基于RFID的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘要：RFID（無線射頻識別，Radio Frequency Identification）是一種自動識別技術(shù)，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信從而對目標加以識別。由于農(nóng)產(chǎn)品安全危機頻繁發(fā)生，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的安全管理和跟蹤已是非常緊迫。本文提出一種基于RFID 技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控系統(tǒng)，探討在農(nóng)產(chǎn)品流通的各個環(huán)節(jié)中如何使用RFID 技術(shù)，重點介紹系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)功能，RFID 技術(shù)的實施策略及其實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：RFID，農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)產(chǎn)品安全管理，追蹤

R&D on agricultural product safety on supervising System Based on RFID Technology

Abstract: RFID（Radio Frequency Identification）is an automatic identification technology which identifies object via non-touching dual-directional data communication by using radio frequency technique. Due to agricultural product safety issuing frequently, to implement agricultural produces safety management and tracking are becoming more and more important. This paper proposes and studies the agricultural product safety on supervising system based on RFID technology, introduces its structure,function, implementation and RFID technology implement policy.
Keywords: RFID, agricultural product, agricultural product safety management, tracking

1 引言
近年來，由于農(nóng)產(chǎn)品安全危機頻繁發(fā)生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關(guān)注。歐盟、美國等發(fā)達國家和地區(qū)要求出口到當?shù)氐霓r(nóng)產(chǎn)品均必須能夠進行跟蹤和追溯。而在國內(nèi)，農(nóng)產(chǎn)品安全問題已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段亟待解決的主要矛盾之一。如何強化農(nóng)產(chǎn)品的安全管理，建立農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)其信息在整個供應(yīng)鏈上的共享，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的可追溯能力，從而達到從“農(nóng)田到餐桌”端到端的監(jiān)控，已是非常緊迫！由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與消費的日益分離，供給體系的復雜化，所涉及的生產(chǎn)、加工、運輸、貯藏、包裝、檢測和衛(wèi)生等各個環(huán)節(jié)眾多。采用何種技術(shù)和方法來實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的全程監(jiān)控和可追溯能力，是一個非常重要的課題。

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)具有使用簡便、識別工作無須人工干預、批量遠距離讀取、對環(huán)境要求低、使用壽命長、數(shù)據(jù)可加密、存儲信息可更改等優(yōu)點，結(jié)合有效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)體系，可以幫助實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)源頭到最終消費者的監(jiān)控。因此，本文提出一種基于RFID 技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控系統(tǒng)，圍繞“生產(chǎn)、監(jiān)控、檢測、監(jiān)管”四條主線，以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品流通、市場進入等環(huán)節(jié)為立足點，對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)、加工、流動、銷售實施實時監(jiān)控。下面我們在業(yè)務(wù)流程分析的基礎(chǔ)上，探討在農(nóng)產(chǎn)品流通的各個環(huán)節(jié)中如何使用RFID 技術(shù)，重點研究系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)業(yè)務(wù)模型、系統(tǒng)功能及其實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計
基于 RFID 技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)監(jiān)控模塊、供應(yīng)基地監(jiān)控模
塊、農(nóng)產(chǎn)品物流企業(yè)監(jiān)控模塊、農(nóng)產(chǎn)品倉儲監(jiān)控模塊、農(nóng)產(chǎn)品消費點管理模塊、農(nóng)產(chǎn)品安全
管理中心模塊等。

（1）農(nóng)產(chǎn)品安全管理部門（工商局或農(nóng)產(chǎn)品主管部門）設(shè)立農(nóng)產(chǎn)品安全管理中心，建立中心數(shù)據(jù)庫，中心數(shù)據(jù)庫和各生產(chǎn)、加工廠家、農(nóng)產(chǎn)品倉庫、以及各中途監(jiān)控點進行實時通信。中心數(shù)據(jù)庫具備監(jiān)控、查詢、統(tǒng)計、報表和計劃等功能。農(nóng)產(chǎn)品安全管理中心負責制定標簽編碼方案和號段分配，農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營主體備案管理，廠家身份鑒定資格審查、管理和取消，運輸車輛資格審查、管理和取消，物流公司資格審查、管理和取消等工作。

（2）農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、養(yǎng)殖基地模塊：生產(chǎn)、種植、養(yǎng)殖基地（簡稱：生產(chǎn)基地）是農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)地。當初級產(chǎn)品不需要加工時，由生產(chǎn)基地制作農(nóng)產(chǎn)品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將產(chǎn)品直接發(fā)送到農(nóng)產(chǎn)品倉庫；當初級產(chǎn)品需要加工時，則由生產(chǎn)基地制作農(nóng)產(chǎn)品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將初級產(chǎn)品直接發(fā)送到農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)。在初級產(chǎn)品發(fā)送前，生產(chǎn)基地將所有農(nóng)產(chǎn)品信息實時傳入到管理中心。

（3）農(nóng)產(chǎn)品倉儲監(jiān)控模塊：各農(nóng)產(chǎn)品倉庫作為地區(qū)性倉儲中心，負責農(nóng)產(chǎn)品接收、入庫、存儲和配送，各農(nóng)產(chǎn)品倉庫設(shè)本地數(shù)據(jù)庫。在農(nóng)產(chǎn)品入口處由RFID 終端設(shè)備完成入庫農(nóng)產(chǎn)品的自動鑒別和商品信息輸入功能。各商品在出庫時要通過RFID 設(shè)備完成包括商品去向目的地信息在內(nèi)的配送信息。這些商品的入庫、存儲及出庫信息由本地后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負責完成統(tǒng)計、分析、報表和管理工作，同時本地系統(tǒng)要及時和農(nóng)產(chǎn)品中心數(shù)據(jù)庫保持通信，進行數(shù)據(jù)和指令的交互。農(nóng)產(chǎn)品倉庫（簡稱倉庫）接受來自加工中心的農(nóng)產(chǎn)品，是本物流檢查系統(tǒng)的終點。為保證農(nóng)產(chǎn)品的安全，倉庫內(nèi)設(shè)置車輛貨物檢查點，對接受的農(nóng)產(chǎn)品進行四重核對：① 核對車輛身份；② 核對車門上的電子封條是否完整；③ 核對車輛登記農(nóng)產(chǎn)品和卸載農(nóng)產(chǎn)品是否一致；④ 核對車輛登記農(nóng)產(chǎn)品與管理中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是否一致。同時，倉庫將卸貨信息和檢查結(jié)果上傳管理中心。

（4）農(nóng)產(chǎn)品加工中心監(jiān)控模塊：各加工中心負責將農(nóng)產(chǎn)品進行包裝。各加工中心配備本地RFID 系統(tǒng)，利用本系統(tǒng)對各包裝單元進行編碼并寫入RFID 標簽，然后將標簽貼到商品上，在裝車的同時，將數(shù)據(jù)上傳到農(nóng)產(chǎn)品安全管理中心。車輛裝載完畢時，將車上所有RFID 標簽標號一次性寫入車輛配備的RFID 車載電子標簽中。農(nóng)產(chǎn)品加工中心（簡稱加工中心）加工農(nóng)產(chǎn)品并將加工好的農(nóng)產(chǎn)品發(fā)送到各個農(nóng)產(chǎn)品倉庫。加工中心是物流運輸?shù)钠瘘c，負責制作要發(fā)送的農(nóng)產(chǎn)品的電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，并在發(fā)送前將這些電子信息傳入到管理中心。

（5）農(nóng)產(chǎn)品物流企業(yè)監(jiān)控模塊：物流公司將配送車輛相關(guān)注冊信息發(fā)送給管理中心，管理中心對其進行資格審查和管理，以便于運送過程中對車輛進行核對。每個車輛配備一個RFID 車載電子標簽，這個標簽作為車輛的身份標志，記錄有本車身份信息和本車裝運商品的RFID 標簽的信息，以便車輛和所載商品信息關(guān)聯(lián)起來。車載電子標簽要求采用有源標簽（例如5.8G），以便能夠存入大量的信息，并可以對車輛進行遠距離識別，同時有源5.8GRFID 標簽可以與現(xiàn)有高速公路不停車收費系統(tǒng)統(tǒng)一起來。

（6）農(nóng)產(chǎn)品銷售點管理模塊：消費點收到倉庫配送過來的農(nóng)產(chǎn)品時，讀取并核對產(chǎn)品上的電子標簽信息，實時將數(shù)據(jù)上傳到管理中心和倉庫數(shù)據(jù)庫。

（7）農(nóng)產(chǎn)品運輸監(jiān)測點模塊：在車輛運輸過程中，可以通過監(jiān)測點的對車輛進行監(jiān)測。監(jiān)測點可以是執(zhí)法人員通過人工手段進行監(jiān)測，也可以通過安裝固定設(shè)備進行自動監(jiān)測，監(jiān)測手段可以是手持式終端，也可以是固定RFID 設(shè)備，監(jiān)測點采集的信息可以通過GPRS無線方式，或者通過TCP/IP 與農(nóng)產(chǎn)品安全管理中心通信。管理部門可以設(shè)置固定的運輸監(jiān)測點和流動的人工運輸監(jiān)測點（簡稱監(jiān)測點），對配送車輛進行合法性檢查。

（8）農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量日常監(jiān)管模塊：包括① 產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)投入管理；對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全進行管理，首先需要對農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)投入等相關(guān)因素進行日常監(jiān)管。②農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量案件信息管理；③ 暫停農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售；④ 恢復農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售；⑤ 農(nóng)產(chǎn)品及養(yǎng)殖戶黑名單管理；⑥ 農(nóng)產(chǎn)品停止生產(chǎn)、退出市場；⑦ 重點農(nóng)產(chǎn)品劃定；⑧ 重點農(nóng)產(chǎn)品取消；⑨ 名優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品；⑩ 名優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品養(yǎng)殖企業(yè)。

（9）農(nóng)產(chǎn)品安全公眾服務(wù)信息模塊。把農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控基本情況等通過Internet 向公眾發(fā)布，并利用WebGIS 發(fā)布生產(chǎn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境、污染情況和生產(chǎn)投入等空間信息及相關(guān)信息；把與農(nóng)產(chǎn)品安全預警信息及時在網(wǎng)上發(fā)布，用戶可通過系統(tǒng)了解有關(guān)的避防措施等。

3 RFID 技術(shù)實施策略
將 RFID 應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品安全管理中，最主要的是應(yīng)用RFID 標簽的特性來保證實現(xiàn)“源頭”農(nóng)產(chǎn)品追蹤解決方案和在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供完全透明度的能力。為了達到這一目的，在不同的階段，不同的物流過程中選擇不同的標簽形式和標簽閱讀形式。

（1）生產(chǎn)環(huán)節(jié)：在生產(chǎn)環(huán)節(jié)大體包括下面幾種生產(chǎn)方式，一種是生豬活禽等，是活體從養(yǎng)殖場運輸?shù)郊庸て髽I(yè)的農(nóng)產(chǎn)品。需要在活體身上加裝RFID 電子標簽。第二種生產(chǎn)方式是需要加工或不需要加工的蔬菜果品，一些需要加工的農(nóng)產(chǎn)品。這兩種農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中需要對生產(chǎn)的過程進行詳細記錄，儲存在本地數(shù)據(jù)庫中，在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)出以后，在運輸農(nóng)產(chǎn)品的托盤上加裝RFID 電子標簽，記錄這批產(chǎn)品的信息，并且和本地數(shù)據(jù)庫中的信息相對應(yīng)。在生產(chǎn)階段，采用13.36MHz 或125KHz 無源電子標簽，因為此種標簽成本比較低，所以較容易應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去，標簽上主要記錄生產(chǎn)養(yǎng)殖的相關(guān)信息，如養(yǎng)殖場編號、運出時間等，而且這些信息要和生產(chǎn)企業(yè)自身的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系，以便查詢生產(chǎn)過程的細節(jié)信息。在各個生產(chǎn)企業(yè)都設(shè)置RFID 讀寫卡機具，可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品信息的寫入。

（2）加工環(huán)節(jié)：加工環(huán)節(jié)分兩種情況，一種是從生產(chǎn)基地直接運送過來的農(nóng)產(chǎn)品到加工企業(yè)進行加工，一種是外國農(nóng)產(chǎn)品通過本地加工企業(yè)進口然后進入農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈。對于從生產(chǎn)基地直接運送來的農(nóng)產(chǎn)品，加工企業(yè)在讀取農(nóng)產(chǎn)品上的RFID 信息后，將這些信息保留在標簽中，并且將農(nóng)產(chǎn)品的加工信息進一步添加到加工后的農(nóng)產(chǎn)品電子標簽中，農(nóng)產(chǎn)品電子標簽的使用和生產(chǎn)環(huán)節(jié)一樣，在價值較高，對環(huán)境要求比較嚴格的農(nóng)產(chǎn)品上應(yīng)用單個的RFID 電子標簽，而在價值較低的產(chǎn)品上，對運輸?shù)耐斜P和大包裝上應(yīng)用標簽，而對單個農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)用條形碼技術(shù)。

（3）運輸環(huán)節(jié)：物流公司將配送車輛相關(guān)注冊信息發(fā)送給管理中心，管理中心對其進行資格審查和管理，以便運送過程中對車輛進行核對。在農(nóng)產(chǎn)品運輸過程中，只有經(jīng)過農(nóng)產(chǎn)品管理中心認證的物流企業(yè)才能從事農(nóng)產(chǎn)品的運輸。因為安全的需要，在運輸過程中采用集裝箱運輸，所以在運輸環(huán)節(jié)對RFID 電子標簽的安裝有嚴格的要求。首先要求對每一次運輸?shù)霓r(nóng)產(chǎn)品信息做讀取，然后在集裝箱上安裝的RFID 電子標簽上詳細記錄，封條一般安裝在集裝箱門把手上，或者安裝在車廂壁上，這樣可以防止在運輸過程中農(nóng)產(chǎn)品發(fā)生意外。對于集裝箱運輸采用的 RFID 電子標簽，我們將采用900MHz 或者2.45GHz 有源電子標簽，這樣可以保證記錄數(shù)據(jù)的信息量大，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括集裝箱內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品信息，運送車輛信息和運送時間等。這些信息和物流企業(yè)本地數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)。在運輸檢測點和運輸過程結(jié)束時，檢查人員要比對集裝箱上安裝的有源電子標簽內(nèi)的信息和管理中心傳來的數(shù)據(jù)是否一致。

（4）倉儲環(huán)節(jié)：在倉儲環(huán)節(jié)，需要對運送來的裝有RFID 電子標簽的農(nóng)產(chǎn)品進行儲存，這樣就需要在倉儲入口處設(shè)置自動判斷進出庫農(nóng)產(chǎn)品和記錄農(nóng)產(chǎn)品信息的RFID 讀寫設(shè)備，在倉庫內(nèi)安裝多個讀寫設(shè)備對不同區(qū)域的農(nóng)產(chǎn)品進行記錄。在清點貨物或者查詢貨物的時候，可以用手持讀卡機具直接查詢貨物信息。在倉儲環(huán)節(jié)對 RFID 的應(yīng)用偏重于RFID 信息的讀取和信息的管理。在倉庫內(nèi)部在叉車或者工作人員身上佩帶RFID 電子標簽，可以有效的利用資源，使得倉儲過程更加高效快捷。

（5）消費環(huán)節(jié)：在消費環(huán)節(jié)，對于RFID 的應(yīng)用主要集中在消費點配備的RFID 讀寫機具對于倉庫運送過來的食品進行信息驗證，對于驗證合格的食品信息，消費點可以進行銷售，如果信息不吻合，就要向管理中心報告貨物異常，同時拒絕這些貨物進入消費點。在消費點售賣農(nóng)產(chǎn)品時，用RFID 讀卡器對每一件售賣食品信息進行記錄。所以在這個環(huán)節(jié)，RFID 的應(yīng)用主要就是信息的確認。

4 應(yīng)用實例
以珠海市斗門區(qū)水產(chǎn)品安全監(jiān)控為例，養(yǎng)殖環(huán)境查詢可按地區(qū)，時間段、電子標簽編號對水產(chǎn)品養(yǎng)殖的生產(chǎn)投入、養(yǎng)殖環(huán)境進行追蹤。一旦發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)品安全出現(xiàn)質(zhì)量問題，就可以通過此系統(tǒng)追溯產(chǎn)生問題的原因。通過選擇農(nóng)產(chǎn)品電子標簽編號、統(tǒng)計范圍、投入時間，對水產(chǎn)品養(yǎng)殖過程中的養(yǎng)殖環(huán)境、魚苗、飼料、藥物的使用情況進行查詢，如圖1、圖2 所示。

5 結(jié)論
RFID 技術(shù)的應(yīng)用為實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的安全監(jiān)控提供了一種可行、高效的途徑。在本文所介紹的系統(tǒng)中，通過為農(nóng)產(chǎn)品及加工產(chǎn)品加貼RFID 電子標簽，設(shè)立農(nóng)產(chǎn)品安全管理中心數(shù)據(jù)庫和在各地農(nóng)產(chǎn)品倉庫設(shè)本地數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、加工、儲存和銷售各環(huán)節(jié)的全方位跟蹤。通過本系統(tǒng)的建設(shè)，不僅可以追溯種養(yǎng)殖與加工業(yè)的疫病與污染問題，還可以追溯種養(yǎng)殖過程中濫用藥、加工過程中超范圍超限量使用添加劑，改變以往對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理只側(cè)重于生產(chǎn)后的控制，而忽視生產(chǎn)中預防控制現(xiàn)象。

本文作者的創(chuàng)新點是：充分利用射頻識別技術(shù)（RFID），結(jié)合信息化的智能網(wǎng)絡(luò)體系，圍繞農(nóng)產(chǎn)品“生產(chǎn)、監(jiān)控、檢測、監(jiān)管”四條主線，以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品流通、市場進入等環(huán)節(jié)為立足點，對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)、加工、流動、銷售實施實時監(jiān)控，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的可追溯能力，從而達到從“農(nóng)田到餐桌”端到端的監(jiān)控。