農產品流通管理中的RFID應用技術

張冬青 （黑龍江大學 信息管理學院，黑龍江 哈爾濱 150080）

ZHANG Dong-qing (School of Information Management,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)

農產品質量安全體系的構建是近年來學界和社會普遍關注的熱點問題之一。由于農產品的范圍廣泛、內容復雜，種植面積遼闊、流通加工環節較多，因而給監管帶來很大難度。RFID技術的應用可以實現對農產品的從生產到銷售的全程跟蹤。在生產環節將農產品的原產地信息借助RFID電子標簽進行記錄，利用傳感器技術實現對農產品不同生產時間所使用的各種農藥、化肥、生長劑、催熟劑的監管和控制。在流通環節通過全球衛星定位系統可對農產品的運輸、配送、倉儲等環節進行跟蹤和管理，在銷售環節可以實現對農產品的產品信息、產地信息、分銷信息、流通信息的全面查詢。由此實現農產品質量安全跟蹤體系的構建，滿足公眾對農產品質量安全管理的要求。及時發現農產品的安全隱患，跟蹤受到污染的農產品，實現農產品從產地到餐桌的全程管理和監控。RFID技術在農產品質量安全管理方面的應用無疑為提高農產品質量安全管理提供了堅實的技術條件，具有重要作用。

1 農產品質量安全存在的問題

農產品是指來源于農業的初級產品，即在農業活動中獲得的植物、動物、微生物及其產品。農產品質量安全是指農產品符合保障人的健康、安全的要求。農產品質量安全存在的問題主要來自農產品的生產、加工、運輸、儲藏、環境污染等環節。例如，蔬菜類農產品在生產過程中所使用的含毒較高的有機磷類農藥造成的污染。茶葉類農產品受到農藥殘留和重金的污染問題；水果類農產品為迎合季節的需要和儲藏的需要而受到的生長激素和保鮮劑的污染問題；畜禽產品為防止疫病的發生而大量濫用抗生素的問題；水產農產品受到的江河水系污染問題。同時，農產品的質量安全問題還包括農產品生產者在生產過程中沒能遵守相應的質量安全規定所造成的污染等安全問題。主要表現在： （1）沒能依照規定合理使用化肥、農藥、獸藥、飼料和飼料添加劑等農業投入品所造成的污染問題。 （2）沒能嚴格執行農業投入品使用安全間隔期或者休藥期的規定所生產或出售的帶有污染物的農產品的問題。 （3）濫使濫用國家禁止使用的農業投入品危及農產品質量安全的問題。 （4）沒能依照規定建立農產品生產記錄，如實記載使用農業投入品的有關情況、動物疫病和植物病蟲害的發生和防治情況，以及農產品收獲、屠宰、捕撈的日期等危及農產品質量安全的問題。 （5）沒能對其生產的農產品的質量安全狀況進行檢測，或者銷售經檢測不符合農產品質量安全標準的農產品問題。 （6）農產品在包裝、保鮮、貯存、運輸中使用的保鮮劑、防腐劑和添加劑等不符合國家有關強制性的技術規范的問題。以上種種問題，無一不涉及人類的健康和生命安全，因此必需采取強有力的措施加強監管，借助先進的科技手段，建立完善的監管體系，確保農產品的質量符合安全標準。

2 RFID技術在國外及國內的應用狀況

近年來，RFID技術在國外農產品質量安全管理方面的應用取得了巨大的進步，很多成功的案例值得借鑒。為杜絕食品在供應鏈中受到食源性致病菌的污染，美國幾家大學組成研究團隊采用RFID感應器追蹤供應鏈中多葉綠色蔬菜的溫濕度狀況，希望能判斷出在什么時候、什么狀況下， “高風險”產品開始產生食源性致病菌感染。研究人員在運輸卡車內的農產品貨箱里放置RFID感應器，測量溫濕度水平，波動的發生時間，監測零售商銷售的農產品里大腸桿菌或其它病原體的產生過程及程度。通過監測運輸和配送過程中的新鮮食品，防止食源性致病菌的發生。曼徹斯特大學Syngenta感應器大學創新中心研究人員正致力開發一款有機RFID標簽，可用于監測和管理在零售供應鏈流通的農產品。有機RFID標簽可讓批發商監測特定的變量，如溫度和乙烯釋放量 （水果成熟時釋放的化學物質）。開發人員希望借助這款標簽識別農產品變質的風險，精確定位產品變質發生在供應鏈哪一部分。開發人員還希望利用該標簽監測和收集信息，決定風險的高或低批次，利用這些信息，批發商可盡快將高風險批次盡快上架。挪威最大的食品供應商Nortura采用RFID技術追蹤肉從屠殺場到加工場到商店的全過程，希望最終實現雞肉、牛肉、羊肉和豬肉從出生到餐桌的全程跟蹤。采用RFID追蹤系統，零售商可以更好地追蹤他們的庫存，確保肉的鮮嫩度，并為顧客提供肉的詳細信息，從而提高食品安全。肉類追蹤是一個非常復雜的問題，要求多方的參與，包括農場主、加工商、批發商和零售商。南非酒業巨頭KWV采用RFID追蹤儲存葡萄酒或白蘭地的木桶。木桶是酒業制造業非常重要的資產，木桶的森林源地、木紋和年紀、過去裝載葡萄酒和白蘭地的類別和時間會影響其桶內酒的味道和質量。因此需要在適當時間采用合適的木桶。然而，在成熟過程和蒸餾過程中追蹤橡木桶是個大難題，由于在20～30年的使用期內木桶會被重復使用多次,但是葡萄酒制造商必須追蹤它們的使用次數、時間和每次所儲存酒的品種，這樣才能了解木桶對影響下一次所儲存酒的影響。因此，KWV決定利用RFID系統來追蹤木桶，標注木桶的批次號、制桶商、木材來源和木紋。在一個木桶的生命周期里，KWV員工可以通過ID碼來尋找每個木桶，查詢木桶的使用情況，木桶的使用時候、所處位置和使用狀況，及木桶的背景資料，如制桶商等。采用這套系統后，KWV不僅定位每只桶的位置，清楚它們使用歷史情況，還可以及時了解到公司目前正缺的酒桶。此外，該系統還可以為特定種類的葡萄酒或白蘭地找到特定的酒桶。 隨著食品供應的持續全球化，追蹤食品的來源地，銷售地將會變得越來越重要。夏威夷是美國首個開展 RFID食品追蹤項目的州。該項目利用RFID技術追蹤從農場到超市的農產品，周期為3年。夏威夷州政府希望當這個試行項目結束時該地區的所有5 000家農場都采用 RFID技術。COVAP是Andalusia地區最大的工農業合作社，2008年的銷售額達4.44億美元，COVAP最早在其奶制造部門采用RFID技術。試點項目結束后，合作社安裝了RFID系統，每天控制1 300個貨盤的移動。合作社現在追蹤火腿從屠殺廠到多個準備和食物加工流程。COVAP計劃這個應用至少得運行三年。這個項目提高了產品可追蹤性，節省了產品的搜索時間，減少了浪費。此外，公司還消除了一些手工掃描流程，節省了時間和降低了成本。

我國是世界主要農產品的生產大國，其中谷物、水果、肉類、禽蛋和水產品等主要食品的產量居世界第一位。農產品的質量安全管理歷來是關系國計民生的頭等大事，從2004年開始，農業部加強了對農產品質量安全追溯體系構建的研究和推廣，重點在北京、上海等8城市開展了農產品質量安全監管試點工作。在 “進京蔬菜產品質量追溯制度試點”中初步實現了農產品的源頭追溯和流向追蹤，尤其在產品標簽信息碼的開發、管理、使用、查詢等方面取得了很大進展。在山東壽光等地開展了以條形碼為主要手段的 “無公害蔬菜質量追溯系統”的研究與建設。在南京市啟動了農產品質量IC卡管理體系試點。在上海市開展了畜產品質量追溯制度建設試點工作，實現了部分雞蛋產品的源頭可追溯[1]。實際上，我國最早將RFID技術運用于生豬屠宰加工企業始于2003年，開發的基于RFID技術的生豬屠宰實時監控系統能監控生豬生產的全過程。該系統可以自動、準確、實時采集生產環節的有關數據信息，為產品的全程跟蹤提供信息來源[2]。

中國茶葉、蔬菜水果、牛肉產品和糧食等多種食品 “從農田到餐桌”的安全狀況，已試點加入全球統一的編碼標識追溯系統。北京、上海等一些地方政府部門，正在與行業協會合作，在分類食品領域，試點采用以商品條碼、物品編碼及射頻識別技術為核心的GSI全球統一識別系統，開展農產品安全追溯工作，同時建立從 “農田到餐桌”的全程追溯體制。

3 農產品質量監管追溯體系的技術構成

3.1 信息采集技術

（1）條碼技術。條碼技術的應用已非常廣泛，目前全球已有40多個國家和地區采用了以商品條碼為基礎的全球統一標識系統，并且一般以EAN-13碼、EAN-128碼居多。

（2）二維碼技術。二維碼技術具有體積小、信息容量大、可加密、能存儲聲音圖像、識別能力強等優點。目前二維碼技術大多用于果蔬類食品、水產品、快餐類食品、肉食品的安全追溯。

（3）無線射頻識別技術 （RFID）。RFID技術具有信息存儲量大、非接觸識別、防偽性強等優點，可以有效地實現農產品 “從農場到餐桌”質量安全追蹤與回溯。目前，RFID技術是農產品質量安全監管方面的應用熱點。

3.2 系統設計

可追溯體系實際上是一個基于農產品全程質量監管的信息管理平臺。可追溯性信息系統的建設包括信息采集、信息記錄、信息篩選、信息保存、信息反饋、信息統計、信息挖掘、信息交換、信息利用等環節。其中信息的來源包括農產品的生產企業、農產品的加工企業、農產品的貯藏企業、農產品的運輸企業、農產品的經銷企業、農產品的終端用戶。

（1）可追溯系統中數據的分類與管理。按照農產品質量安全管理信息的需求，可將數據分為三大類：一是與農產品的生產管理相關的基本信息；二是完成對農產品的物流追溯所需要的信息；三是與農產品的經營與銷售相關的商業信息。其中，整個系統數據庫的關鍵字是以農產品的編號為唯一的檢索關鍵字。該編號貫穿農產品的整個流通環節，并由各環節上的參與者傳承下去，由此完成對農產品的全稱跟蹤。對于農產品的生產管理的相關基本信息應包括，參與者企業的商業注冊編號、企業名稱、企業法人姓名、注冊地址、注冊時間等信息；生產者企業的生產信息，包括所采用的原料信息、原料供貨商的信息、生產信息、產品信息、產品接收者的信息、產品發貨信息等。可追溯系統的關鍵是信息的傳承與交互，可追溯系統中的信息傳承與交互包括參與者上下游相鄰兩者之間的信息接受和信息傳遞，這種信息的傳承和交互能力是實現產品可追溯性的體現。但由于農產品來源的廣泛性以及農產品流通過程中參與者的多樣性與多變性使得可追溯系統的建立是一項復雜的系統工程。

（2）可追溯系統框架。對農產品質量監管追溯系統的信息構成應包括農產品供應鏈的各環節，通常采用C/S與B/S的混合模式來構建系統。C/S技術由于客戶端實現與服務器直接相連，沒有中間環節，因此響應速度快、操作界面友好、形式多樣，可以充分滿足用戶的個性化要求；C/S模式的管理信息系統具有較強的事務處理能力，能夠實現復雜的業務流程。但同時，由于C/S模式需要專門的客戶端安裝程序，分布功能較弱，針對點多面廣且不具備網絡條件的用戶群體，不能夠實現快速部署安裝和配置。因此，不能夠充分滿足農產品全程監管的分布性需求，需要與B/S模式互相補充。B/S模式可以實現通過WWW瀏覽器去訪問Internet上的文本、數據、圖像、動畫、視頻點播和聲音信息，這些信息都是由許許多多的Web服務器產生的，而每一個Web服務器又可以通過各種方式與數據庫服務器連接，大量的數據實際存放在數據庫服務器中。它的優點是具有分布性特點，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業務處理；業務擴展簡單方便，通過增加網頁即可增加服務器功能；維護簡單方便，只需要改變網頁，即可實現所有用戶的同步更新，開發簡單，共享性強。

（3）RFID的技術實現。一套完整的RFID系統，是由閱讀器 （Reader）與電子標簽 （TAG）也就是所謂的應答器 （Transponder）及應用軟件系統三個部份組成，其工作原理是Reader發射特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅動Transponder電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。為了達到農產品的追溯與召回目的，農產品的監管系統應包括：中心數據庫系統、種植養殖安全管理系統、安全生產與加工管理系統、農產品供應鏈管理系統、監控系統、農產品質量安全基礎信息服務系統等組成，通過種植養殖生產、加工生產、流通、消費的信息化建立起來的信息鏈接，實現生產過程的安全控制和對流通環節的實時監控，達到農產品的可追溯與召回目的。

3.3 系統的工作流程

（1）生產模塊。農產品從生產產地生產出來后將佩戴RFID電子標簽，關聯產品的父輩信息。同時將生產過程中所使用的主料信息、輔料信息、防疫信息、農藥信息、化肥信息、添加劑信息、環境信息等等信息收集并上傳到農產品質量安全管理平臺的數據中心。

（2）批發模塊。將合格農產品的綁定RFID追溯標簽，同時將下游經銷商的身份信息自動關聯，并將信息上傳數據中心。

（3）零售模塊。在各級零售商、農貿市場、超市等銷售終端進行銷售，采用專用電子稱讀取RFID標簽數據以后再進行分割銷售，同時將RFID標簽轉化為低成本的二維碼不干膠標簽提供給消費者作為零售的溯源憑證。并將銷售數據上傳到零售商的數據處理系統。

（4）追溯模塊。在農產品的交易過程中，經營者或最終消費者都將獲得農產品的溯源標簽，其中包括溯源代碼，這種溯源代碼可為消費者或經營者進行質量跟蹤提供信息服務。通過溯源代碼，消費者可以追溯到產品的產地、生產時間、檢驗檢測信息、主要成分等。

（5）監管模塊。農產品銷售過程中的政府監管是必不可少的環節，通過這個模塊，可以將各級農產品經銷的銷售數據上傳到一個公共的數據中心，這個數據中心可以為工商管理部門、衛生檢疫部門、質量監督部門、生產統計等部門提供監督、監管的信息窗口。

4 RFID技術在應用推廣中的困境

RFID技術具有明顯的優勢，但是其在推廣過程中的困境也是不容忽視的。

首先，標準問題。RFID標準大致包含四類：技術標準 （如符號、射頻識別技術、IC卡標準等）；數據內容標準 （如編碼格式、語法標準等）；一致性標準 （如印刷質量、測試規范等標準）；應用標準 （如船運標簽、產品包裝標準等）。其中編碼標準和通信協議 （通訊接口）是爭奪得比較激烈的部分，它們也構成了RFID標準的核心[1]。目前有五大標準組織，分別代表了國際上不同團體或者國家的利益。EPC Global是由北美UCC產品統一編碼組織和歐洲EAN產品標準組織聯合成立，在全球擁有上百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業巨頭強生、寶潔等跨國公司的支持。而AIM、ISO、UID則代表了歐美國家和日本；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主。比較而言，EPC Global由于綜合了美國和歐洲廠商，實力相對占上風。中國擁有全球潛在的最大的RFID技術應用市場，卻沒有核心的RFID技術和產品，更沒有自己的標準。由于缺乏統一的標準，國內不同企業使用的RFID產品的頻率、編碼、存儲規則及數據內容等都不盡相同，閱讀器和標簽不能通用，企業之間無法順利進行數據交換與協同工作，進而限制了我國RFID技術的應用范圍。

其次，推廣成本較高。價格因素是影響RFID技術普及應用的首要原因之一，當下我國農產品進入市場銷售環節所使用的數字化技術主要是條碼技術，條碼技術的主要有優點是簡單、方便、價格低廉，但它的主要缺點所包含的信息較少，不便于跟蹤。相對于RFID技術要想實現從產地到餐桌的全程跟蹤與追溯，勢必需要完成從產地的產品開始封裝RFID電子標簽，同時還需要對運輸環節、零售環節、加工環節進行改造，增設數據自動采集設備，為每一個產品增貼RFID標識，由此所帶來的高額成本是不可能由一個企業或幾個企業所能承擔的，需全社會的參與與努力。因此，從目前的推廣和使用結果來看，雖然RFID技術對提高農產品質量管理具有極高的價值，但是，推廣和使用成本過高仍然是不可跨越的障礙。

第三，流通環節繁瑣。我國農產品流通明顯存在環節太多、鏈條過長的問題。在中國，農產品由田間地頭到市民的餐桌大概需要以下幾步：先由大量的、分散的種植戶手中通過農村經紀人運送到一級批發商或者代理商手中，然后一級批發商或者代理商再轉手到二級批發商手中，由二級批發商轉手到零售商手中，最后由零售商銷售給消費者。雖然 “農超對接”可以有效減少中間環節，但前提是需要具備大規模集中精確供給與超市大規模集中精確采購為條件，而農民組織化程度普遍很低， “農超對接”目前尚難以大面積推廣，農產品批發市場將依然是長期依賴的流通渠道。顯然，這種復雜的流通模式不利于RFID技術的應用和普及。

第四，農產品安全體系亟待完善。農產品安全追溯系統的建立是各種技術的結合，但是，單存依靠技術的力量很難實現對農產品質量安全管理的需求，必須從政府的管理層面完善和建立相應的管理機構，從法律和法規層面建立管理機制，鼓勵農產品生產者和消費者積極參與，建立農產品安全管理體系，扶植和培養農產品安全生產基地，建立健全各級檢疫、檢測機構，加強農產品生產、流通環節的跟蹤監管力度，推廣和普及RFID農產品跟蹤追溯體系的建立，生產出滿足社會需求的高質量的農產品。

總之，電子自動識別技術即RFID技術被公認為21世紀最具發展前景和變革力的高新技術，在眾多領域有著廣泛的應用。基于RFID的農產品質量安全體系的建立和應用，將為社會各方面提供農產品質量安全管理的全程跟蹤和監管，滿足社會對優質、安全的農產品的需求。

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[2] 朱平.RFID在肉食品生產安全管理中的最新應用[J].中國食品工業，2006(6):28-29.

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[6] 王俊峰. “物聯網”是未來信息革命的方向[EB/OL].(2009-09-16)[2011-11-30].http://www.p5w.net/stock/lzft/hyyj/200909/t2571695.htm.

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