物联网在食品安全领域的应用.ppt

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物联网概论,2010年8月,物联网在食品管理领域的应用,目录,5.1食品监管概述,5.2食品安全信息体系,5.3食品产销履历,5.4食品安全与营养卫生应用案例,学习目标,1）了解食品安全信息体系2）了解“食品产销履历”的内容3）了解物联网技术在食品防伪、质量溯源中的应用4）了解物联网技术在饮食健康咨询领域的应用,1食品监管概述,食品监管的社会意义,公众关注度不断提高,监管制度不断完善,1食品监管概述,有效的食品监管体系,宏观：

国家政策与技术法规提供一系列精细化、基础化的监测与管理准则。

微观：

针对个人身体情况建立科学卫生的饮食习惯开展服务；在食品打假防伪领域，物联网以多样化手段提供功能更强大的存证、识别与溯源手段与资源，确保食品链的安全。

1食品监管概述,物联网实现食品监管,条码、EPC标签,产地、时间、发货、中间处理等,2食品安全信息体系,食品安全环节,食品安全规范,食品安全信息体系,食品含成分安全,生产、物流、经销的安全,HACCP（危害分析关键控制点）,2食品安全信息体系,食品安全问题,以肉类食品生产为例，对消费者和零售业，“放心肉”取决于对该食品情况的全程了解：

公众需要知道牲畜在被屠宰前是否健康，加工过程是否卫生，各环节是否经卫生与质检部门监督，是否有假；对于原材料企业、加工企业、深加工企业和销售企业等，关心如何认定每个工艺背后的风险，实施严格管控措施，判定安全并符合HACCP认证；对质量监督部门，完善检测流程，查处做假，做好安全早期预警，发生问题时迅速判定其来源和影响范围，快速采取措施，把影响控制在最小范围内等，是其职责。

2食品安全信息体系,食品安全规范（重点）,HACCP（HazardAnalysisandCriticalControlPoints，危害分析关键控制点）的七大监管内容：

危害分析,确认关键控制点,建立管理界线,系统确认,建立相关记录系统,制定出错纠正措施,执行管制点监测,2食品安全信息体系,HACPP记录包含的内容,

（1）HACCP工作小组名单；

（2）产品说明及用途；（3）标明关键控制点的制造流程图；（4）与每个关键控制点相关的危害和预防措施；（5）关键控制点标准；（6）监管系统；（7）临界限制偏离的纠正措施计划；（8）记录保持程序；（9）确认HACCP计划的程序。

3食品产销履历,产销履历的提出产销履历中信息的形成过程产销履历标签肉类产品溯源系统,3.1产销履历的提出,提出背景：

食品安全已成涉及公众安全、社会稳定的重要问题，各国对此在技术与法规上的要求越来越严格，其中最重要的技术措施就是通过“产销履历”以建立食品信息的“可追踪性（Traceability）”制度，一旦发生问题，可采取问题跟踪、范围控制和食品召回等措施。

3.1产销履历的提出,产销履历的定义：

从生产、销货至消费者手中都建立完整、可追踪的记录链。

作用：

让消费者对购买之物产生信赖，当食品发生问题时，也能实时召回或追溯责任，让食品的安全路径有迹可循，建立起“农场到餐桌（FarmtoFork）”的保障体系。

3.2产销履历中信息的形成过程,以台湾农产品安全追溯信息网为例：

TAFT，http:

/taft.coa.gov.tw/rsm/autho_list.aspx,3.2产销履历中信息的形成过程,产销履历中数据输入的步骤：

（1）农户进入产销履历系统登录生产纪录；

（2）产品包装后打印上包装追溯码，上传至“台湾农产品安全追溯信息网”（TAFT），建立摘要履历；（3）由TAFT上传至工业局，自动取得该局验证主机的QRCode二维验证条形码；（4）将生成的QRCode传回TAFT；（5）由TAFT再传回产销履历登录系统；（6）农户端的条形码打印机输出条形码标贴，附在产品上；（7）通过TAFT，消费者可用手机与WebCamera等，得到该农产品的相关产销信息。

农产品产销履历和条形码标签生成流程,3.3产销履历标签,产销履历的前端以数以万计的标签附在每件农产品或其外包装上，标签起着面向消费者的数据界面的作用.,3.3产销履历标签,系统生成商品条形码，商品出货时，打印出标准的一维通用商品条形码（EAN/UCC体系），使产销履历标签也能用于零售POS机扫描结算。

产销履历制度是为让消费者随时随地读取农产品的生产信息，使用二维条形码（QRCode），商家和消费者就能用手机了解履历记载的生产纪录内容。

只要30万像素以上的可拍照手机或其他装置，装有识读转译程序，就可通过拍摄QRCode，读取其信息。

3.4肉类产品溯源系统,并非所有农产品都适于纸质标签动态记录信息，特别是牲畜类。

国家农业部开始要求在生猪生产管理中，采用电子标签记录。

做法之一是推行牲畜耳标+条码的记录制度，规定猪成年12月以后要打耳标，耳标内置RFID芯片，以记录猪饲养场和生长过程中接种疫苗的情况，如下图所示，并将信息输入食品安全管理信息系统。

市民用手机识读就可获取相关记录内容。

3.4肉类产品溯源系统,图5-3猪的耳标（右）及打标器,3.4肉类产品溯源系统,上海就要求能让市民在购买每块猪肉时都能找到生产养殖的源头。

这套实时监管系统将覆盖所有定点屠宰场与定点肉品批发市场，并向养殖环节、防疫系统、标准化菜场、集贸市场和超市、菜场延伸。

4物联网在食品安全与营养卫生领域应用案例（八则）,RFID在水产品产销履历应用案例iPhone食品信息系统RFID标签用于食品防伪阻隔有害食品的国家信息网格个人营养咨询系统智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯鸡蛋卫生管理链高科技生态养鸡场,4.1台湾RFID水产品产销履历应用案例,针对问题,

（1）生产档案信息不健全，不安全的食品危害民众健康，造成经济损失，影响全行业的销售经营；

（2）产品标示不当，造成消费者的不信任；（3）产销过程难于监控，出问题后难于溯源追踪，消费者常无法了解水产品的确切生产者或来源。

一旦发生卫生事件，无法厘清各方责任，会使一批无辜企业受损。

4.1台湾RFID在水产品产销履历的应用案例,需求,建立覆盖水产供应链的信息体系，实现从鱼苗养殖到成鱼、流通、零售等各环节上的无缝记录。

技术手段-在每只鱼身上附上可识别标签，记录养殖、检验、配销等阶段中的信息；当消费者想知道某条鱼的生长记录时，能以简单操作获取完整的履历。

4.1台湾RFID水产品产销履历的应用案例,作业模式,鱼在成长期间，养殖户须委托检验机构对饲养的水质与鱼进行检验并记录结果，合格后发放证书。

鱼在出货前挂上RFID识别标签。

零售商利用RFID标签，向消费者提供鱼从养殖户、检验机构、零售商乃至餐厅的完整履历查询。

4.1台湾RFID水产品产销履历的应用案例,信息架构（四套信息系统+一套信息交换平台）,养殖日志管理系统,检验报告管理系统,履历跟踪系统,蓄养日志系统,信息系统,信息交换平台,鱼产品履历信息交换平台,4.2手机食品信息系统,食品信息服务特点,应用环境：

食品、特别是大量农产品的记录以数据为主，形式为标签或标贴，载体为各类生鲜动物、或简易包装物品，环境粗放恶劣；应用要求：

标签价格低廉，使用简单、易普及、不能增加消费者额外开支等。

技术方案：

以二维条码标签或RFID标贴，用户手机识读最为适合。

二维条码容量大、价格低、具有一定的抗污染与损坏力，可用手机识读，可通过网络访问数据中心等，故目前在一些发达国家和地区如日本、韩国和台湾等普及迅速。

4.2iPhone手机食品信息系统,IBM基于iPhone的解决方案,IBM近期推出了一套以iPhone为平台的购物应用系统Breadcrumbs，专为购买食品提供信息服务，其信息均可通过互联网获取，故除商品所附的通用条码信息外，还可查询后台库中信息，涵盖如屏幕所示的多种特色内容。

4.2iPhone手机食品信息系统,

（1）条码扫描（ScanBarcode）-用iPhone拍摄功能扫描包装条形码，可查询食品成分、加工方式与生产日期等；

（2）产品选购历史（PurchaseHistory）-查询顾客以往选购的食品；（3）偏好（Preferences）-查询购买者选购食品的偏好；（4）食品杂货单（GroceryList）-既是商店向用户发送新食品货物目录，也是购买者提醒自己要购食物的目录；（5）近期召回（RecentRecall）提供产品召回事件信息，如某一品牌产品曾被召回过，Breadcrumbs会告知顾客相关细节，让其购买时更加审慎。

4.2iPhone手机食品信息系统,应用综述,Breadcrumbs系统代表着购物信息服务的一种趋势，它可扩大到所有商品，任何消费者都可通过此类便携设备实时得知产品的最新讯息。

进一步，类似的应用除与商品数据互联外，还可与客户数据相联；这样，系统既可告知购买者有哪些人也曾购买过相同产品，并在购买案值较高的商品时快速进入相关社区，听取其他消费者的意见，甚至能快速结成团购群体等。

4.3RFID标签用于食品防伪,RFID用于食品防伪,RFID还能用于食品防伪。

美国eProvenance公司采用半有源和无源RFID标签以及专用墨水来跟踪、鉴别和监管瓶装红葡萄酒生产全程，并用智能酒瓶（IntelligentBottle）来解决红酒市场中长期存在的仿冒与运输途中的质量变化问题。

4.3RFID标签用于食品防伪,技术架构,1.将半有源式RFID装置于酒箱中，用以记录温度、装运配送信息；2.将有安全密码的RFID标签黏贴于酒瓶底部，让商品流通与盘点更加方便，同时具有防盗功能；3.将一种内建隐性密码的颈圈安装于酒瓶上，防止被假冒。

这三项标识及密码彼此独立，对每瓶酒进行认证和跟踪管理，与信息系统连接后就可识别并读取每瓶酒的生产履历。

4.3RFID标签用于食品防伪,RFID标签使用的具体说明,使用RFID温度跟踪标签，商家动态监测箱中温度数据（RFID每天记录三次），标签大小如信用卡，内含8千比特存储器，可存储720笔读数，按一天记录三数据计，电池可用一年。

如到达东京后温度会略升高，商家就需要采取相应措施以保存这批酒。

箱标签中的ID号与箱内每只酒瓶上的无源标签RFID的ID号建立映射后，就可建立对应关联，再与运输商、经销商和零售商的信息相连。

消费者及供应链中的其他商家可进入eProvenance网站，键入印在标签外的ID号，就找到酒瓶上的原产地信息，运输与经销商信息等。

4.4有害产品阻隔的国家信息网格,功能简介,“有害产品自动阻隔系统”的基础是一个大型商品数据库。

韩国环境部、食品医药品安全厅、技术标准院等每年开展商品质量安全检测，将检测判定为危害健康的产品信息输入数据库中，传输到大韩商会koreannet网站，通过网站向各大商场发送消息。

消费者在购买商品时候将每件商品与后台数据库中的商品黑名单进行自动检验比较，一旦发现有黑名单中的商品，就立即通知消费者和店方撤换，从而达到有效阻隔有害商品销售的目的。

4.5个人营养咨询系统,系统简介,加拿大Nats公司推出了利用手机提供用户营养管理服务的“MyFoodPhone”系统。

用户利用手机拍摄每天的食物照片并发送到MyFoodPhone系统，专用营养管理系统就会对接收到的食品进行营养平衡评估，然后以语音短信和图形界面告诉用户，他将食用的食物所含的热量、脂肪、蛋白质等结构含量。

4.5个人营养咨询系统,图中显示根据用户个人身体诸参数，针对“Milk&Yogurt&Cheese”的食用量，模拟仪表盘形式，以红、黄、绿三色区形象显示“严重欠缺、欠缺、适度、超过及严重超过”之等级，并做出相应的食用建议。

图5-5MyFoodPhone营养咨询系统手机界面示例,4.5个人营养咨询系统,使用后序,营养师们对该系统评价良好，认为系统改变了他们与顾客的交流方式。

他们再也不需要手写饮食日记记录，只要看看顾客发送的图片就一目了然，能分析顾客的食物种类和摄入量，显示在彩色刻度盘上，既形象又简洁，可为更多的客户开展服务。

而且，一般服务仅需每月10美元，价格低廉，深受顾客喜爱。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,智能销售机的功能,在美国，许多“垃圾快餐”有相当比重是通过遍布校园与街头的各种自动食品点销售机（POS）出售给学生的。

这些POS高效、便捷，多年来一直受到中小学生的欢迎，但其营养结构却不合理，长期食用就会导致儿童过于肥胖。

由于中小学生的自制力差，知识也有限，不能采用如MyFoodPhone提供的营养咨询师的服务。

基于物联网技术的智能销售机，加上后台营养师的帮助，家长的协助等，就为解决这一问题提供了一种独具创造力的有效解决方案。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,智能食品销售机作业模型,Horizon以物联网技术为基础，是具有健康概念的智能食品销售机，主要功能如下。

提供卫生饮食教育,提供健康食品选择,提供家长监督,4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,操作过程,在当学生选择了食品后，销售机就通过网络访问Horizon公司的“父母信息中心”，将其所选食品目录连同其营养成份分析表和推荐数量、修改建议等发到学生父母手机，让其知道其子女所购买的食品项目，支付则由其父母以远程移/动方式进行。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,系统规模与架构,目前全美国已有15,000所中小学导入了这种机器，每所学校部署多台，主要是在如学校公交车站、学校活动中心、主校边的卫星校园、学校食堂内外等。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,智能POS机的个性化服务,智能POS机的“健康顾问型”销售是一种大规模的个性化定制服务，是营销学家长期追求而难于达到的一种境地。

但在物联网时代，这一模式在高性能计算机、大型数据库和有线与无线通信信息服务环境中就能实现，特别是基于学生个体营养咨询的销售服务是一个创新。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,信息服务设施构架,4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,信息服务设施构架,底部代表遍布全美各学校的前台智能POS机，通过网络与中央办公系统互联。

大量数据集中在后台“学生信息系统”中处理，故前端以精简信息进行交互。

学生身份及选购食品信息发送到后台，系统检索到该生的身体和以往饮食记录及所在学校资料，经计算对比后将修正合适的食品清单传送给前端POS机和家长等。

由“食品服务中心”来裁定每个学生食谱是否合适。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,个性化食品咨询销售服务,“食品服务中心”内的各类专家、营养师、分析师等，在接收到学生信息系统中每位学生的身体数据后，根据营养学和医学等方面的知识，因人而异地建立起健康食品数据档案，以及一系列的“身体-食物-营养-热量”等模型，就能让系统对每件从POS机发来的定购食物单提出修改建议、或直接认可合适的定单。

4.6智能销售机帮助学生建立健康饮食习惯,Horizon公司开创了一种全新的顾问式销售模式，代表着今后将更加贴近消费者个体实际需求销售方式，其销售的不仅仅是商品，同时还有高附加值的服务，这是在物联网时代兴起的一种大趋势。

4.7鸡蛋卫生管理链,鸡蛋安全管理需求,近年，由于使用被食源性血清型沙门氏菌污染的鸡蛋而引起的感染肠炎病例在不断上升。

迫使相关国家政府发布相关政令，要求强化管理以降低鸡蛋感染沙门氏菌病毒的概率，具体措施之一，就是新鲜鸡蛋必须标注生产日期和可追溯性代码；美国食品安全检验局则根据这些代码标识对后续加工成液态、冷冻和固体类的蛋制品检验负责，防止任何环节上发生污染或错贴标签。

4.7鸡蛋卫生管理链,激光数据刻印,由于鸡蛋既圆且壳体薄，无法以低成本附加各种标签，故很难进行个体标识。

美国，RadloFood公司为达到美国政府的蛋品安全政策和美国及欧盟国际市场的需求，建立了完善的供应链管理系统，采用激光刻印方式，将鸡蛋的生产方式（如，自由放养-BornFree）、有效期和特定序列号等打在蛋上。

4.7鸡蛋卫生管理链,建立安全管理信息体系,蛋壳打上11位数字-字母代码，就可建立蛋品溯源与监控信息体系，包括从母鸡疫苗接种、禽类检验、品质管理等，即使鸡蛋食用后，如有发生任何问题，均可通过这组编码回溯到该枚鸡蛋的来源。

4.7鸡蛋卫生管理链,鸡蛋生产流通溯源体系的数据链,

（1）鸡蛋标识-基本数据项用于区分饲养方式、有效食用期及序列号；

（2）分级包装标识-按销售单位包装（如鸡蛋每盒一打），在此包装上须再贴印上包装企业名称、字号、计量单位等法定标识，识别标识可用一维条码、二维条码，案值较高者还可用RFID标识；（3）集货中心标识-大宗农产品需要先行集货，将其包装成储运单元，以便于长途运输，集货后形成容量更大的包装，外部可用储运单元条码即四周加边框、面积更大、线条更粗的条码标识。

美国每年约集散500亿粒鸡蛋；（4）零售渠道标识-食品进入零售商店后，许多情况下还需再分包，必需再附上零售商家代码或字号；（5）消费者存证-消费者购买鸡蛋食用后，如出现任何问题，就可凭存货鸡蛋、或包装上的标识进行查询，就能一直溯源到鸡蛋产、销、存、运的每个具体经手机构。

与鸡蛋相关的信息也增加到鸡蛋营养成份、生产企业名称、包装商或经销商地址、包装日期，净含量，美国农业部的官方标志，检验数量等。

4.8高科技生态养鸡场,简介,台湾有一座独特的高科技养鸡场-大山鸡场，该鸡场生产的鸡蛋售价达10元一只（新台币），却还供不应求，而一般鸡蛋价格为3元/只。

该鸡场能做到这一点，是其采用了物联网技术，包括环境感测系统、光纤、自控设备、RFID、GPRSGPS等，在仅有9.8公顷的土地上建成了全亚洲科技含量最高的生态养鸡场。

4.8高科技生态养鸡场,在安全上，导入食品安全认证体系，将符合食品危害分析关键点（HACCP）的标准作业流程（SOP）编制成电子化管理系统的界面。

具备的优势,在技术上，整合了环境感测技术的环控系统，称为“水濂密封式负压系统”以严格把关蛋鸡生存环境。

而该环境的严格控制对于疫情预防、保证鸡蛋的质量是至关重要的。

系统将鸡舍全程处于一种全密封、舒适、无菌的负压环境，空气只能透过水濂进入。

系统的温度、水质硬度、PH值等均通过一系列的传感器实现采集数据，计算机监控且经过全净化处理；鸡舍的温度、湿度、风速、压力及二氧化碳含量等环境指标，都经过自控系统保持在最佳环境状态。

4.8高科技生态养鸡场,在选蛋上，该鸡场以先进技术和优良设备建立最严格、科学、细致的监控系统，每一个环节均符合HACCP流程管控：

新鲜鸡蛋经过4550高密度水洗、冷风烘干、紫外线蛋壳杀菌、声纳蛋品检测、5000瓦光谱血蛋侦测、电眼重量分级和六道杀菌严选过程，确保最少的含菌量及最高的质量标准。

具备的优势,在鸡的喂养上，大山鸡场一改过去养鸡产业直接向各家厂商购买饲料的方式，转而由自己调配饲料。

由于饲料攸关蛋鸡产蛋的营养价值，在饲料的控制管理上，每个存放饲料的饲料槽内也有温度感应器，随时监控饲料槽内的温度状况，以免发生饲料变质的情况。

同时定时会有工作人员从槽内取出样本，检视其是否有变质或结块的状况发生。

4.9食品安全信息体系的进一步发展,除“吃得安全、吃得放心”之外，人们进一步对“吃得低碳、吃得环保、吃得正当、吃得有机”等提出了要求。

www.giuseppecostanza.it/foodtracer/网站正在大力推广其“食品跟踪”服务，其核心是收集每件食品的信息，特别是其增加了“商品碳足迹含量、商品包装可回收度、食品产地、是否公平交易以及是否为有机食品”这5项信息，前2项还列出详细的量化评估指标，如图6-11所示，让消费者在选购食品时考虑得更加细致与周全。

图中还有颜色提示，如图中的葡萄酒标示其“碳足迹含量”为3.240kg、“商品包装可回收度”为55%、“食品产地”为澳大利亚、“是否公平交易”为“是”、“是否为有机食品”为“否”，对应的图标颜色为“红、黄、红、绿、红”；于是，系统自动向消费者推荐Yorkshirelanding和Napavalleyred2款同类葡萄酒，其对比颜色分别为“绿、绿、绿、红、绿”和“红、黄、黄、红、绿”，显然综合指标优于原先所选的那种供消费者选择；对图中下部分产于中国的袋装茶，系统也推荐另两种综合指标更佳的产品。

网站对食品五项指标的评估示例,购物时可用手机对准货架，凡镜头涵盖到的食物就会显示出相关的上述商品信息。

消费者可一次选择3件商品，对上述5项指标进行逐一比较，以助其购物决策。

图中屏幕上出现3种水果，数据中心显示左边2种显示为“非有机”，右边为“有机”食品。

除通过手机提供商品讯息外，FoodTracer也针对计算机推出相同的服务。

消费者可在卖场中将自己喜爱的商品做记录留存，回到家中再利用计算机做更详尽的比对。

FoodTracer还可以记录消费者每一笔的消费记录，供其观察自己的消费是否环保、有机。