猪的“身份”——物联网追溯动物疫病

《计算机世界》第4期封面报道：猪的“身份”——物联网追溯动物疫病 

       猪的“身份”从何谈起？虽然，对猪来说，它的身份并不重要，但对于人来说，特别是在食品安全问题日益严重的今天，追溯需求已经逐渐成为刚性需求。

      “民以食为天，食以安为重”，猪流感、蓝耳病、猪瘟??要把危险源阻断在餐桌前，就必须从猪的出生开始记录，“身份猪”已经成为“安全肉”的前提。

       “身份猪”的耳标

        二维影像耳标记录了动物从出生到被屠宰这段时期的信息，后续再跟食品流通环节的可追溯系统相衔接，就做到了从老百姓餐桌到养殖场的全程可追溯。

        近日，记者在北京市平谷区绿都种猪育种有限公司见到了这样一群有“身份证”的猪。

       养猪场里，每头猪的耳朵上都有一枚圆形的塑料标签，这个标签从猪出生起就被固定在耳朵上。每枚标签对应着一个惟一的二维码，记录着这只猪的出生地、免疫注射、检疫、运输等信息。在饲养环节，每次强制免疫信息如口蹄疫、蓝耳病、猪瘟等都会被记录下来，传输到中央数据库。当猪进入屠宰场时，工作人员扫描二维码耳标，查看其防疫信息和检疫信息，然后按程序实施屠宰检疫，并登记、保存摘除的二维码耳标。至此，这枚二维码标签就完成了它的使命。

       平谷区动物疫病预防控制中心主任张文喜告诉记者：“为了落实全国动物标识及疫病可追溯体系，我们按照北京市统一部署设立了PDA系统管理员，专门负责溯源系统的维护和识读设备的申购、管理和发放工作；耳标管理员负责二维码耳标的网上订购、签收和发放工作；还建立了区级溯源师资队伍负责全区溯源工作的培训和指导。”

      记者还从北京市畜牧兽医总站了解到，识读器和IC卡还被发放到县、乡两级兽医人员，以确保基层防检疫人员人手一台，同时，重点地区的村级防疫员、规模养殖场也配发了识读器，便携式打印机主要配发到产地检疫报检点（乡镇站）、固定式打印机则配发到屠宰厂。

      除了猪以外，牛和羊也都戴上了耳标，二维码成为动物终生的惟一标识，这是物联网在动物溯源中的切实应用，耳标变成了牲畜随身携带的“身份证”。截至2010年11月，系统共收到溯源业务数据4.3万次，涉及牲畜166.5万头/（只），其中平谷区溯源业务的数据占了很大的比例。

       当然，这仅仅是全国动物标识及疫病可追溯体系（简称“追溯体系”）的一个微缩样本。农业部从2006年开始，就将北京市列为全国动物标识及疫病可追溯体系建设试点省市。据了解，北京市从2006年到2010年11月底，共采购耳标1000.7万枚。 
 

二维码耳标和识读器。 

       网络覆盖全国省市县

       我国养殖规模以农村散养户为主，分布广，数量大，溯源体系要真正产生效果，就必须具有大局观，全国一盘棋。

       中国幅员辽阔，农村市场更是分散，猪、牛、羊等牲畜往往在多个省市间流动，例如内蒙的羊，就可能被运到全国各地，在北京市场上的内蒙羊，由于没有耳标，无法追溯到它的出生、免疫等信息。因此，溯源体系要真正产生效果，就必须全面布局。

       中国动物疫病预防控制中心信息处处长朱长光告诉记者：“以北京为代表，包括上海、重庆、四川在内的四个省、直辖市经过4年的试点应用，取得了宝贵的实践经验，动物标识及疫病溯源体系将在全国建立并广泛开展。目前体系网络覆盖全国所有省、市、县，涵盖32个省级机构、472个地市级机构、3941个县级机构，注册使用单位已达40523个（包括乡镇机构）。”

       2006年，全国动物标识及疫病可追溯体系由发改委正式立项，投资1819万元建立中央数据库。此外，基础设施如识读器和辅助设备由国家财政出钱购买，耳标的购买由地方财政出钱。追溯体系全面铺开后，平均每年每个省的耳标投入将达到1500万?2000万元。

      据朱长光介绍，目前，二维码耳标根据牲畜种类的不同，价钱也不一样。其中猪标的价格是1角钱左右、羊标3角钱、牛标4角钱。价格的差异跟材料相关，大小不同使用的材质也不一样，猪标小，可以用聚乙烯材料，牛标和羊标大，而且要允许折弯，所以得用聚氨酯材料，成本较高。

      据了解，动物标识及疫病的可追溯主要通过动物标识申购与发放管理、动物生命周期全程监管、动物产品质量安全追溯这三个方面的管理流程来实现。三大系统既紧密衔接，又相互独立，构成从耳标生产、配发，到动物饲养、流通，再到动物屠宰、动物产品销售全程监管追溯体系。

      畜禽标识申购与发放管理通过耳标申请、耳标审核、耳标审批、编码生成、下达编码、耳标生产、耳标签收和耳标发放等程序，实现耳标编码的统一生成和耳标生产、收发、使用的全程监控；动物生命周期全程监管流程是在动物饲养、运输、屠宰的全部生命周期中，利用移动智能识读器采集并传输规定数据信息到中央数据库，实现对防疫、检疫、监督工作和动物运转轨迹的实时监控；动物产品质量安全追溯流程通过对屠宰动物的耳标注销和条码转换，并对动物产品进行标识，实现对动物产品的全程可追溯。

      我国养殖情况复杂，规模养殖只占40%，60%的饲养来自农村散养户，因此，以乡、村为单位的“最后一公里”的可达性不容忽视。据了解，兽医行业分三类——行政体系、疫控机构、监督机构，三个机构的工作性质不同，行政部门和监督机构延伸到县级，而疫控机构则延伸到乡、行政村、自然村。按规定，散养动物的免疫、二维码耳标佩戴将由辖区乡镇畜牧兽医站及村防疫员具体实施。只有直接面对个体养殖者，才能更好地保证溯源系统的深度延展。

      技术保障全程追踪

      在研发过程中，以二维码影像识读为代表的技术打破了国际企业的价格垄断，保障了追溯体系的可靠运行。

      动物防疫标识溯源系统应用到了二维码溯源标识、移动智能识读器、电子票据打印设备、中央数据库及数据分析软件等先进手段。系统以动物标识编码为数据轴心，将牲畜从出生到屠宰历经的防疫、检疫、监督工作贯穿起来，利用Internet和GPRS网络把生产管理和执法监督数据汇总到数据中心，建立从动物出生到动物产品销售各环节一体化全程追踪监管的管理系统。

      动物标识是追溯体系建设的基本信息载体，所采用的主要是二维码动物标识，藉以建立全国统一、惟一的动物个体编码体系。标识由二维码和编码两个部分组成，二维码耳标具有低成本、易识读、耐磨损等优势。二维码采用加密技术的行业专用码，还具有防伪防篡改功能；编码由动物种类＋区划编码＋标识顺序号组成，共15位数字。由于二维码识读技术应用涉及知识产权，当时全球掌握条码识读知识产权的7家企业又对二维码识读使用形成了价格垄断。为突破此瓶颈，中国动物疫病预防控制中心牵头，指导有关单位自主研发了二维码影像识读技术。
 
      “中国动物疫病预防控制中心主要职责是承担全国动物疫情分析和处理、动物标识及疫病可追溯体系建设、重大动物疫病防控等事物。”朱长光告诉记者，为了保障追溯体系的可靠运行，必须完善后台支撑系统。

       我国基层兽医工作环境复杂、野外作业居多，因此，中国动物疫病预防控制中心还组织了电脑、芯片、影像识读等各方面专家反复论证和设计修改，并与有关厂家进行研发合作，最终突破了相关技术难点，成功研制出集耳标二维码影像识读、无线传输、可嵌入应用、手写触摸屏、IC卡识读、串口连接打印机等6项功能于一体的便携式移动智能识读器。

       在数据存储方面，全国一年的畜禽标识（猪、牛、羊）数据存储量就可达到1500GB，养殖、防疫、检疫、监督等工作信息全部入库后，一年的数据存储量将高达8000GB以上，采用分布式数据存储结构，开发并建立逻辑目录检索服务的海量中央数据库，能够实现在海量数据存储中瞬间锁定数据源，快速查询牲畜标识号码等数据的目的。

       此外，对进入流通的牲畜进行检疫并开据检疫证明是动物防疫工作的一个重要环节。为改进传统纸质手写检疫证明存在的易伪造等弊端，提高检疫工作的现代化水平，中国动物疫病预防控制中心还组织开发出网络检疫出证系统。

        为顺利推进动物标识及疫病可追溯体系建设，今年8月，全国还开展了牲畜二维码耳标质量抽检，包括耳标厚度、大小、重量、颜色等外观检测，耳标结合力、耳标头拉升断裂力等强度指标检测，以及耳标字迹附着力、磨砂试验等激光刻痕深度检测。

工作人员正在用识读器识读猪耳上的耳标。

       10亿耳标 RFID迎考

       无线射频技术比二维码有着更广阔的应用前景，突破关键技术，追溯体系才能够得以深入应用，中国物联网也才能真正起步快跑。

       二维码畜禽标识的特点是密度高、容量大、成本低。不过，中国动物疫病预防控制中心的下一步打算是，提高信息新技术手段的利用，引用RFID无线射频标识技术逐步替代现有的二维码影像标识，以提高动物标识识读的便利性；用5年左右时间，逐步建立既适合我国国情又与国际通行做法接轨的动物标识及疫病可追溯体系。

       实际上，可追溯体系堪称目前全国物联网最切实的应用之一，今年，全国产地检疫动物83.2亿头/只，屠宰检疫动物43.4亿头/只，全国已经累计发放牲畜耳标18.49亿枚，耳标佩戴率接近70%。 

       朱长光介绍说，全国每年出生6亿多头猪、3亿多只羊、7000万?8000万头牛，全年新增的耳标需求就有近10亿，应用前景很广阔。几年前，由于RFID成本太高，进口一枚芯片将近3元，加上制造成本，一枚猪标要20多元，财政承担不起，因此退而求其次，采用了二维码影像，使耳标成本降低到一枚1角钱左右。

      二维码虽然成本低，弊端却也不可忽视。朱长光分析说，首先，二维码是光学读取，受光线影响大，需要在太阳光线不足或光线过强时用正补光或负补光，非常麻烦；其次，二维码受距离影响，只能识别15?20厘米以内的距离，对于牲畜来说这是个难以克服的缺陷，毕竟，揪着猪耳朵进行识别难度太大；第三是读取时间问题，二维码要求静止2秒钟进行读取，这对固定物体很容易，可是对于牲畜来说，就很难做到；第四，二维码读取还要求试读设备和耳标之间的角度要垂直，不能倾斜太多；第五就是磨损问题，牲畜的耳标被污染或磨损是常有的事情，会造成信息无法读取。

       这些问题如果要逐一解决，会极大地增加成本，例如现在一台识读器的售价在1700?1800元，如果要延长到读取50厘米的距离，识读器的成本会增加数倍。如果采用RFID作为耳标，这些问题都可以得到很好的解决。超高频芯片可以很轻易地实现50厘米到1米的识读，这个距离是畜牧行业应用的最佳距离。近年来，RFID的发展使其成本下降了许多，以一枚霍尼韦尔的超高频耳标为例，大概成本在10美分左右，封装后可以控制在一元以内。

       超高频虽然在成本、读取距离等方面都可以达到要求，但是在封装过程中却遇到一个难解的问题：注塑工艺要求严格，280度的高温容易使芯片受损，会造成读取不稳定，虽然在别的行业，可以直接把芯片镶嵌到卡中，不用经过注塑过程。但是在牲畜行业，存在许多特殊的应用场景，比如在黑龙江，冬天温度低至零下40度，塑料发脆，容易开焊；此外，牲畜间喜欢互相撕咬，很容易将耳标咬成两半，因此，芯片必须要进行一次成型的注塑。但目前，传统制造工艺还不能解决这一问题，朱长光感叹说：“我们目前正在组织技术攻关，希望本土厂商能够提供好的解决方案，否则，如果采用了国外的技术，又将是一笔昂贵的专利费。我们的刚性需求摆在这里，物联网的进步源自应用的推动，希望我们这样的行业需求能够让中国物联网真正起步快跑！”

      评论

      RFID实现广泛应用仍需闯两关

      ■ 深圳市远望谷信息技术股份有限公司市场总监 钟书华

      物联网的产业链可分为三大部分——感知层、传输层、应用层。作为新兴的识别技术，RFID在感知层的应用前景最为广阔。

      自动识别技术包括条码、射频识别和生物特征识别三大块。在建立以RFID标识为信息载体的全国动物疫病可追溯体系过程中，下一步要重点攻克的难题主要有两方面：一是标准的制订，主要是以RFID技术为基础的标准制订，以便下一步大规模推广应用；二是RFID产品在应用中的适应性，如耳标封装的一次性注塑，耳标封装材料的柔软度和韧性、对高低温的适应性等。

      目前，国内厂商与国外厂商的差距主要体现在技术含量最高的芯片设计、制造与封测层面。虽然国内厂商也具备了提供射频识别系统中标签芯片与读写器芯片的能力，但同等技术水准的芯片在时间上比国外先进水平要晚两年左右。芯片方面也与国内集成电路整体发展水平与国际先进水平之间的差距密切相关。国内在掌握芯片核心技术单元、即芯片IP核方面明显投入与储备不足，在集成电路制造与后封测方面与国外先进技术之间还存在着不小的差距。 

      耳标的申购与发放流程

      申请

      县级管理机构根据本辖区耳标需求数量，通过网上申请该数量的耳标。申请以任务作为单位，申请任务畜种由用户指定。

      审核 

      市级耳标管理机构查看并对县级机构的耳标申请任务进行审核，审核意见作为上级耳标管理机构审批耳标的参考意见。

      审批 

      省级（自治区、直辖市）耳标管理机构对提交的耳标申请进行审批，审批时指定耳标生产厂商。如果审批通过，由中央管理机构生成耳标的序列号码。

      生成与下载

      中央耳标管理机构定期查看耳标申请和审批情况，通过系统生成耳标编码和二维码数据。同时设定耳标下载的权限和参数，使耳标厂商可以从中央服务器下载耳标数据。

       生产

       耳标生产企业定期上网查看耳标序号生成情况，下载已允许生产的耳标序列号。待生产完工后，企业通过网络上传数据确认耳标已生产完毕。

       发货

       生产完毕后，生产企业将合格的耳标通过物流网络发货到地区或县级管理机构，同时通过移动智能识读器将发货信息传至中央服务器。

       签收

       县级管理机构收到耳标后，以任务为单位，核对耳标包装箱信息，如果信息无误，通过网上或移动智能识读设备签收耳标。

       发放

       乡镇或县级机构耳标管理员通过网上或移动设备向防疫员发放耳标，将领用信息传至中央服务器。防疫员领用耳标后，可以完成为畜禽佩戴耳标和其它的防疫工作。