物聯網概論 2010年8月 第5章物聯網在食品管理領域的應用 目錄 5 1食品監管概述 5 2食品安全信息體系 5 3食品產銷履歷 智能樓宇 5 4食品安全與營養衛生應用案例 學習目標 1 了解食品安全信息體系2 了解 食品產銷履歷 的內容3 了解物聯網技術在食品防偽 質量溯源中的應用4 了解物聯網技術在飲食健康咨詢領域的應用 5 1食品監管概述 食品監管的社會意義 公眾關注度不斷提高 監管制度不斷完善 5 1食品監管概述 有效的食品監管體系 宏觀 國家政策與技術法規提供一系列精細化 基礎化的監測與管理準則 微觀 針對個人身體情況建立科學衛生的飲食習慣開展服務 在食品打假防偽領域 物聯網以多樣化手段提供功能更強大的存證 識別與溯源手段與資源 確保食品鏈的安全 5 1食品監管概述 物聯網實現食品監管 條碼 EPC標簽 產地 時間 發貨 中間處理等 5 2食品安全信息體系 食品安全環節 食品安全規范 食品安全信息體系 食品含成分安全 生產 物流 經銷的安全 HACCP 5 2食品安全信息體系 食品安全問題 以肉類食品生產為例 對消費者和零售業 放心肉 取決于對該食品情況的全程了解 公眾需要知道牲畜在被屠宰前是否健康 加工過程是否衛生 各環節是否經衛生與質檢部門監督 是否有假 對于原材料企業 加工企業 深加工企業和銷售企業等 關心如何認定每個工藝背后的風險 實施嚴格管控措施 判定安全并符合HACCP認證 對質量監督部門 完善檢測流程 查處做假 做好安全早期預警 發生問題時迅速判定其來源和影響范圍 快速采取措施 把影響控制在最小范圍內等 是其職責 5 2食品安全信息體系 食品安全規范 重點 HACCP HazardAnalysisandCriticalControlPoints 危害分析關鍵控制點 的七大監管內容 危害分析 確認關鍵控制點 建立管理界線 系統確認 建立相關記錄系統 制定出錯糾正措施 執行管制點監測 5 2食品安全信息體系 HACPP記錄包含的內容 1 HACCP工作小組名單 2 產品說明及用途 3 標明關鍵控制點的制造流程圖 4 與每個關鍵控制點相關的危害和預防措施 5 關鍵控制點標準 6 監管系統 7 臨界限制偏離的糾正措施計劃 8 記錄保持程序 9 確認HACCP計劃的程序 5 3食品產銷履歷 產銷履歷的提出產銷履歷中信息的形成過程產銷履歷標簽肉類產品溯源系統 5 3 1產銷履歷的提出 提出背景 食品安全已成涉及公眾安全 社會穩定的重要問題 各國對此在技術與法規上的要求越來越嚴格 其中最重要的技術措施就是通過 產銷履歷 以建立食品信息的 可追蹤性 Traceability 制度 一旦發生問題 可采取問題跟蹤 范圍控制和食品召回等措施 5 3 1產銷履歷的提出 產銷履歷的定義 從生產 銷貨至消費者手中都建立完整 可追蹤的記錄鏈 作用 讓消費者對購買之物產生信賴 當食品發生問題時 也能實時召回或追溯責任 讓食品的安全路徑有跡可循 建立起 農場到餐桌 FarmtoFork 的保障體系 5 3 2產銷履歷中信息的形成過程 以臺灣農產品安全追溯信息網為例 TAFT http taft coa gov tw rsm autho list aspx 5 3 2產銷履歷中信息的形成過程 產銷履歷中數據輸入的步驟 1 農戶進入產銷履歷系統登錄生產紀錄 2 產品包裝后打印上包裝追溯碼 上傳至 臺灣農產品安全追溯信息網 TAFT 建立摘要履歷 3 由TAFT上傳至工業局 自動取得該局驗證主機的QRCode二維驗證條形碼 4 將生成的QRCode傳回TAFT 5 由TAFT再傳回產銷履歷登錄系統 6 農戶端的條形碼打印機輸出條形碼標貼 附在產品上 7 通過TAFT 消費者可用手機與WebCamera等 得到該農產品的相關產銷信息 農產品產銷履歷和條形碼標簽生成流程 5 3 3產銷履歷標簽 產銷履歷的前端以數以萬計的標簽附在每件農產品或其外包裝上 標簽起著面向消費者的數據界面的作用 5 3 3產銷履歷標簽 系統生成商品條形碼 商品出貨時 打印出標準的一維通用商品條形碼 EAN UCC體系 使產銷履歷標簽也能用于零售POS機掃描結算 產銷履歷制度是為讓消費者隨時隨地讀取農產品的生產信息 使用二維條形碼 QRCode 商家和消費者就能用手機了解履歷記載的生產紀錄內容 只要30萬像素以上的可拍照手機或其他裝置 裝有識讀轉譯程序 就可通過拍攝QRCode 讀取其信息 5 3 4肉類產品溯源系統 并非所有農產品都適于紙質標簽動態記錄信息 特別是牲畜類 國家農業部開始要求在生豬生產管理中 采用電子標簽記錄 做法之一是推行牲畜耳標 條碼的記錄制度 規定豬成年12月以后要打耳標 耳標內置RFID芯片 以記錄豬飼養場和生長過程中接種疫苗的情況 如下圖所示 并將信息輸入食品安全管理信息系統 市民用手機識讀就可獲取相關記錄內容 5 3 4肉類產品溯源系統 圖5 3豬的耳標 右 及打標器 5 3 4肉類產品溯源系統 上海就要求能讓市民在購買每塊豬肉時都能找到生產養殖的源頭 這套實時監管系統將覆蓋所有定點屠宰場與定點肉品批發市場 并向養殖環節 防疫系統 標準化菜場 集貿市場和超市 菜場延伸 5 4物聯網在食品安全與營養衛生領域應用案例 八則 RFID在水產品產銷履歷應用案例iPhone食品信息系統RFID標簽用于食品防偽阻隔有害食品的國家信息網格個人營養咨詢系統智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣雞蛋衛生管理鏈高科技生態養雞場 5 4 1臺灣RFID水產品產銷履歷應用案例 針對問題 1 生產檔案信息不健全 不安全的食品危害民眾健康 造成經濟損失 影響全行業的銷售經營 2 產品標示不當 造成消費者的不信任 3 產銷過程難于監控 出問題后難于溯源追蹤 消費者常無法了解水產品的確切生產者或來源 一旦發生衛生事件 無法厘清各方責任 會使一批無辜企業受損 5 4 1臺灣RFID在水產品產銷履歷的應用案例 需求 建立覆蓋水產供應鏈的信息體系 實現從魚苗養殖到成魚 流通 零售等各環節上的無縫記錄 技術手段 在每只魚身上附上可識別標簽 記錄養殖 檢驗 配銷等階段中的信息 當消費者想知道某條魚的生長記錄時 能以簡單操作獲取完整的履歷 5 4 1臺灣RFID水產品產銷履歷的應用案例 作業模式 魚在成長期間 養殖戶須委托檢驗機構對飼養的水質與魚進行檢驗并記錄結果 合格后發放證書 魚在出貨前掛上RFID識別標簽 零售商利用RFID標簽 向消費者提供魚從養殖戶 檢驗機構 零售商乃至餐廳的完整履歷查詢 5 4 1臺灣RFID水產品產銷履歷的應用案例 信息架構 四套信息系統 一套信息交換平臺 養殖日志管理系統 檢驗報告管理系統 履歷跟蹤系統 蓄養日志系統 信息系統 信息交換平臺 魚產品履歷信息交換平臺 5 4 2手機食品信息系統 食品信息服務特點 應用環境 食品 特別是大量農產品的記錄以數據為主 形式為標簽或標貼 載體為各類生鮮動物 或簡易包裝物品 環境粗放惡劣 應用要求 標簽價格低廉 使用簡單 易普及 不能增加消費者額外開支等 技術方案 以二維條碼標簽或RFID標貼 用戶手機識讀最為適合 二維條碼容量大 價格低 具有一定的抗污染與損壞力 可用手機識讀 可通過網絡訪問數據中心等 故目前在一些發達國家和地區如日本 韓國和臺灣等普及迅速 5 4 2iPhone手機食品信息系統 IBM基于iPhone的解決方案 IBM近期推出了一套以iPhone為平臺的購物應用系統Breadcrumbs 專為購買食品提供信息服務 其信息均可通過互聯網獲取 故除商品所附的通用條碼信息外 還可查詢后臺庫中信息 涵蓋如屏幕所示的多種特色內容 5 4 2iPhone手機食品信息系統 1 條碼掃描 ScanBarcode 用iPhone拍攝功能掃描包裝條形碼 可查詢食品成分 加工方式與生產日期等 2 產品選購歷史 PurchaseHistory 查詢顧客以往選購的食品 3 偏好 Preferences 查詢購買者選購食品的偏好 4 食品雜貨單 GroceryList 既是商店向用戶發送新食品貨物目錄 也是購買者提醒自己要購食物的目錄 5 近期召回 RecentRecall 提供產品召回事件信息 如某一品牌產品曾被召回過 Breadcrumbs會告知顧客相關細節 讓其購買時更加審慎 5 4 2iPhone手機食品信息系統 應用綜述 Breadcrumbs系統代表著購物信息服務的一種趨勢 它可擴大到所有商品 任何消費者都可通過此類便攜設備實時得知產品的最新訊息 進一步 類似的應用除與商品數據互聯外 還可與客戶數據相聯 這樣 系統既可告知購買者有哪些人也曾購買過相同產品 并在購買案值較高的商品時快速進入相關社區 聽取其他消費者的意見 甚至能快速結成團購群體等 5 4 3RFID標簽用于食品防偽 RFID用于食品防偽 RFID還能用于食品防偽 美國eProvenance公司采用半有源和無源RFID標簽以及專用墨水來跟蹤 鑒別和監管瓶裝紅葡萄酒生產全程 并用智能酒瓶 IntelligentBottle 來解決紅酒市場中長期存在的仿冒與運輸途中的質量變化問題 5 4 3RFID標簽用于食品防偽 技術架構 1 將半有源式RFID裝置于酒箱中 用以記錄溫度 裝運配送信息 2 將有安全密碼的RFID標簽黏貼于酒瓶底部 讓商品流通與盤點更加方便 同時具有防盜功能 3 將一種內建隱性密碼的頸圈安裝于酒瓶上 防止被假冒 這三項標識及密碼彼此獨立 對每瓶酒進行認證和跟蹤管理 與信息系統連接后就可識別并讀取每瓶酒的生產履歷 5 4 3RFID標簽用于食品防偽 RFID標簽使用的具體說明 使用RFID溫度跟蹤標簽 商家動態監測箱中溫度數據 RFID每天記錄三次 標簽大小如信用卡 內含8千比特存儲器 可存儲720筆讀數 按一天記錄三數據計 電池可用一年 如到達東京后溫度會略升高 商家就需要采取相應措施以保存這批酒 箱標簽中的ID號與箱內每只酒瓶上的無源標簽RFID的ID號建立映射后 就可建立對應關聯 再與運輸商 經銷商和零售商的信息相連 消費者及供應鏈中的其他商家可進入eProvenance網站 鍵入印在標簽外的ID號 就找到酒瓶上的原產地信息 運輸與經銷商信息等 5 4 4有害產品阻隔的國家信息網格 功能簡介 有害產品自動阻隔系統 的基礎是一個大型商品數據庫 韓國環境部 食品醫藥品安全廳 技術標準院等每年開展商品質量安全檢測 將檢測判定為危害健康的產品信息輸入數據庫中 傳輸到大韓商會koreannet網站 通過網站向各大商場發送消息 消費者在購買商品時候將每件商品與后臺數據庫中的商品黑名單進行自動檢驗比較 一旦發現有黑名單中的商品 就立即通知消費者和店方撤換 從而達到有效阻隔有害商品銷售的目的 5 4 5個人營養咨詢系統 系統簡介 加拿大Nats公司推出了利用手機提供用戶營養管理服務的 MyFoodPhone 系統 用戶利用手機拍攝每天的食物照片并發送到MyFoodPhone系統 專用營養管理系統就會對接收到的食品進行營養平衡評估 然后以語音短信和圖形界面告訴用戶 他將食用的食物所含的熱量 脂肪 蛋白質等結構含量 5 4 5個人營養咨詢系統 圖中顯示根據用戶個人身體諸參數 針對 Milk Yogurt Cheese 的食用量 模擬儀表盤形式 以紅 黃 綠三色區形象顯示 嚴重欠缺 欠缺 適度 超過及嚴重超過 之等級 并做出相應的食用建議 圖5 5MyFoodPhone營養咨詢系統手機界面示例 5 4 5個人營養咨詢系統 使用后序 營養師們對該系統評價良好 認為系統改變了他們與顧客的交流方式 他們再也不需要手寫飲食日記記錄 只要看看顧客發送的圖片就一目了然 能分析顧客的食物種類和攝入量 顯示在彩色刻度盤上 既形象又簡潔 可為更多的客戶開展服務 而且 一般服務僅需每月10美元 價格低廉 深受顧客喜愛 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 智能銷售機的功能 在美國 許多 垃圾快餐 有相當比重是通過遍布校園與街頭的各種自動食品點銷售機 POS 出售給學生的 這些POS高效 便捷 多年來一直受到中小學生的歡迎 但其營養結構卻不合理 長期食用就會導致兒童過于肥胖 由于中小學生的自制力差 知識也有限 不能采用如MyFoodPhone提供的營養咨詢師的服務 基于物聯網技術的智能銷售機 加上后臺營養師的幫助 家長的協助等 就為解決這一問題提供了一種獨具創造力的有效解決方案 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 智能食品銷售機作業模型 Horizon以物聯網技術為基礎 是具有健康概念的智能食品銷售機 主要功能如下 提供衛生飲食教育 提供健康食品選擇 提供家長監督 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 操作過程 在當學生選擇了食品后 銷售機就通過網絡訪問Horizon公司的 父母信息中心 將其所選食品目錄連同其營養成份分析表和推薦數量 修改建議等發到學生父母手機 讓其知道其子女所購買的食品項目 支付則由其父母以遠程移 動方式進行 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 系統規模與架構 目前全美國已有15 000所中小學導入了這種機器 每所學校部署多臺 主要是在如學校公交車站 學校活動中心 主校邊的衛星校園 學校食堂內外等 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 智能POS機的個性化服務 智能POS機的 健康顧問型 銷售是一種大規模的個性化定制服務 是營銷學家長期追求而難于達到的一種境地 但在物聯網時代 這一模式在高性能計算機 大型數據庫和有線與無線通信信息服務環境中就能實現 特別是基于學生個體營養咨詢的銷售服務是一個創新 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 信息服務設施構架 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 信息服務設施構架 底部代表遍布全美各學校的前臺智能POS機 通過網絡與中央辦公系統互聯 大量數據集中在后臺 學生信息系統 中處理 故前端以精簡信息進行交互 學生身份及選購食品信息發送到后臺 系統檢索到該生的身體和以往飲食記錄及所在學校資料 經計算對比后將修正合適的食品清單傳送給前端POS機和家長等 由 食品服務中心 來裁定每個學生食譜是否合適 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 個性化食品咨詢銷售服務 食品服務中心 內的各類專家 營養師 分析師等 在接收到學生信息系統中每位學生的身體數據后 根據營養學和醫學等方面的知識 因人而異地建立起健康食品數據檔案 以及一系列的 身體 食物 營養 熱量 等模型 就能讓系統對每件從POS機發來的定購食物單提出修改建議 或直接認可合適的定單 5 4 6智能銷售機幫助學生建立健康飲食習慣 Horizon公司開創了一種全新的顧問式銷售模式 代表著今后將更加貼近消費者個體實際需求銷售方式 其銷售的不僅僅是商品 同時還有高附加值的服務 這是在物聯網時代興起的一種大趨勢 5 4 7雞蛋衛生管理鏈 雞蛋安全管理需求 近年 由于使用被食源性血清型沙門氏菌污染的雞蛋而引起的感染腸炎病例在不斷上升 迫使相關國家政府發布相關政令 要求強化管理以降低雞蛋感染沙門氏菌病毒的概率 具體措施之一 就是新鮮雞蛋必須標注生產日期和可追溯性代碼 美國食品安全檢驗局則根據這些代碼標識對后續加工成液態 冷凍和固體類的蛋制品檢驗負責 防止任何環節上發生污染或錯貼標簽 5 4 7雞蛋衛生管理鏈 激光數據刻印 由于雞蛋既圓且殼體薄 無法以低成本附加各種標簽 故很難進行個體標識 美國 RadloFood公司為達到美國政府的蛋品安全政策和美國及歐盟國際市場的需求 建立了完善的供應鏈管理系統 采用激光刻印方式 將雞蛋的生產方式 如 自由放養 BornFree 有效期和特定序列號等打在蛋上 5 4 7雞蛋衛生管理鏈 建立安全管理信息體系 蛋殼打上11位數字 字母代碼 就可建立蛋品溯源與監控信息體系 包括從母雞疫苗接種 禽類檢驗 品質管理等 即使雞蛋食用后 如有發生任何問題 均可通過這組編碼回溯到該枚雞蛋的來源 5 4 7雞蛋衛生管理鏈 雞蛋生產流通溯源體系的數據鏈 1 雞蛋標識 基本數據項用于區分飼養方式 有效食用期及序列號 2 分級包裝標識 按銷售單位包裝 如雞蛋每盒一打 在此包裝上須再貼印上包裝企業名稱 字號 計量單位等法定標識 識別標識可用一維條碼 二維條碼 案值較高者還可用RFID標識 3 集貨中心標識 大宗農產品需要先行集貨 將其包裝成儲運單元 以便于長途運輸 集貨后形成容量更大的包裝 外部可用儲運單元條碼即四周加邊框 面積更大 線條更粗的條碼標識 美國每年約集散500億粒雞蛋 4 零售渠道標識 食品進入零售商店后 許多情況下還需再分包 必需再附上零售商家代碼或字號 5 消費者存證 消費者購買雞蛋食用后 如出現任何問題 就可憑存貨雞蛋 或包裝上的標識進行查詢 就能一直溯源到雞蛋產 銷 存 運的每個具體經手機構 與雞蛋相關的信息也增加到雞蛋營養成份 生產企業名稱 包裝商或經銷商地址 包裝日期 凈含量 美國農業部的官方標志 檢驗數量等 5 4 8高科技生態養雞場 簡介 臺灣有一座獨特的高科技養雞場 大山雞場 該雞場生產的雞蛋售價達10元一只 新臺幣 卻還供不應求 而一般雞蛋價格為3元 只 該雞場能做到這一點 是其采用了物聯網技術 包括環境感測系統 光纖 自控設備 RFID GPRS GPS等 在僅有9 8公頃的土地上建成了全亞洲科技含量最高的生態養雞場 5 4 8高科技生態養雞場 在安全上 導入食品安全認證體系 將符合食品危害分析關鍵點 HACCP 的標準作業流程 SOP 編制成電子化管理系統的界面 具備的優勢 在技術上 整合了環境感測技術的環控系統 稱為 水濂密封式負壓系統 以嚴格把關蛋雞生存環境 而該環境的嚴格控制對于疫情預防 保證雞蛋的質量是至關重要的 系統將雞舍全程處于一種全密封 舒適 無菌的負壓環境 空氣只能透過水濂進入 系統的溫度 水質硬度 PH值等均通過一系列的傳感器實現采集數據 計算機監控且經過全凈化處理 雞舍的溫度 濕度 風速 壓力及二氧化碳含量等環境指標 都經過自控系統保持在最佳環境狀態 5 4 8高科技生態養雞場 在選蛋上 該雞場以先進技術和優良設備建立最嚴格 科學 細致的監控系統 每一個環節均符合HACCP流程管控 新鮮雞蛋經過45 50 高密度水洗 冷風烘干 紫外線蛋殼殺菌 聲納蛋品檢測 5000瓦光譜血蛋偵測 電眼重量分級和六道殺菌嚴選過程 確保最少的含菌量及最高的質量標準 具備的優勢 在雞的喂養上 大山雞場一改過去養