食品溯源系统的物品编码设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇食品溯源系统的物品编码设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 食品溯源系统是解决食品安全问题的有效解决方案，其核心功能是溯源信息的记录、传递和查询。溯源信息以溯源码为载体，是一种不同于传统的商品编码的物品编码。介绍了溯源系统编码的原则，并通过对现有物品编码体系及溯源系统应用需求分析，提出一种可行的溯源码编码方案。

关键词 食品溯源系统；物品编码；条码；SGTIN；设计

中图分类号 TS203；TP391.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）01-0295-03

Design of Material Code for Food Traceability System

PENG Yuan-bin CONG Xin-yuan YANG Min

（Shandong New Beiyang Information Technology Co.，Ltd，Weihai Shandong 264200）

Abstract The Food Traceability System is an effective solution for food safety problems，its key function is to record，transmit and query the traceability information.The traceability information takes the traceability code as a carrier，and it′s a kind of material code which differs to conventional ones.The coding principles of Food Traceability System were introduced.Based on the analysis of existing material code system and traceability system application demands，a feasible solution for the coding of traceability code was put forward.

Key words Food Traceability System；material code；barcod；SGTIN；design

食品溯源系统是解决食品安全问题的有效解决方案。食品溯源系统是围绕溯源信息的记录、传递和查询进行运行的。溯源信息以溯源码为载体，为实现食品信息的可追溯，溯源码需要承载物品的身份信息，本质上也是一种物品编码，但与传统的商品编码明显不同。出于部署和成本的考虑，溯源码编码除满足食品溯源需要外，还要尽可能与现有物品编码进行兼容。溯源系统实际运行时，溯源信息从生产厂家产生并开始记录传递[1-5]。溯源信息的传递一般通过2条路线（图1）：一是随条码或射频实物标签，二是通过后台软件支撑系统。现通过对现有物品编码体系及溯源系统应用需求分析，提出一种可行的溯源码编码方案。

1 溯源系统编码原则

食品从生产到流通的每个环节，都需要继承上环节的溯源信息，生成本环节的溯源信息，加上相关的交易信息上传到后台支撑系统，同时将本环节溯源信息通过实物标签传递到下一环节。为降低运行成本，实物标签记录的溯源信息为最小化的溯源信息，只包含当前环节身份信息的必要项，一般将此最小化溯源信息编码称之为溯源码，与之关联的交易信息及上环节溯源码则记录在后台数据库中，后台数据库将各环节的信息关联成双向链表。用户在食品流通的任何一个环节，通过实物标签的溯源码，通过上网、电话等途径可查询到其历史全部信息[6-7]。为保证溯源系统有效运行，溯源码编码应符合以下原则。

1.1 完备性原则

溯源码应能唯一标识食品个体。这就要求溯源码至少应包含本环节供应商身份信息、物品种类信息、日期信息及批次信息（一般将日期和批次信息合并为序列号）等。通过这些信息，结合后台数据库的关联信息，可以唯一定位食品个体及其历史信息。

1.2 简洁性原则

溯源码应尽可能简短。考虑到溯源码应用于所有食品个体，其编码内容微小变化都会带来溯源系统设备成本、耗材成本和通讯成本的巨大变化。简洁的溯源码编码对降低运行成本十分重要。

1.3 兼容性原则

溯源码本质上也是一种物品编码，与传统流通领域物品编码有相似之处。为最大限度降低硬件投入，方便与现有系统对接，溯源码编码应尽可能与现有物品编码系统进行兼容。

1.4 可扩展性原则

考虑到我国国情，食品生产流通环节参与者差异很大，同时溯源系统应用模式仍处于演变过程中，因此溯源码编码需要具备足够的可扩展性，以满足不同供应商的编码需要，同时为未来应用模式变化提供扩展空间。

2 现有物品编码规则体系分析

2.1 UPC、EAN及GTIN编码体系的演变

物品编码是随着商品贸易发展的需求而发展起来的，一开始就与条码技术有着密不可分的联系。在商品贸易中，为了满足贸易结算中物品快速识别的需要，人们采用以条码记录的数字字符序列标识物品的编码信息，通过光电扫描设备自动识别该信息，极大提高了交易效率和交易可靠性[8-10]。较早大范围应用的条码编码系统是美国统一代码委员会（Uniform Code Council，UCC）制定的UPC（Universal Production Code）条码编码系统，该编码系统主要在北美使用，对北美地区商品贸易起到巨大的推动作用，取得了很大成功。

随着UPC的普及与成功，欧共体欧洲物品编码协会（European Article Numbering Association，EAN ）吸取UPC的经验而确立了EAN物品编码系统。EAN后来更名为“国际物品编码协会”（International Article Numbering Association），我国于1991年7月加入该协会。UPC和EAN等2种条码编码虽然同属一个类型，但EAN码是在UPC码基础上形成的，而且有所创新和发展。2种编码系统经过磨合，最终UCC和加拿大电子商务委员会（ECCC）加入了EAN，合并后形成EAN·UCC系统，国际物品编码协会后来也更名为GS1（Globe Standard 1）。

EAN编码有EAN13和EAN8等2种形式，EAN8是EAN13的简化形式，其中应用最广的是EAN13，由13位数字组成，包括2～3位前缀码、4～5位厂商识别、5位商品项目代码和1位校验码。前缀码是EAN分配给国家（或地区）编码组织的代码。EAN分配给我国的前缀码范围是690～692，每个前缀码对应的厂商识别码范围为0000～9999，每个厂商对应的商品类型范围为00000～99999。典型的EAN13编码形式如图2所示，目前消费者购买商品上的条码标识大多为这种形式。

EAN13编码进行简单扩展就构成了全球贸易项目代码GTIN（Global Trade Item Number）编码，它的编码规则是单品的EAN13代码加包装指示符实现的。这种编码在全球贸易中也得到广泛应用。

2.2 EPC及SGTIN编码体系

虽然GTIN编码体系得到广泛应用，但其编码范围受限，表达内容也较少。EAN·UCC因此发起成立了EPC global组织，该组织在GTIN的基础上，结合RFID射频技术提出了产品电子编码EPC（Electronic Product Code）系统，它是新一代全球统一标识的编码体系，是对现行编码体系的拓展和延伸。EPC有多种编码体系，其中常用的是SGTIN-96编码体系，SGTIN含义为序列化全球贸易项目代码（Serialized Global Trade Item Number），SGTIN-96编码由96比特数据流组成，其编码结构为：标头8位，滤值3位，厂商识别代码20～40位，贸易项目代码4～24位，序列号38位。

SGTIN-96编码含义如下：标头是8位二进制数，它定义了代码总的长度、标识类型和结构。标头由国家物品编码机构统一管理。标头取值0011 0000（二进制），表示定义的数据结构为SGTIN，代码长度为96位。滤值用来快速过滤和确定基本物流单元的类型。分区指示随后的厂商识别代码和商品项目代码的分开位置。厂商识别代码由国家物品编码机构分配。贸易项目代码，由贸易主体自行分配。序列号为一个数字序列，由贸易主体自行分配。

EPC编码体系的目标是为物理世界的对象提供唯一的标识，从长远看，该编码体系有诸多优势，必将得到普及应用。但这一过程将是渐进的过程。目前，大多数普通的商品标识，特别是商品个体（最小包装）的商品仍普遍采用EAN13编码。

3 食品溯源码与现有物品编码的比较

溯源码标签用于记录食品在流通节点上身份信息，本质上也是一种物品编码标签，但与普通EAN13物品编码相比有以下主要不同点。

3.1 溯源码信息容量更大

普通的EAN13编码只能分辨生产厂家和产品类别，不能分辨产品批次等信息。在食品溯源体系中，食品批次、日期等信息不可或缺。

3.2 溯源码适用对象更广

普通EAN13码的厂商识别码是由国家物品编码机构统一分配的，EAN分配给我们国家的前缀码范围为690～692，每个前缀码只能对应9 999个厂家识别码，远不能满足食品生产厂家标识的需要。因此，溯源码的厂家识别需要更广的标识范围。

3.3 溯源码包含分类信息

EAN13编码的厂家编码没有类别之分，而出于管理需要，食品溯源系统需要对食品生产流通链条上的不同环节、不同类型进行分类管理。从以上分析可看出，现有商品EAN13编码满足不了食品溯源系统的需要，需要设计一种新的物品编码形式，该编码应满足前文所述的设计原则。

4 溯源码编码规则设计策略

目前，溯源码编码尚无统一的标准。编码规则设计有3种策略：一是完全独立设计。这种策略的优势是能够充分利用硬件系统资源，对单个项目的特殊需求满足度较高。但与已有的物品编码系统完全不能兼容，食品身份标识软硬件系统独立于现有的物品编码之外，容易引起混乱和浪费。二是完全采用已有的物品编码规则。但EAN13编码系统在信息容量等方面，不能满足溯源信息的编码需要。SGTIN-96在编码结构上可以满足单节点溯源信息表达的需要，但对于大量未申请厂商识别码的食品生产厂家及流通企业来说，仍无法直接采用。三是在现有编码体系基础上扩展，并尽量兼容现有编码体系。综合考虑，本文采用以SGTIN-96为基础，进行扩展定义的方式实现溯源码编码。

采用这一策略有以下几方面优势：一是充足的编码容量。SGTIN-96有96比特编码结构，能够表达厂家信息、产品类别和批次信息，满足单节点溯源信息编码需要。二是良好的兼容性。SGTIN-96编码系统是在GTIN编码系统上延伸出来的，与现有的EAN13编码系统有良好的兼容性，从编码结构上能够实现与现有物品编码系统的良好对接。三是较好的可扩展性。SGTIN-96编码结构具有标头、滤值和分区等部分，通过这几部分定义的改变，可以更改后续编码的定义。SGTIN-96对这几部分值进行了部分预定义，但预设了保留区间。客户可以利用这些区间扩展字节的编码体系，具有很强的适应性。本文采用预定义编码格式与自定义编码格式相结合的方式实现单节点溯源码的编码。

5 溯源标签数据编码规则设计

根据溯源码应用对象，可分为生产环节和流通环节2个部分。生产商有2种情形：一种情形为已经取得EAN·UCC注册的生产商，另一种为未取得EAN·UCC注册的生产商。第1种情形可直接采用SGTIN-96预定义的编码格式，而第2种情形的需要对SGTIN-96进行扩展定义。流通环节需要记录节点身份信息，节点身份一般以所谓的RFID身份卡为载体。为管理方便，节点身份信息也可采用与物品编码类似的机制进行编码，这种情形也需要对SGTIN-96进行扩展定义。

5.1 已取得EAN·UCC注册生产商溯源码设计

已经取得EAN·UCC注册的生产商食品溯源码直接采用SGTIN-96预定义的编码格式，其编码及赋值：标头48，滤值1，分区0～6，厂商识别代码及贸易项目代码00…00（13位）～99…99（13位），序列号0000000001～9999999999。

其中厂商识别代码及贸易项目代码部分与现有EAN13编码完全相同，虽然可用范围是00…00（13位）～99…99（13位），但每个国家编码范围是固定的，并且前2位数字不全为0，具体到中国，编码贸易项目编码的前3位在690～692区间。

5.2 未取得EAN·UCC注册生产商溯源码设计

未取得EAN·UCC注册的生产商食品溯源码编码是在SGTIN-96上扩展定义实现。具体实现要点有2点：将分区赋值为特定值；限定厂商识别代码取值范围。以某市食品溯源项目的取值范围为例，未经取得EAN·UCC注册的生产商食品溯源码编码结构：标头48，滤值1，分区4，厂商识别代码00510000～00520000，及贸易项目代码00011～00099，序列号0000000001～9999999999。

5.3 流通节点身份码编码设计

流通节点身份码编码与未经取得EAN·UCC注册的生产商食品溯源码编码类似，也需要在SGTIN-96基础上扩展实现，以某市食品溯源项目的取值范围为例，身份卡信息编码结构：标头48，滤值1，分区4，厂商识别代码及贸易项目代码001…00（13位）～001…99（13位），序列号0000000001～9999999999。

根据上述示例的编码规则，不同类型编码其厂商识别代码取值范围不同，因而无需标头、滤值和分区也能有效区分，因而实际溯源标签数据可以只包含厂商识别代码后的数据。

5.4 后台数据库溯源信息结构

为保证溯源信息的完备，后台数据库溯源信息应完整，食品从生产开始到最后消费环节，中间每个环节信息都上传，形成可以双向追溯的数据链。其编码格式可以有多种变化，但应包含以下信息：标头，它定义了代码版本、长度、标识类型和结构；商品类型；交易时间；数量；上环节溯源码；本环节溯源码；校验码。

6 结语

溯源码编码是食品溯源系统运行的基础和核心，为保证溯源系统有效运行，溯源码编码应具备完备性、简洁性、兼容性和扩展性。为满足这些要求，溯源码设计可采取在SGTIN-96编码结构基础上进行扩展的方法实现。为适应不同类型生产及流通厂商的编码需要，溯源码设计分为已取得EAN·UCC注册生产商溯源码、未取得EAN·UCC注册生产商溯源码及流通节点身份码3种情形，而后台支撑系统则要将上环节溯源码、本环节溯源码及交易信息关联为双向链表，客户在生产流通的任何一个环节通过实物标签的溯源码，通过上网、电话等途径查询到其历史全部信息。这种设计方法即可适应当前我国国情，又具备较好的可扩展性和兼容性，满足未来食品溯源系统的需要。

7 参考文献

[1] 陈华宁.欧盟、日本农产品的质量安全立法[J].中国质量技术监督，2008（10）：74-75.

[2] 杨玲，孙志永，张会员，等.农产品可追溯管理发展概况[J].粮油加工，2008（6）：19-22.

[3] 周伟.基于软件复用技术的食品安全追溯系统的研究与设计[D].北京：北京工业大学，2009.

[4] 刘东红，周建伟，莫凌飞.物联网技术在食品及农产品中应用的研究进展[J].农业机械学报，2012，43（1）：46-52.

[5] 杨信廷，钱建平，孙传恒，等.蔬菜安全生产管理及质量追溯系统设计与实现[J].农业工程学报，2008，24（3）：162-166.

[6] 孟猛.基于UCC/EAN-128 条码的农产品追溯编码研究[J].热带农业科学，2011，31（8）：72-75.

[7] 杨信廷，孙传恒，钱建平.UCC/EAN-128条码在农产品安全追溯中的应用[J].计算机工程与应用，2007，43（1）：242-244.

[8] DABBENE F，GAY P.Food Traceability Systems：Performance Evaluation and Optimization[J].Computers and Electronics in Agriculture，2011，75（1）：139-146.

[9] MOUSAVI A，SARHADI M，LENK A，et al.Tracing and Traceability in The Meat Processing Industry：A Solution[J].British Food Journal，2002， 104（1）：7-19.

[10] OPARA L U.Traceability in Agriculture and Food Supply Chain：A Review of Basic Concepts，Technological Implications，and Future Prospects[J].Food，Agriculture & Enviroment，2003，1（1）：101-106.

作者简介 彭远斌（1966-），男，陕西丹凤人，硕士，高级工程师。研究方向：自动识别、软件技术。

收稿日期 2013-12-11