冷鏈農(nóng)產(chǎn)品RFID 溫度標(biāo)簽溯源系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

徐麗蕊

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流指的是在某些農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸全過程中，不論裝卸、搬運(yùn)或是變更運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸方式，該農(nóng)產(chǎn)品采用的運(yùn)輸溫度均為一恒定值或處于一恒定范圍的物流形態(tài)。冷鏈物流的運(yùn)輸方式可以是水路、鐵路、公路以及航空等多種形式或多種形式綜合的運(yùn)輸形式，但不論采用何種形式，均需要對運(yùn)輸環(huán)境尤其農(nóng)產(chǎn)品所處溫度環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格把控［1-3］。RFID 溫度標(biāo)簽是有源標(biāo)簽的一種，這種有獨(dú)立電源的標(biāo)簽?zāi)軌蛑鲃訉囟拳h(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至接受設(shè)備，是一種區(qū)別于傳統(tǒng)的被動掃描式標(biāo)簽的主動標(biāo)簽。本研究主要是利用一種有源溫度標(biāo)簽，建立一種針對陜西獼猴桃鮮活農(nóng)產(chǎn)品的冷鏈物流溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一般RFID 標(biāo)簽關(guān)于鮮活農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、品種、生產(chǎn)日期以及物流流經(jīng)地點(diǎn)等信息的顯示，同時還能夠?yàn)槲锪髌髽I(yè)和獼猴桃產(chǎn)銷方提供物流過程中的實(shí)時溫度信息，能夠改變當(dāng)前RFID 標(biāo)簽較為單一的數(shù)據(jù)查詢功能，還能夠進(jìn)一步提升冷鏈物流內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控和事后追溯能力，提升冷鏈物流產(chǎn)品運(yùn)輸整體質(zhì)量。

1 RFID 溫度標(biāo)簽

1.1 RFID 標(biāo)簽分類

按照標(biāo)簽自身是否具有能量或者能量獲取方式進(jìn)行區(qū)分，可將RFID 標(biāo)簽分為三類。①無源標(biāo)簽。無源標(biāo)簽是最傳統(tǒng)同時也是最常見的RFID 標(biāo)簽，該類型標(biāo)簽沒有能源供應(yīng)，必須由某些掃描設(shè)備或識別器進(jìn)行掃描以后才能獲取標(biāo)簽上的內(nèi)容。②半有源標(biāo)簽。半有源標(biāo)簽中存在能源供給裝置，但是該裝置通常僅為標(biāo)簽內(nèi)非射頻電路提供電源，而標(biāo)簽內(nèi)的射頻電路依然需要通過掃描設(shè)備掃描獲取感應(yīng)電流來供能。因此，半有源標(biāo)簽也屬于被動標(biāo)簽中的一種。③有源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽內(nèi)部含有完全獨(dú)立的電池，能夠?yàn)闃?biāo)簽內(nèi)所有電路供能，同時該標(biāo)簽還能將獲取的各類型數(shù)據(jù)主動傳輸至信號接收設(shè)備，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)接受方提供大量的存儲數(shù)據(jù)，可以與各類型傳感器搭配用于記錄溫度、濕度等數(shù)據(jù)［4］。

1.2 RFID 溫度標(biāo)簽優(yōu)勢

RFID 溫度標(biāo)簽將數(shù)字標(biāo)識與溫度傳感器、溫度記錄系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，通過數(shù)字標(biāo)識完成監(jiān)控物資的身份識別，通過溫度傳感器獲取物資所處環(huán)境溫度，通過溫度記錄系統(tǒng)對海量溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。這種標(biāo)簽最大的優(yōu)勢在于能夠同時兼具物資身份識別與溫控數(shù)據(jù)發(fā)送功能，與一般的RFID 標(biāo)簽相比功能更為全面，記錄的信息更加透明，同時也能一定程度降低某些物資運(yùn)輸環(huán)境中對溫控設(shè)備的需求。同時，RFID 溫度標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲量較大，能夠滿足冷鏈物流物資全周期的溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計與發(fā)送。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 陜西獼猴桃冷鏈物流模型

2019—2020 年陜西獼猴桃產(chǎn)量均位居全陜西省第二位，僅次于省內(nèi)蘋果產(chǎn)業(yè)。陜西作為中國獼猴桃產(chǎn)業(yè)中最大的產(chǎn)地，省內(nèi)獼猴桃產(chǎn)業(yè)一直是陜西農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重。獼猴桃屬于不耐藏類型的農(nóng)產(chǎn)品，在儲藏、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)極易因?yàn)橥獠繙囟茸兓l(fā)軟，一旦物流過程中獼猴桃出現(xiàn)發(fā)軟現(xiàn)象，則基本意味著獼猴桃壽命的結(jié)束，獼猴桃會因過軟而形成大面積表皮潰爛，無法進(jìn)行正常銷售。因此，獼猴桃冷鏈物流體系的建設(shè)至關(guān)重要。圖1 為一種最為常見的陜西獼猴桃冷鏈物流模型。

圖1 陜西獼猴桃常見冷鏈物流模型

在該模型中，獼猴桃的物流體系并不復(fù)雜。獼猴桃自農(nóng)戶采摘以后，大致存在3 種物流走向。第一，獼猴桃經(jīng)物流傳送至食品生產(chǎn)或加工企業(yè)，制作成果汁、罐頭等食品，再經(jīng)過配送中心運(yùn)輸至農(nóng)貿(mào)市場、超市等，最后到達(dá)消費(fèi)者端；第二，獼猴桃直接進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場或者物流中心，再經(jīng)過配送中心到達(dá)其他農(nóng)貿(mào)市場、超市，最后達(dá)到消費(fèi)者端；第三，獼猴桃經(jīng)過中間商、供應(yīng)商等環(huán)節(jié)，不經(jīng)過配送中心便運(yùn)輸至農(nóng)貿(mào)市場、超市等，最終到達(dá)消費(fèi)者端。可見，獼猴桃冷鏈物流模型本身的運(yùn)作邏輯極為清晰，是一種點(diǎn)到點(diǎn)的物流形態(tài)。這種較為簡單的冷鏈物流模型給后續(xù)開展溯源系統(tǒng)建設(shè)降低了難度。

2.2 溯源系統(tǒng)模型設(shè)計

2.2.1 設(shè)計思路 如果將圖1 的陜西獼猴桃常見冷鏈物流模型進(jìn)行拆解，可以將該模型簡單地分割為生產(chǎn)和加工、運(yùn)輸、檢測、交易4 個主要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)和加工發(fā)生在獼猴桃種植、采摘環(huán)節(jié)；運(yùn)輸則貫穿于整個冷鏈物流體系；檢測則發(fā)生在不同主體對接、交流節(jié)點(diǎn)以及獼猴桃的全冷鏈物流環(huán)節(jié)；交易則主要發(fā)生在農(nóng)戶與企業(yè)、企業(yè)與商超、農(nóng)戶與經(jīng)銷商等主體對接環(huán)節(jié)［5］。在各個環(huán)節(jié)中均需要充分融入溯源技術(shù)，完成陜西獼猴桃的全冷鏈物流溯源。本研究在圖1 基礎(chǔ)上構(gòu)建了圖2 所示的陜西獼猴桃冷鏈物流溯源流程。

圖2 陜西獼猴桃冷鏈物流溯源流程

溯源系統(tǒng)工作的第一步，需要由獼猴桃的供應(yīng)者登陸系統(tǒng)將獼猴桃的產(chǎn)地、數(shù)量、產(chǎn)期、保質(zhì)期、實(shí)拍圖等錄入系統(tǒng)并保存至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。此時系統(tǒng)將會隨機(jī)生成一個針對陜西獼猴桃的20 位產(chǎn)品批次號并進(jìn)行二維碼加密［6-8］。

第二步，司機(jī)或者物流企業(yè)在承載獼猴桃以后會登陸系統(tǒng)選擇一鍵開始運(yùn)輸功能進(jìn)行運(yùn)輸。負(fù)責(zé)冷鏈物流運(yùn)輸?shù)能囕v上都安裝有RFID 溫度標(biāo)簽，車廂內(nèi)部的溫度能控制在陜西獼猴桃的最佳儲運(yùn)溫度范圍內(nèi)，標(biāo)簽提供的數(shù)據(jù)將會被實(shí)時保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

第三步，車輛達(dá)到中間商、農(nóng)貿(mào)市場、企業(yè)等主體以后，各部門工作人員會根據(jù)產(chǎn)品批次信息對獼猴桃等進(jìn)行核實(shí)，核實(shí)通過則進(jìn)入下一流通單元，若不通過則會被駁回。待供應(yīng)商重新審核并完成新的二維碼編寫以后，再次交由審核部門審核，再次審核依然沒有通過的會被退回原產(chǎn)地。

第四步，中間商、農(nóng)貿(mào)市場等工作人員對獼猴桃的質(zhì)量進(jìn)行再次篩查并重新填寫質(zhì)量檢測結(jié)果錄入系統(tǒng)。若檢測結(jié)果為合格，則獼猴桃流入商超并流向消費(fèi)者，若檢測結(jié)果不合格，獼猴桃會被退回原產(chǎn)地。

第五步，獼猴桃進(jìn)入消費(fèi)者手中后，消費(fèi)者可以根據(jù)二維碼獲取獼猴桃的產(chǎn)地、保質(zhì)期以及物流過程中獼猴桃所處環(huán)境的溫度實(shí)時變化情況等。

2.2.2 RFID 溫度標(biāo)簽設(shè)計 RFID 溫度標(biāo)簽主要布設(shè)在獼猴桃冷鏈物流的車輛、儲藏庫中，用于記錄和儲存獼猴桃從果農(nóng)至消費(fèi)者端全流程儲存溫度［9］。圖3 為本研究設(shè)計的獼猴桃冷鏈物流RFID 溫度標(biāo)簽設(shè)計工作流程。

圖3 RFID 溫度標(biāo)簽工作流程

該標(biāo)簽除了具有溫度數(shù)據(jù)感知、儲存和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)裙δ芤酝猓€能夠?qū)崿F(xiàn)溫度數(shù)值報警功能，當(dāng)RFID 溫度標(biāo)簽中的溫度感應(yīng)器感知到外界溫度超出獼猴桃的限定保存范圍以后，會向物流配送人員以及當(dāng)前物流發(fā)起端進(jìn)行報警，由物流配送人員對溫度條件及時進(jìn)行調(diào)整或者對車廂制冷環(huán)境故障進(jìn)行維修［10］。同時，這些溫度報警和維修數(shù)據(jù)也會完整地進(jìn)行保存，不進(jìn)行任何掩飾。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本次設(shè)計的RFID 溫度標(biāo)簽冷鏈物流溯源系統(tǒng)包括了WEB 端和移動端，由于冷鏈物流車輛以及質(zhì)量檢測人員需要對車輛以及獼猴桃進(jìn)行流動檢測，移動端的使用頻率要高于WEB 端。因此，本研究著重論述移動端的系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。圖4 為本研究搭建的移動端溯源系統(tǒng)。

圖4 冷鏈物流溯源系統(tǒng)移動端示意

用戶如果需要對獼猴桃進(jìn)行質(zhì)量溯源，并不需要注冊即可實(shí)現(xiàn)溯源，保證了系統(tǒng)使用時的精簡性；假設(shè)是物流車輛運(yùn)送人員或檢測人員需要對標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，則需要登陸個人信息，在不同的權(quán)限條件下對產(chǎn)品資料等進(jìn)行增刪改查。

界面二所顯示的功能中，信息記錄人員和檢測人員可以對掃描以后的獼猴桃信息進(jìn)行檢測，從而獲得某批次獼猴桃的質(zhì)量抽樣檢測結(jié)果，并以該檢測結(jié)果為依據(jù)判斷抽樣是否能通過，若不能通過則需要填寫駁回原因錄入內(nèi)部管理模塊中。

3 小結(jié)

綜上所述，本研究基于陜西獼猴桃一般冷鏈物流模型構(gòu)建了一種冷鏈農(nóng)產(chǎn)品RFID 溫度標(biāo)簽溯源系統(tǒng)，針對該系統(tǒng)的APP 端實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行了簡單分析。該系統(tǒng)相對于一般的RFID 溯源系統(tǒng)而言具有溫度數(shù)據(jù)實(shí)時保存和報警功能，能夠幫助獼猴桃經(jīng)營產(chǎn)業(yè)鏈各主體以及冷鏈物流運(yùn)輸車鏈工作人員實(shí)時把控獼猴桃存儲溫度，有效防止獼猴桃出現(xiàn)破皮、腐爛以及過度成熟等問題。