RFID技術應用于農產品追溯探究

【摘 要】農產品運輸具有保鮮較難、質量不易監控、運輸距離較遠等特點，其供應鏈是一條長且復雜的系統，在流通過程中出現的問題往往很難進行監控，而人們對農產品質量要求越來越高，用某種技術來保證農產品的質量成為必然趨勢。RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術以使用簡便、無須人工干預、讀取距離可變、使用壽命長、數據可加密、存儲信息量可變等優點，結合高效的數據庫系統及網絡體系，可以幫助實現從農產品生產源頭到最終消費者的監控。因此，本文論述了一種基于RFID技術的農產品安全監控系統。

【關鍵詞】RFID技術 數據庫 安全監控 流通

RFID technology in agricultural products Product traceability inquiry

【Abstract】 With fresh produce transport difficult， the quality is not easy to monitor， transport distance and other characteristics，Its supply chain is a long and complex systems， In the process of circulation problems are often difficult to monitor， And people are increasingly demanding high quality agricultural products， Use some techniques to ensure the quality of agricultural products has become an inevitable trend. RFID technology with ease of use， without human intervention， reading distance variable， long life， data can be encrypted， the amount of information stored in a variable， Combined with efficient database system and network system， Can help achieve agricultural production from the source to the final consumer monitoring. Therefore， this paper discusses an approach based on RFID technology， agricultural safety monitoring system.

【Keywords】 RFID technology；database； security monitoring；circulation

1 RFID的基本組成部分

RFID稱為射頻識別技術主要由三個部件組成。

1.1標簽（Tag）

由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，標簽根據是否裝有電池分為三種。

1.1.1有源電子標簽又稱主動標簽，標簽的工作電源完全由內部電池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉換為電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量，作用距離較遠。

1.1.2 半無源射頻標簽內的電池供電僅對標簽內要求供電維持數據的電路或者標簽芯片工作所需電壓的支持，本身耗電很少的標簽電路供電。

1.1.3無源電子標簽（被動標簽）沒有內裝電池，在閱讀器的讀出范圍之外時，電子標簽處于無源狀態，在閱讀器的讀出范圍之內時，電子標簽從閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電源，作用距離較近。

1.2閱讀器（Reader）

讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式RFID讀寫器和固定式讀寫器。

1.3天線（Antenna）

在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

2 RFID的工作原理

當裝有RFID標簽的物體接近閱讀器時，閱讀器受控發出微波查詢信號，標簽收到閱讀器的查詢信號后，將此信號與標簽中的數據信息合成并反射回閱讀器，閱讀器接收到標簽反射回的信號后，經內部微處理器處理后即可將標簽存儲的識別代碼等信息分離讀取出來，再傳輸到計算機系統進行相關的處理。

標簽反射的信號分為三個波段：低頻（30KHz-300KHz）、高頻或射頻（3MHz-30MHz）和超高頻（300MHz-3GHz）或微波（>3GHz）。

與傳統的條形碼等識別技術相比，RFID有著很多優勢，其最大的特點就是非接觸式，因此RFID讀寫速度快、范圍大，能同時識別多個標簽，且閱讀器可以直接與后臺的信息系統連接，能夠滿足自動化管理的需要；RFID標簽的存儲容量比條形碼大的多，且可擦寫，除了可以用來標識農產品，還能儲存更多有關農產品質量安全的信息，便于對農產品安全實施監控；RFID標簽不受油漬、灰塵、藥物等環境的影響，尺寸大小與形狀多樣化，用于農產品的標識，解決了條形碼易破損，受環境限制大的缺點。

圖1 RFID的數據流程圖

3 農產品跟蹤與回溯

跟蹤是指從供應鏈的上游至下游，從農產品生產者到食用者的流通鏈路的追蹤；而追溯是指從供應鏈下游至上游查找產品來源。其實質就是要形成一條完整的信息鏈，使農產品的信息流和物流聯系起來，根據農產品的信息追蹤農產品的實體，它主要包括三個方面：

（1）對農產品進行有效的信息標識

（2）建立網絡信息系統，對信息標識后的農產品進行采集和處理。

（3）通過網絡進行有效的信息傳遞、交換與匯總。

然而農產品供應鏈環節較多，依靠人工控制農產品生產的每一過程不切實際，必須借助網絡信息技術進行數據的采集、分析和處理。RFID技術正是這一問題的有效解決方案，將電子標簽作為農產品的信息載體，能夠有效地實施跟蹤與追溯，提高農產品安全和監控的水平。

4 RFID的系統設計

基于RFID技術的農產品監控系統包括農產品的生產加工監控、倉儲監控、物流和終端管理、安全管理中心等模塊。

（1）生產加工模塊：當農場品從生產基地出產時，由生產基地制作農產品和運輸車輛的電子標簽，粘貼到包裝箱和車輛上然后將產品直接發送到農產品倉庫。各加工中心負責對農產品在加工后的包裝，通過網絡將數據上傳到農產品安全監管部門。加工中心配備本地RFID系統，將車上所有物品的RFID標簽一次性寫入車輛配備的車載GPS中，GPS與農產品管理中心聯網，農產品加工中心將加工好的農產品發送到各個區域的農產品倉庫，加工中心是物流運輸的起點。

（2）倉儲監控：農產品倉庫接受來自加工中心的農產品，為保證農產品的安全，倉庫內設置車輛與貨物檢查點，對出入庫的農產品進行核對：①車輛身份核對；②車輛上GPS系統信息核對；③車輛記錄的農產品和卸載農產品信息是否一致；④車輛記錄農產品與管理中心數據庫的數據是否一致。同時，倉庫將卸貨信息和檢查結果上傳管理中心。在農產品入檢處由移動式RFID終端設備完成入庫農產品的自動鑒別、自動分類和商品信息輸入功能。各商品在出庫時要通過高頻（13.56MHz）RFID設備寫入商品的配送信息，商品的入庫、存儲及出庫信息由本地數據庫管理系統負責完成統計、分析、報表和管理工作，本地數據庫要與農產品中心進行數據交換。

（3）物流企業：物流公司將配送車輛相關信息發送給管理中心，管理中心對其進行資格審查和核對。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聯起來。車載電子標簽要求采用5.8G有源標簽，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5.8GRFID有源標簽可以與現有高速公路收費系統連接起來。

（4）銷售終端模塊：消費點收到倉庫配送過來的農產品時，讀取并核對產品上的電子標簽信息，實時將數據上傳到管理中心和倉庫數據庫。

（5）安全管理中心：中心數據庫將生產基地加工廠家、倉儲物流企業、物流企業和農產品終端聯系起來搭建數據庫查詢管理系統。

5 RFID技術實施策略

將RFID應用到農產品安全管理中，最主要的是應用不同RFID標簽的特性來保證實現“源頭”農產品追蹤解決方案和在農產品供應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）生產環節：一類是活禽類，是活體從養殖場運輸到加工企業的農產品，因為數量較大，運輸距離不等，需要在活體身上加裝成本較低的13.36MHz或125KHz無源電子標簽RFID電子標簽，記錄生產養殖的相關信息。另一類是蔬菜果品，一些不需要加工，另一些需要加工，這兩類農產品使用125KHz無源電子標簽對過程進行詳細記錄，儲存在本地數據庫中，在農產品處理分揀以后，在運輸農產品的托盤上加裝RFID電子標簽，記錄這批產品的信息，并且和本地數據庫中的信息相對應。在各個生產企業都設置RFID讀寫卡機具，可以實現農產品信息的寫入。

（2）加工環節：加工環節分兩種情況，一種是從生產基地直接運送過來的農產品到加工企業進行加工，一種是外國農產品通過本地加工企業進口然后進入農產品供應鏈。對于從生產基地直接運送來的農產品，加工企業在讀取農產品上的RFID信息后，將這些信息保留在標簽中，并且將農產品的加工信息進一步添加到加工后的農產品電子標簽中，農產品電子標簽的使用和生產環節一樣，對價值較高（活體畜產品）和環境要求比較嚴格的農產品上應用有源RFID電子標簽，而在價值較低（蔬菜、水果）的農產品上，對運輸的托盤和大包裝上應用無源RFID標簽，而對單個農產品應用條形碼技術。

（3）運輸環節：物流公司將配送車輛相關注冊信息發送給管理中心，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。在農產品運輸過程中，只有經過農產品管理中心認證的物流企業才能從事農產品的運輸。因為安全和保險的需要，在運輸過程中農產品冷鏈物流，所以在運輸環節對RFID電子標簽的安裝有嚴格的要求。首先要求對每一次運輸的農產品信息做讀取，然后在集裝箱上安裝的RFID電子標簽上，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產品發生意外。對于集裝箱運輸采用的RFID電子標簽，采用900MHz或者2.45GHz有源電子標簽，這樣可以保證記錄數據的信息量大，數據內容包括集裝箱內農產品信息，運送車輛信息和運送時間等。這些信息和物流企業本地數據庫相關聯。在運輸檢測點和運輸過程結束時，檢查人員要比對集裝箱上安裝的有源電子標簽內的信息和管理中心傳來的數據是否一致。

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

（5）消費環節：在消費環節，對于RFID 的應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。在消費點售賣農產品時，用RFID讀卡器對每一件售賣食品信息進行記錄。所以在這個環節，RFID 的應用主要就是信息的確認。

6 RFID作用及意義

RFID技術的應用為實現農產品的安全監控提供了一種可行、高效的途徑。在本文所介紹的系統中，通過為農產品及加工產品加貼RFID電子標簽，設立農產品安全管理中心數據庫和在各地農產品倉庫設本地數據庫，實現了對農產品的生產、運輸、加工、儲存和銷售各環節的全方位跟蹤。通過本系統的建設，不僅可以追溯種養殖與加工業的疫病與污染問題，還可以追溯種養殖過程中濫用藥、加工過程中超范圍超限量使用添加劑，改變以往對農產品質量安全管理只側重于生產后的控制，而忽視生產中預防控制現象。

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