基于物联网技术的生猪屠宰自动化监管系统

何玲+陈长喜

摘要：生猪屠宰的监管是保障猪肉质量安全的最后屏障，为提高监管效率、降低人为因素、增强监管透明度、应基层监管部门的迫切渴望，研究开发一种生猪屠宰自动化监管系统。本研究详细分析了生猪屠宰监管的实际需求，针对需求提出了自动化监管的解决方案；从角色划分角度，详细论述了系统的功能结构；阐述了生猪屠宰监管的自动化流程，这是系统研究的重点。系统具有监管自动化和过程可追溯两大特点，该系统的开发探索了物联网技术在生猪屠宰监管领域的应用，改善了现有监管手段，提高了监管水平。

关键词：生猪屠宰；自动化监管；物联网；可追溯

中图分类号： TP311.52

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0390-04

中国是世界上最大的猪肉生产国和消费国，生猪出栏数占全球生猪出栏总量的50%[1]，猪肉是广大群众餐桌上主要的肉类食品，占全部肉类食品的70%[2]。因此，猪肉质量安全与人们群众生活息息相关，不容忽视。抓住监管环节不放松，是保障猪肉安全的最有效手段，相关农业监管部门也为加强监管力度而不断努力。生猪屠宰是猪肉进入市场前的最后环节，把好这最后一道关，可以杜绝各种问题猪肉流入市场。当前政府对屠宰场的监管方式主要是人工监督、抽检的方式。监管手段单一，检测技术落后，信息化水平偏低[3]，不能全面系统监管各个屠宰场（点）。相关部门也认识到生猪屠宰监管的重要性，但是研究内容多数停留在健全制度、落实责任等政策层面，从技术层面研究此问题的还不多见。现今蓬勃发展的物联网技术能够提供更高效监管技术手段，只有健全的法规制度结合高效的监管手段才能将猪肉安全的风险降到最低。应天津市西青区动物卫生监督所的实际需求，结合上级主管部门和消费者的信息应用需求，开发了本系统。系统以生猪屠宰自动化监管为核心功能，附带相关信息管理、数据分析、预警、追溯功能。

1 调研生猪屠宰的监管需求

生猪从进入屠宰场直到出场售卖，中间要经过多个环节，各环节的监管任务说明如下。

1.1 生猪进场环节

核查生猪的一系列身份证明，确保生猪来源可靠。包括产地检疫证明、动物质量安全检测合格证明、生猪贩运人备案信息[4]。

1.2 生猪待宰环节

生猪在待宰圈中要待宰观察12 h以上，驻场兽医在宰前2 h对猪进行宰前检疫，出具《宰前检疫合格证》，以证明可屠宰[5]。检出病死猪将进行无害化处理。

1.3 生猪屠宰环节

生猪屠宰过程中需要进行多方面检测，也叫屠宰同步检疫。这些检测包括头踢检测、体表检测、内脏检测、胴体检测、三腺（肾上腺、甲状腺、病变淋巴结）是否摘除、肉品品质检测、瘦肉精及违禁药品检测[6]。

1.4 无害化处理环节

无害化处理主要包含病死猪的无害化处理和生猪屠宰产生废弃物的无害化处理。如果屠宰废弃物（主要是生猪三腺）的无害化处理监管不到位，废弃物流入不法商贩手中，是炼制地沟油的主要原料[7]，危害严重。

1.5 加标出证环节

在上述监管控制下，生产出的合格生猪要进行猪体灼印并打印出场合格证明，表示该猪可以售卖。

2 系统功能与流程设计

通过上述监管环节的分析，可以看出监管人员工作量繁重。一般情况下，一个驻场监管员要同时负责几个小型屠宰场（点），导致驻场监管流于形式。开发自动化监管系统就是要将一系列的核查、判定、把关工作交给计算机完成，不仅节省了监管人力，也避免了徇私等人为因素的干扰。

2.1 系统核心功能

自动化监管系统的核心功能包括以下内容。

2.1.1 登记生猪信息，自动核查生猪来源 生猪贩运人是猪供销链上的一个参与者，其信息要备案到系统。当生猪进入屠宰场，系统首先要求录入该批猪生猪贩运人、产地检疫证明、动物质量安全检测合格证明、畜禽质量安全检测合格证明，并留证明扫描件备查。系统根据备案信息自动核查生猪贩运人是否有效，各种证明是否齐全。

2.1.2 自动传输、判断各项检测结果

2.1.2.1 3次测量生猪体质量 判断生猪是否注水。第1次：生猪进入待宰圈，要经过一个狭窄通道（确保仅1头猪通过），通道中设立电子地称装置，每头猪通过时记录其体质量和进入待宰圈时间，并自动传输给系统。第2次：生猪屠宰首先要挂猪到生产线，在生产线上设立电子挂称装置，记录生猪宰前体质量和屠宰时间，自动传输给系统；2次记录时间，即可由系统判断，待宰时间是否满足6 h。第3次：生猪屠宰完成即将进入冷库排酸时，利用电子挂称测量宰后体质量。3次称量体质量，得到体质量差值，参照预设规范值，即可判断该猪是否注水。

2.1.2.2 内脏轮廓识别 判断生猪是否注水。在屠宰车间安装摄像装置，自动抓拍生猪开膛时内脏图像，利用图像识别技术判断内脏是否膨大异常，光泽度异常，从而判定生猪是否注水。

2.1.2.3 尿样检测 判断是否使用瘦肉精等违禁药物。系统采用胶体金方法进行瘦肉精检测，检测仪器配有数据传输接口，直接将检测结果传输到系统。

2.1.2.4 屠宰环节的其他检测项目由人工识别 通过按钮装置将检测结果（按下按钮表示不合格）从检验室即时传入系统，不得随意更改。

2.1.3 无害化处理的自动监管 病害猪处理的自动监管。生猪屠宰的检疫包括宰前检疫和屠宰同步检疫，检疫环节发现病死猪，驻场监管员向系统录入发现病死猪的耳标编号、猪异常情况、疾病名称、处理方式、处理人、监管人。该记录要上报政府监管部门，不仅用作无害化处理的监督，也作为生猪疫情预警的基础数据。

屠宰废弃物处理的自动监管。屠宰中产生的有害废弃物主要指生猪三腺。在生猪屠宰流水线上，屠宰员工割下猪腺体、淋巴，抛弃在废弃物传送带的托盘上，自动传送到无害化处理间，屠宰结束后对全部废弃物称重，称得质量传入系统，与系统按照屠宰数量预估的质量对比，如果不在合理范围内，记录告警信息。

2.1.4 自动打印合格证明 生猪屠宰完毕，即将出场，系统首先核查各项检测是否合格，如合格系统自动打印该猪合格证，否则该猪无法获得出场合格证。

2.1.5 登记责任人信息，方便追溯 生猪进场、待宰、屠宰、检验、复检、入库排酸、无害化处理、售卖各环节都有相应操作员工和驻场监管员，为落实责任，实现追溯机制，责任人信息也要录入系统。

2.2 核心功能的实现流程

屠宰监管的自动化是本系统的核心功能。由于生猪屠宰是流水作业，自动监管功能必须依照生猪屠宰的流程设计，本系统的重点和难点就在于设计一套合理监管流程，通过电子设备将监管数据采集到计算机。自动化监管的流程见图1。

2.3 系统辅助功能

为了配合实现上述核心功能，并使系统更好地服务于消费者、屠宰企业及各级政府监管部门，也为了更深入地挖掘、利用系统采集来的数据，系统提供了其他相关功能。

2.3.1 为消费者提供追溯功能 系统记录了每头生猪的各个经手人信息，从生猪养殖人、生猪贩运人、运输车辆、屠宰场、检疫人、直到猪肉商贩。屠宰场内各生产环节的数据是最详实的，包括生猪进场时间、宰杀时间、入库（排酸）时间、出库时间、进场体质量、宰前体质量、宰后体质量、售卖体质量、屠宰员工、检测员工、监管员、各项检查结果、各项检疫检验证明、出场合格证明等都有据可查。每头生猪出场时，系统为其打印一个唯一的二维码标签。扫描该二维码，可以获得该头生猪的上述信息[8]。虽然购买生猪的一般是猪肉商贩，而不是终端消费者，但此标签可以通过张贴在零售点、或印刷到猪肉产品包装等方式传播给终端消费者。由于二维码信息中有日期信息，每张二维码标签都不是长期有效的，因此造假、仿印是毫无意义的。

2.3.2 为屠宰场提供生猪采购、销售客户信息管理功能 系统记录了天津市所有生猪贩运人信息，养殖场信息以及猪肉商贩信息。根据屠宰场的权限设置，其管理员可以查看到与自己有往来关系的生猪供、销环节的客户信息。系统还提供了这些客户的生猪供、销数量统计功能，方便企业进行客户关系管理。

2.3.3 为监管部门提供全面的信息备案与核查功能 （1）以生猪屠宰环节为中心，系统备案了所有与之关联的前序、后序的参与者。具体包括生猪养殖场（户）、生猪贩运人、运输车辆、屠宰场（点）、政府监管部门、猪肉商贩。（2）系统备案了生猪屠宰环节中所需证明文件的信息和原件扫描文件。包括产地检疫证明、动物检疫合格证明、畜禽产品质量安全检测合格证明、宰前检疫合格证明、出场合格证明。（3）系统提供了按地域、时间、名称、编号等不同条件检索上述备案的功能，提高核查效率。

2.3.4 为监管部门提供预警功能 系统建立了告警制度，当系统监测到注水猪、无害化处理不合规范、屠宰检验缺失、屠

宰流程不规范、进场生猪手续不全等问题就会自动将该屠宰场列入告警名单，并说明原因。告警制度为政府监管提供了警示作用。政府监管部门对列入告警名单的屠宰场进一步核查，确认存在违法、违规行为，则依照有关规定进行处罚、整改。并将该屠宰场记入系统黑名单，并记录其违规行为。

各屠宰场驻场监管员每日要向系统录入发现病死猪的详细信息。系统汇总每日发现病死猪情况，当数量超过监管部门预设的阈值，则发出预警信息。

2.3.5 为各级政府部门提供统计分析功能 该系统管理生猪屠宰的过程记录了大量数据，对其进行数据统计、分析、挖掘，可以为政府部门提供决策支持[9]。系统提供了全市各区（县） 的年、季、月、日生猪屠宰量统计及对比；屠宰场违规次数统计；每日病死猪数量、疾病统计；病死猪占总生猪屠宰量的比率；生猪产地统计分析；猪肉售卖去向统计。

3 系统的结构设计

3.1 基于角色划分的系统结构

系统的参与者包括3类：第1类是基础数据提供、维护者，具体包括系统管理员、屠宰场管理员、政府部门管理员；第2类是业务数据提供者，具体包括屠宰员工、驻场监管员；第3类是数据使用者，他们是各级政府监管责任人和生猪消费者。系统通过角色管理和权限管理，使这些用户在同一平台上各司其职，具体功能模块划分见图2。

3.2 系统的技术架构

系统采用ASP.NET技术搭建的信息化平台，采用C#语言编写了业务层自动控制程序，采用SQL Server数据库管理系统管理系统数据。系统运用RFID技术识别生猪个体、检验标本、屠宰员工、购猪商贩和驻场监管员。系统运用二维条码技术存储追溯信息，消费者无需上网，只要通过手机扫描二维条码即可获得该生猪的屠宰档案。系统运用图像识别技术，辅助识别注水生猪。系统在屠宰车间、检测间加装按钮装置，使人工的检测结果能即时传入系统。系统充分利用了操作环节获取的数据，运用了有效统计、分析技术，以报表、图表形式向决策者提供决策依据。

4 结论

随着物联网技术的蓬勃发展，监管自动化越来越广泛地应用到社会各个领域。受经济条件的制约，目前其在农业领域的应用还刚刚起步。本系统实现了生猪屠宰的自动化监管，节省了监管人力，提高了监管效力，带来了显著的社会和经济效益。

参考文献：

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