯源查询的移动终端，
14、为全面探索我国不同生猪饲养模式及网络通讯环境下的跟踪及溯源解决方案提供技术贮备。2 材料与方法2.1 研究对象本研究以生猪规模化养殖场或散养户为研究模型，以生猪个体及终端产品为研究对象，研究生猪养殖环节数据采集及终端产品的溯源查询的实现方案。2.2 猪只个体编码与耳标依据农业部“管理办法”规定，猪只必须取得惟一的标识编码，标识编码由15位数字组成，其中，第一位数字代表家畜的类别，如1代表猪。接着的6位数字代表养殖场或散养户所在县市区域的行政区划代码且服从 GB T2260-19999；从第815位共8位代表在同一行政区域内同一畜种如猪种的出栏顺序号。2.3 生猪养殖环节的数据标准在养殖环节，需
15、要采集的信息包括责任主体信息即养殖场或养殖户基本信息、生猪个体标识信息、免疫信息、主要投入品如饲料及兽药的使用信息，以及由执法机构实施监督与检测的数据信息，如对瘦肉精等违禁物质的检测结果等。限于篇幅，本文仅列出责任主体（表1）、生猪个体标识（表2）、疫苗使用（表3）及监督检测的数据标准（表4）。依据提出的数据标准，为开发养殖环节的移动数据采集提供规范。表1 养殖场基本信息 Tab 1 base data for farm属性名称属性命名类型长度空否？畜主编码FARM_ID字符串20否畜主FARM _NAME字符串50场类型FARM _TYPE字符串10经营地址FARM_ADDR字符串100法人
16、代表LEGAL_PERSON字符串20备案日期RECORD_DATE日期型8通讯地址ADDR字符串100邮政编码POSTAL_CODE字符串6联系电话TEL字符串20传真FAX字符串20表2 生猪个体信息 Tab.2 Individual data for swine属性名称属性命名类型长度空否？畜主FARM_NAME字符串50否畜种BREED_TYPE字符串20否生产圈号PEN_No数值型10用途PURPOSE字符串10耳标数EAG_No数值型2所属县市REGION字符串40否生猪耳标PIG_ID字符串15购入日期BUY_DATE日期型8备注NOTE字符串50表3 疫苗使用信息 Tab. 3
17、 Data of vaccine used属性名称属性命名类型长度空否?生猪耳标PIG_ID字符串15否疫苗名称VACCINE_NAME字符串50否疫苗来源VACCINE _SOURCE字符串50疫苗批号VACCINE_BATCH字符串50免疫方法IMMUN_METHOD字符串50免疫时间IMMUN_DATE日期型8免疫时间IMMUN_DATE日期型8免疫人员IMMUN_PERSON字符串10备注NOTE字符串50表4 监督监测信息 Tab.4 data of supervise and test属性名称属性命名类型长度空否?生猪耳标PIG_ID字符串15否检验编码CHECH_ID字符串20检
18、验项目CHECH_ITEM字符串30否检验方法CHECH_METHOD字符串20检验结果CHECH_RESULT字符串10否检验日期CHECK_DATE日期20检验单位CHECK_UNIT字符串50检验人员CHECH_PERSON字符串20备注NOTE字符串502.4 移动数据记录系统的开发环境系统开发平台采用Microsoft Visual Studio开发环境，利用windows mobile 6.0 professional SDK开发包，使用的数据库为SQL mobile 2005, 开发语言Visual C#, 开发的系统向PDA或智能手机的同步采用Microsoft ActiveS
19、ync 4.5模块技术进行10,11。PDA或智能手机上需插入3G通讯SIM卡，通讯技术采用TD-SCDMA技术，将通过PDA或者智能手机采集的数据与熊本海等(2009)12构建的天津猪肉质量溯源中央数据库互联，或者通过3G远程查阅或编辑已经上传的数据。2.5 系统开发技术路线如图1所示，系统的功能模块包括登录系统的“用户管理”、解决不同用户处理不同数据的权限；“养殖档案”模块包括对不同类型数据的采集与远程传输，“监督检测”是针对官方监督机构对出栏猪只进行激素类、磺胺类药物及重金属残留等抽检结果数据的提交模块，便于政府部门了解抽检结果；“溯源查询”模块是为政府监管部门和消费者提供不同层级查询服
20、务的。3 结果与分析 根据（2.1）(2.5)提出的系统设计的生猪个体编码规范、数据采集标准、开发的硬件级软件环境，以及总体的功能设计技术路线等，开发完成了基于智能PDA或智能手机的“生猪养殖档案移动建立及溯源数据查询终端系统”。主要介绍的实施效果如下：3.1 对生猪个体的标识与数据采集图2所示为“耳标佩带”模块的运行界面，15位耳标标识号既可以手工录入，也可以通过PDA上佩带的摄像头扫描耳标，批次读取。考虑PDA闪存容量，最大读取或输入的耳标号数为20个。录入的数据既可以 txt文件保存在本机或 IC上留作后续处理，如转存在桌面计算机系统再有线上传数据，也可以直接通过 GPRS(2G)或TD
21、-SCDMA(3G)网络上述数据直接到远程天津猪肉质量中央溯源数据库中。图3所示生猪的免疫事件处理模型，在输入或者扫面生猪的耳标号后，输入生猪的免疫信息。其中采用的疫苗的相关信息已经储存在系统的辅助数据表中，录入信息时通过选用就可以了，以减少录入文字的繁琐。录入的数据一般直接上传到远程中央数据库。web查询PDA生猪养殖档案建立及质量溯源查询系统养殖场信息养殖投入品信息屠宰检疫信息流通销售信息相关法律法规监督检测饲料使用事件兽药使用事件化学药品残留养殖档案养殖场基本信息耳标佩带免疫事件用户管理用户权限设置用户管理天津市猪肉质量溯源中央数据库溯源查询Internet磺胺类残留重金属残留TD-SC
22、DMA图 1 生猪养殖环节移动数据采集及终端产品质量溯源查询系统结构设计Fig.1 Function structure of embed system on pigs feeding process data collecting and its final products quality inquir图2 生猪耳标佩带、数据采集与提交 Fig. 2 Eag wearing , data collecting and submission for pigs 3.2 对生猪个体免疫事件数据的采集图3 生猪免疫事件的数据采集Fig.3 immunity events and data coll
23、ecting for pigs 3.3 对执法机构抽检数据额采集与传输对出栏生猪体内有害有毒物质残留的抽检是保证猪肉质量安全的重要环节。一般地，由各级动物防疫监督部门派出人员负责对生猪、屠宰及流通环节的抽检。目前主要抽检的项目包括瘦肉精类、磺胺类激素或药物的残留。进入图4的数据采集画面，必须是经过用户权限验证的用户，才能进入数据的采集与传输。在先输入猪只耳标(1个或一批)号后，才出现图右边的检验结果录入界面。需要指明的是，抽检时间不让使用者录入，而是在“保存”即提交数据时，将PDA或手机的系统时间一并传输到远程数据库中，防止人为修改时间。图4 对生猪的抽检数据的采集与传输Fig.4 Casua
24、l inspectation data collecting and submission for pigs3.4 对终端猪肉产品的移动溯源查询如图5所示，通过运行在PDA上的溯源查询模块，输入包装产品上的2位溯源码（“37052301200912300002”）后得到的查询结果。因为采用3G通讯技术，系统查询的结果画面中设计了必要的图片的传输，如销售场景、官方监督结构责任人员的图像等。更详细的内容包括各种投入品的使用情况等信息。图5 移动3G系统溯源查询结果的输出Fig. 5 Output of traceability inquiry results based on 3G system
25、4 讨论我国是养猪业大国，2009年出栏的猪只数量达6.4亿头，猪肉产量达4889万吨，均居世界第一位13。但生猪的养殖模式在相当一段时期内，规模化饲养与农户散养模型并存。如何建立起有效的、从生猪生产到消费者餐桌的猪肉质量安全溯源体系虽任务艰巨，但对保障消费者权益及维护社会共享安全责任重大。因此，探索不同模式的猪肉生产的跟踪及追溯的技术解决方案，适合在不同的场合下应未雨绸缪。一般情况下，建立规模化养猪场的养殖电子档案，因猪只数量大，养殖管理规范，此外，企业也有较好的内部信息化管理的软、硬件条件，可以采用桌面计算机数据记录及基于Internet的数据传输系统，采样养殖过程数据，并在猪只出栏时通过
26、Internet传输数据，对于批量处理数据已经得以实施12。尽管如此，如能能在场区内有GPRS或者3G通信信号，配合本研究开发的移动数据采集平台，可由养殖场授权的技术员或者片区的官方兽医采集部分数据、或者对已经上传的数据进行远程查看与维护，尤其是录入在栏或出栏猪只的抽检检测结果信息，是一种必须的补充手段，可以对养殖场录入信息是否属实进行移动监管。事实上，目前已经开展的规模化养殖场的养殖档案建立工作，主要由场内人员录入，然后由片区的官方兽医监管。该系统则是为具有权限的监管员提供了一种移动监管手段。其次，对于农户散养模式，建立基于桌面计算机数据采集与网络传输的条件不切实际，本研究提供的移动解决方案
27、，进一步完善并兼用了作者2009年基于GPRS技术的解决方案14，对于具有一定素质的养殖户，经过适当的培训，并配合官方兽医的职责，也是可以为散散养户在远程服务器上建立其相应的养殖档案。显然，通过本系统建立的电子养殖档案与基于桌面计算机系统建立的养殖档案要简单些，不具备前者具有对饲料添加剂和兽药的休药期的预警功能等。但是，从满足一般消费者的溯源诉求是可行的。在对终端产品的质量安全溯源方面，基于3G技术的溯源查询显示出明显的优势，与熊本海等（2009）开发的基于GPRS技术的溯源查询系统比较，本系统在查询结果界面上考虑溯源相关图像的查询与输出（图4），目前虽然只是尝试返回监督人员及销售场景的图片，
28、但是随着今后在各个节点的监督检验电子票证的实施，也可以通过3G技术，直接查阅有关环节上传的电子票证，甚至对违禁药品是否使用的官方检验结果的电子票证等，满足高端用户对深度溯源的需求。显然，这些必须是在3G覆盖的场合下实现。随着3G技术的快速发展，覆盖面不断增大，资费逐渐下调，为通过3G技术的移动溯源查询的应用带来广阔的空间。5 结论对生猪及其产品生产的全过程的跟踪与追溯是目前乃至今后相当长时间内各级政府和广大百姓关注的焦点问题，是检验各级政府执政为民的能力问题。本研究表明，采用智能PDA或手机、3G无线宽带通信网络技术及与Internet的融合技术等，提出了我国生猪养殖过程中养殖过程信息，包括经
29、营者及猪只标识信息、主要投入品信息的移动采集与传输的解决方案，以及基于3G技术的溯源数据图文并茂的移动查询终端。应用开发的系统通过在天津市猪肉质量溯源网络平台中的具体实施，完全达到系统设计的目标：对规模化养殖场的养殖电子档案的建立是一个补充，对散养户不失为完整的解决方案，并可满足高端用户的溯源查询。随着TD-SCDMA网络的覆盖面的迅速扩大及资费的下降，基于3G技术的对养殖过程的数据跟踪，以及产品质量的溯源将具有更为广阔的应用前景。参考文献1 陆昌华，王长江，胡肄农. 动物及其产品标识技术与可追溯管理. 中国农业科学技术出版社.2007.4647Lu Changhua, Wang Changj
30、iang, Hu Yinong. Animals and their products identification technologies as well as traceability management.(in Chinese)2 CCTV.315 Special Act:Pork with lean meat powder inflow Shuang Hui food company:3 http:/www.foodsafetynetwork.ca/aspx/public/publication_detail.aspx?id=80:food Traceability.4 U.S.
31、Food and Drug Administration. (2008). FDA Food Protection Plan six-month summary.Retrieved from http:/www.fda.gov/oc/initiatives/advance/food/progressreport.html For updated link5 United States Department of Agriculture(USDA)， Marketing and Regulatory Programs Animal and Plant Health Inspection Serv
32、ice. National Animal Identification System (NAIS)- Technical Supplement to Draft Program Standards. July 26, 2005.http:/animalid.aphis.usda.gov/nais/6 中华人民共和国农业部第67号令.畜禽标识及养殖档案管理办法. ,June 26,2006.No. 67th Order of the Ministry of Agriculture, the Peoples republic of China. Management regulation on a
33、nimal identification and breeding document files construction.June 26, 2006. 7 中华人民共和国国务院令第525号.生猪屠宰管理条例.2008. No. 525 order of the state council, the peoples Republic of China. Management rules of slaughter of alive pigs8 范庭珲.2004.宽带无线通讯技术的发展研究.中国高新技术企业.(5),63-67. Fan Tinghui.2004.Developmental Res
34、earch of broad-band wireless communication technology. China High-tech. Enterprises.(5),63-67. 9中国统计局. 中华人民共和国行政区划代码. 11,31,2006. National Bureau of Statistics of China. Code of administrative divisions of the Peoples Republic of China.10 傅曦，齐宁，徐俊. Windows Mobile 手机应用开发M.2005. Fu Xi, Qi ning, Xu Jun
35、. Mobile Phone Application Development On Windows MobileM.2008. 11 栾昌海 , 王盟. 基于GPRS的嵌入式Internet设计研究J.微计算机信息.2006.(22)17,94-96. Luan Chaohai, Wang Meng.Study of embed Inteenet system on GPRS technology.Micro-computer Information.2006.(22)17,94-96.12 熊本海，傅润亭，林兆辉.生猪及其产品从农场到餐桌质量溯源解决方案-以天津为例.中国农业科学.2009,
36、42(1):230-237.2009.01.20. Xiong Benhai., Fu Runting, Lin Zhaohui., 2009a, A solution on pork quality traceability from farn to dinner table in Tianjin city ,China, 42(1):230237.13 高鸿宾.中国畜牧业年鉴M.中国农业出版社,2008.Gao Hongbin. Chinas Livestock Industry YearbookM.China Agriculture Press, 2008.14 熊本海，傅润亭，林兆辉.
37、2009.散养模式下猪只个体标识及溯源体系的建立.农业工程学报.25(3):98-102. Xiong Benhai., Fu Runting., Lin Zhaohui, 2009b, Construction of swine individual identification and traceability system, Transactions of the Chinese Society of agricultural engineering ,25(3): 98102.Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journali
38、st and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of th
39、e worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was
40、 heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one:
41、a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from
42、96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was cr
43、eated for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it d
44、id not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustr
45、ophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission ab
46、orted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the
