RFID技術在蔬菜冷鏈中的應用

　　摘 要：蔬菜產業已經成為農業和農村經濟發展的支柱產業，蔬菜冷鏈的發展成為大勢所趨。但在蔬菜的生產經營過程中，由于缺乏有效的監控體系，造成蔬菜極大的經濟損失，同時引發了蔬菜質量安全問題。文章首先對RFID系統在蔬菜冷鏈全程溫度監控與安全監控中的應用進行了分析，認為它可以有效地解決蔬菜冷鏈由于溫度與質量安全所產生的問題，同時論述了制約RFID在蔬菜冷鏈中實施的瓶頸，最后提出了強化政策引導等相關對策。
　　關鍵詞：RFID 蔬菜冷鏈 全程溫控 實時安全監控
　　中圖分類號:S-9 文獻標識碼:A
　　文章編號:1004-4914（2010）12-181-03
　　
　　一、問題的提出
　　我國蔬菜產業發展迅速，已成為農業和農村經濟發展的支柱產業。2009年我國蔬菜播種面積2.73億畝，總產量6.02億噸，蔬菜播種面積和產量分別占世界的43%和49%，均居世界第一，蔬菜出口貿易順差達66.70億美元。然而，由于我國缺乏完整科學的現代蔬菜冷鏈物流體系，溫控監測技術比較落后，致使我國蔬菜從產地到消費者過程中，蔬菜在采摘、運輸、貯藏等物流環節上損失率高達25％～30％，年損失值近800億人民幣；同時蔬菜生產環節缺乏有效安全監控體系，致使蔬菜使用農藥過量、蔬菜農藥殘留，導致諸如海南的毒豇豆此類事件發生。蔬菜農藥殘留的超標不僅對我國消費者的身體健康構成威脅，而且也影響了我國蔬菜出口，進而減少了農民的收入，削弱了我國蔬菜的國際競爭力。
　　上述問題的出現，一方面是由于不能進行蔬菜冷鏈的全程溫度監控，造成蔬菜流通中的極大經濟損失，另一方面是不能有效記錄蔬菜安全生產的農藥用量狀況，致使蔬菜生產存在農藥殘留的問題。uDrRBGkDv3tkjk6Afc0gcSumYDtzKSRuEkZwwdOlLMY=而蔬菜冷鏈中RFID射頻自動識別技術的應用恰好可以有效地解決上述問題，RFID對于我國建立蔬菜可追溯冷鏈體系與蔬菜質量安全監管體系都具有重要的意義。
　　二、RFID技術及其工作原理
　　RFID射頻技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并快速準確地獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可在各種惡劣環境中工作。一個最基本的RFID系統由三部分組成：標簽、閱讀器和天線。
　　RFID技術的基本工作原理：標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。根據其工作原理，RFID可以方便而又高效地記錄蔬菜在冷鏈流通中生產、加工、倉儲、運輸和消費各個環節的信息，這樣就有效地保證了蔬菜在冷鏈流通中的質量安全。
　　三、RFID技術在蔬菜冷鏈中的應用分析
　　1．RFID在蔬菜冷鏈中的全程溫度監控。由于蔬菜對溫度極具敏感性的特點，因此對蔬菜進行全程溫度控制是確保其質量安全的重要前提。蔬菜在采摘、預冷、生產、加工、儲藏和消費時都有不同的溫度要求，在這幾個階段冷鏈的無縫銜接十分重要，因此RFID在蔬菜冷鏈中的全程溫控具有十分重要的作用。
　　RFID技術可對冷鏈中的蔬菜各個環節的溫度進行監控，同時將冷鏈所需的溫度信息記錄于標簽（Tag）中，如果溫度低于或高于應有的溫度，其即會發出警報。RFID溫控技術可以同時讀取100個蔬菜標簽上的溫度信息而不產生沖突。同時，由于RFID不用產品在視野范圍內便能對蔬菜標簽上溫度進行讀取的特性，這保證了對蔬菜溫度的讀取不用通過開啟冷藏設備，從而導致冷鏈蔬菜溫度的變化，最終做到對蔬菜實施全程溫度實時監控，確切地保證蔬菜處在適宜的溫度之下（圖1），避免了由于溫度影響蔬菜的腐蝕而造成經濟的損失。
　　2．RFID在蔬菜冷鏈流通中的實時安全監控。RFID技術可以記錄從加工到銷售的最終環節中涉及蔬菜質量安全的各種信息，可以有效地實施蔬菜冷鏈流通中的實時安全監控，保障了蔬菜從生產到消費環節的質量安全。
　　生產環節。RFID標簽對蔬菜生產環節的農藥使用種類、農藥使用的數量、農藥噴灑次數以及蔬菜的種類、特征與采摘時間進行記錄，在RFID中應設置唯一的蔬菜編碼，作為其身份確認的唯一標識。通過對蔬菜在生產過程中全程追蹤，保證蔬菜使用適量和合理的農藥，防止農藥超標的蔬菜進入流通環節。同時可根據標簽上記錄的蔬菜采摘時間，保證蔬菜在最有效的時間內進行預冷，防止蔬菜的腐爛。
　　加工環節。在加工環節，RFID通過電子標簽記錄蔬菜的預冷時間、加工時間、加工車間、加工人員、以及所用涉及到的加工材料，例如是否添加添加劑或添加劑的種類和數量。RFID記錄蔬菜的預冷時間，以便于加工的蔬菜及時進行加工和包裝。同時，RFID系統記錄蔬菜清洗用水，蔬菜的清洗用水必須滿足國家標準（GB5749285）；同時，RFID記錄包裝物的材料來源，避免加工完的蔬菜被其包裝物所污染。
　　倉儲環節。蔬菜具有易腐性，對倉儲的要求較高同時保證其營養價值和安全，蔬菜可在入庫之前通過RFID通過讀取其品種，采摘時間，預冷時間，包裝規格和包裝重量，將蔬菜按一定的規格進行分類，由計算機處理后根據倉庫特點形成蔬菜庫存的信息，并輸出相應的入庫區位、貨架和貨位的指令，方便其快速準確出庫。RFID在倉庫中使用，使得倉庫人員在投遞、運輸和發送蔬菜時不僅極大的縮短了查找蔬菜的時間，同時也對蔬菜進行了合理的分類控制。最終達到提高效率、降低成本和達到有效的控制目的。
　　運輸環節。在運輸環節，RFID技術和GPS（全球定位系統）結合起來，可以為物流公司提供實時監控和跟蹤服務，制定最優的運輸路線。保證蔬菜的有效配送，RFID可同時讀取100條蔬菜的信息，保證正確的蔬菜品種和數量在規定的時間內送到客戶手中。
　　銷售環節。在銷售環節，銷售商可利用RFID標簽質量追溯系統以優化蔬菜的準入管理。首先，采用RFID的自動驗證進貨條形碼技術，可以有效地減少庫存工作的勞動力數量，節省勞動力成本。其次，RFID可以優化蔬菜零售商的庫存管理，使其及時補充蔬菜貨源，并有效跟蹤庫存狀況，提高效率，減少差錯。此外，一些RFID智能電子標簽還能夠對蔬菜的有效期限進行監控：一旦它超過了有效期，標簽就會發出警告。因而，RFID有助于解決蔬菜銷售兩個最大的難題：蔬菜斷貨和損耗(因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品)。研究機構估計，RFID技術能夠把失竊和貨物滯壓降低25%。
　　3.使用RFID可以提高蔬菜冷鏈企業和零售企業的效率。首先，可以有效的提高蔬菜經營企業的經濟效益，RFID使用全程溫控技術可以減少蔬菜從采摘到最終消費的整個物流環節因溫度不當造成的蔬菜腐敗而產生的經濟損失。其次，可以節約庫存保管的人力成本。因倉庫保管人員可通過RFID技術實時了解庫存產品的數量和品種，可大幅度減少庫存保管人員。再次，可以降低安全成本提高存貨效率。最后，可以增加投資回報率。因為加快了資產的流動性，企業可以利用較少的資產維持更高的回報，從而增加投資回報率。
　　四、制約RFID在蔬菜冷鏈中實施的瓶頸
　　1.成本是制約RFID在蔬菜冷鏈中實施的根本。RFID技術引入冷鏈，一方面會提高蔬菜的質量安全，另一方面必然會導致蔬菜成本的增加，比如溫度標簽與閱讀器成本昂貴（如表1）。同時，RFID追蹤系統不僅要求在每一個環節配備相關的標簽、閱讀器和天線，同時要配備相關的應用系統用于存儲管理相關信息。此外，必須配有相關的具有使用管理此項設備的人才。所有這些都會增加RFID可追溯冷鏈系統的成本，RFID較高的成本是制約RFID在蔬菜冷鏈中快速普及的瓶頸之一。
　　
　　從表1可以看出：RFID的信息追蹤可在兩種情況下實施，一種是有源讀寫器配備主動標簽，主動標簽自帶電池，其可主動向閱讀器發送信息。被動標簽不帶有電池，其必須由讀寫器上收集能量，才能發送信息。因此，被動標簽更加便宜但其閱讀器則更加昂貴，主動標簽更加昂貴，但其閱讀器相對要便宜許多。蔬菜冷鏈供應企業根據實際情況，配備主動標簽或是被動標簽。
　　2．技術是制約RFID在蔬菜冷鏈中實施的關鍵。（1）RFID國際技術標準尚未統一，國內技術標準尚未出臺。目前在不同國家采用了許多不同的RFID標準，這導致了急需發展統一的國際標準。目前國際上最主要的從事RFID標準制定的是EPCglobal和國際標準化組織，這兩個組織正在努力使RFID標準達到統一。同時，國內的RFID技術標準尚未出臺，2005年國家信息產業部科技司正式發文成立“電子標簽標準工作組”，開展電子標簽標準體系的研究，并以企業為主體進行相關標準的預先研究和制修訂工作。目前RFID標準工作組已有正式申請注冊企事業96家，設立了七個專題工作小組開展標準制定工作，但尚未制定出統一的RFID標準。因為沒有統一的RFID標準，同時RFID技術應用是一項成本較高的技術，加大了RFID在蔬菜冷鏈中應用的難度。（2）RFID技術的準確性與安全性有待提高。目前RFID準確識別率只有80%左右，同時，RFID技術的使用還涉及到數據安全和隱私保護問題。因此，如何提高RIFD的準確性能，如何防止企業內部有關閱讀器與標簽上數據的泄露與防止企業外部利用軟硬件對讀卡器和電子標簽的攻擊，如何建立有效的RFID閱讀器安全協議進行隱私保護一直是RFID技術需要攻克的難題。
　　3.消費者的支付意愿是制約RFID在蔬菜冷鏈中實施的前提。RFID對系統建設和設備的使用都有一定的要求，這必然要求在蔬菜冷鏈的每一個步驟中都必須配有相應的設備和人才。這必然會增加冷鏈蔬菜的成本，導致最終蔬菜價格上漲，這部分必然最終由消費者承擔。同時蔬菜市場也就是說生產者為改善食品安全所付出的成本必須得到消費者的意愿支付。
　　同時，蔬菜質量安全市場是個“檸檬市場”，消費者和生產者之間存在嚴重的信息不對稱。生產者極易利用信息優勢而采取機會主義行為，以劣質食品欺騙消費者；而處于信息劣勢地位的消費者難以有效鑒別食品的安全程度，只能以市場產品的平均安全水平支付價格，最終結果是“劣幣驅逐良幣”，蔬菜安全的供給與需求未能達到信息均衡狀態中的最大交易規模，損失了市場效率。此表明蔬菜冷鏈企業為提高質量而付出的成本必須得到消費者的認可和購買，企業才能繼續生產和從事提高蔬菜質量安全的事項當中。
　　研究表明消費者對低殘留青菜（小油菜為例）中食品安全的平均支付意愿達到了2.68元/斤，其價格溢出為335%。通過對北京、山東和浙江等地的調查，得出消費者對可追溯農產品認知度不高，同時愿意支付的被調查者中僅有30.1%的人愿意支付高于10%的價格。根據北京、咸陽兩個城市消費者關于可追溯性食品的消費調查，消費者對可追溯食品的支付意愿不高，僅愿意額外支付普通食品價格的9%～12%。
　　現實生活中，可追溯蔬菜的價格比超市銷售的有機蔬菜的價格高出10%～20%，更是幾倍于普通蔬菜的零售價格。沃爾瑪超市可追溯胡蘿卜的價格為每公斤11.8元，接近四倍于普通胡蘿卜的價格（零售價為每公斤3元），而一些不常見的可追溯蔬菜例如彩椒、寶塔菜花等，價格就更貴了。通過研究表明消費者對可追溯農產品支付意愿低于為提高蔬菜質量安全而支出的成本，其主要原因為消費者不能將可追溯系統與蔬菜質量安全聯系起來，其次，為可追溯的蔬菜價格過高。
　　五、推進蔬菜冷鏈中RFID的對策
　　1.有效降低RFID成本。（1）從蔬菜冷鏈的角度加以管理，從而降低RFID的成本。從整體上加強蔬菜冷鏈體系的整合管理，促使蔬菜冷鏈體系的集成化發展。蔬菜冷鏈集成化發展可以節省蔬菜流通中相關的交易費用，可以保證蔬菜從種植到生產加工的信息比較完整真實地存儲于蔬菜的標簽當中，解決信息不對稱對蔬菜質量安全產生的影響，以降低RFID的使用成本。從局部對蔬菜庫存加強管理，降低蔬菜庫存成本。加大蔬菜庫存的控制，RFID技術可以及時的了解蔬菜庫存狀況，由于蔬菜具有易腐性的特點，其在冷庫中保存時間應盡量縮短，這就需要保證蔬菜庫存在訂單下達時能夠及時供貨，同時確保庫存不是過多，通過降低蔬菜庫存成本，從而達到降低RFID成本的目的。（2）交叉運用標簽工具進行RFID的成本控制。使用RFID的主動標簽與被動標簽，充分利用其優點來進行RFID的成本控制。根據蔬菜冷鏈的安全保證程度、蔬菜通過叉車轉換次數、存放地點的大小、標簽價格等多項因素綜合考慮使用RFID的主動標簽與被動標簽，充分結合兩者的優點，從而達到成本最優。
　　2.對RFID進行技術創新。（1）加大政府的資金投入力度，尋求新型廉價的可替代材料，尋求技術的突破，降低RFID系統的成本。（2）進行RFID系統的研究：超高頻（UHF）讀寫器模塊的開發，基于不同應用對象超高頻和微波頻段RFID標簽天線研究，標簽封裝設備關鍵技術研究，RFID與其他技術的集成與融合研究RFID系統監測、認證相關技術研究，基于IPv6網絡技術的RFID信息服務體系研究。（3）加大RFID技術自主研究開發力度，進行RFID的技術創新；同時引進國外的先進管理經驗與技術，注重RFID技術人才的培養。
　　3．強化政策引導與支持。（1）政府通過宣傳引導消費者，創造良好的消費環境。政府應加大蔬菜質量安全的宣傳力度，特別是可追溯體系蔬菜的宣傳。正確引導消費者的消費理念，應引導消費者消費質量安全蔬菜，同時加大消費的RFID在蔬菜冷鏈中起到的作用。（2）加強政府市場監管，逐步規范蔬菜質量安全監管條例。加大對蔬菜質量安全監控力度，避免蔬菜市場上出現“劣幣驅逐良幣”的情況發生，加大處罰力度，使消費者吃上更為放心的蔬菜。（3）加大政府的扶持力度，激發采用RFID技術的蔬菜冷鏈企業的積極性。政府對使用RFID技術的冷鏈企業實施相關的優惠政策，例如降低其營業稅額等舉措。
　　六、結束語
　　通過采用先進的RFID技術所構建蔬菜冷鏈質量安全追溯管理系統可以對蔬菜冷鏈進行實時監控和安全預警，然而由于RFID的成本、技術以及消費者支付意愿的原因，目前在我國還不能有效地普及。推進RFID技術在蔬菜冷鏈流通中的實施，對于完善我國蔬菜冷鏈體系，建立蔬菜冷鏈可追溯系統，進行蔬菜的質量安全監管具有十分重要的意義，RFID技術必將在我國蔬菜冷鏈物流管理領域引起一