基于RFID的農產品安全監控系統研究

摘要：RFID（無線射頻識別，Radio Frequency Identification）是一種自動識別技術，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信從而對目標加以識別。由于農產品安全危機頻繁發生，實現農產品的安全管理和跟蹤已是非常緊迫。本文提出一種基于RFID 技術的農產品安全監控系統，探討在農產品流通的各個環節中如何使用RFID 技術，重點介紹系統架構，系統功能，RFID 技術的實施策略及其實現。
關鍵詞：RFID，農產品，農產品安全管理，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，由于農產品安全危機頻繁發生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關注。歐盟、美國等發達國家和地區要求出口到當地的農產品均必須能夠進行跟蹤和追溯。而在國內，農產品安全問題已成為農業發展新階段亟待解決的主要矛盾之一。如何強化農產品的安全管理，建立農產品安全監控系統，實現其信息在整個供應鏈上的共享，實現農產品的可追溯能力，從而達到從“農田到餐桌”端到端的監控，已是非常緊迫！由于農產品生產與消費的日益分離，供給體系的復雜化，所涉及的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢測和衛生等各個環節眾多。采用何種技術和方法來實現農產品的全程監控和可追溯能力，是一個非常重要的課題。

RFID（Radio Frequency Identification）技術具有使用簡便、識別工作無須人工干預、批量遠距離讀取、對環境要求低、使用壽命長、數據可加密、存儲信息可更改等優點，結合有效的數據庫系統及網絡體系，可以幫助實現農產品從生產源頭到最終消費者的監控。因此，本文提出一種基于RFID 技術的農產品安全監控系統，圍繞“生產、監控、檢測、監管”四條主線，以農產品生產環境、農產品生產、農產品加工、農產品流通、市場進入等環節為立足點，對農產品的生產環境、生產、加工、流動、銷售實施實時監控。下面我們在業務流程分析的基礎上，探討在農產品流通的各個環節中如何使用RFID 技術，重點研究系統架構，系統業務模型、系統功能及其實現。

2 系統設計
基于 RFID 技術的農產品安全監控系統主要包括農產品生產監控模塊、供應基地監控模
塊、農產品物流企業監控模塊、農產品倉儲監控模塊、農產品消費點管理模塊、農產品安全
管理中心模塊等。

（1）農產品安全管理部門（工商局或農產品主管部門）設立農產品安全管理中心，建立中心數據庫，中心數據庫和各生產、加工廠家、農產品倉庫、以及各中途監控點進行實時通信。中心數據庫具備監控、查詢、統計、報表和計劃等功能。農產品安全管理中心負責制定標簽編碼方案和號段分配，農產品經營主體備案管理，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）農產品生產、養殖基地模塊：生產、種植、養殖基地（簡稱：生產基地）是農產品的生產地。當初級產品不需要加工時，由生產基地制作農產品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將產品直接發送到農產品倉庫；當初級產品需要加工時，則由生產基地制作農產品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將初級產品直接發送到農產品加工企業。在初級產品發送前，生產基地將所有農產品信息實時傳入到管理中心。

（3）農產品倉儲監控模塊：各農產品倉庫作為地區性倉儲中心，負責農產品接收、入庫、存儲和配送，各農產品倉庫設本地數據庫。在農產品入口處由RFID 終端設備完成入庫農產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 設備完成包括商品去向目的地信息在內的配送信息。這些商品的入庫、存儲及出庫信息由本地后臺數據管理系統負責完成統計、分析、報表和管理工作，同時本地系統要及時和農產品中心數據庫保持通信，進行數據和指令的交互。農產品倉庫（簡稱倉庫）接受來自加工中心的農產品，是本物流檢查系統的終點。為保證農產品的安全，倉庫內設置車輛貨物檢查點，對接受的農產品進行四重核對：① 核對車輛身份；② 核對車門上的電子封條是否完整；③ 核對車輛登記農產品和卸載農產品是否一致；④ 核對車輛登記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。

（4）農產品加工中心監控模塊：各加工中心負責將農產品進行包裝。各加工中心配備本地RFID 系統，利用本系統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，將數據上傳到農產品安全管理中心。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。農產品加工中心（簡稱加工中心）加工農產品并將加工好的農產品發送到各個農產品倉庫。加工中心是物流運輸的起點，負責制作要發送的農產品的電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，并在發送前將這些電子信息傳入到管理中心。

（5）農產品物流企業監控模塊：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聯起來。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 標簽可以與現有高速公路不停車收費系統統一起來。

（6）農產品銷售點管理模塊：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。

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

（8）農產品質量日常監管模塊：包括① 產地環境、生產投入管理；對農產品質量安全進行管理，首先需要對農產品的產地環境、生產投入等相關因素進行日常監管。②農產品質量案件信息管理；③ 暫停農產品生產、銷售；④ 恢復農產品生產、銷售；⑤ 農產品及養殖戶黑名單管理；⑥ 農產品停止生產、退出市場；⑦ 重點農產品劃定；⑧ 重點農產品取消；⑨ 名優農產品；⑩ 名優農產品養殖企業。

（9）農產品安全公眾服務信息模塊。把農產品安全監控基本情況等通過Internet 向公眾發布，并利用WebGIS 發布生產區域生態環境、污染情況和生產投入等空間信息及相關信息；把與農產品安全預警信息及時在網上發布，用戶可通過系統了解有關的避防措施等。

3 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：在生產環節大體包括下面幾種生產方式，一種是生豬活禽等，是活體從養殖場運輸到加工企業的農產品。需要在活體身上加裝RFID 電子標簽。第二種生產方式是需要加工或不需要加工的蔬菜果品，一些需要加工的農產品。這兩種農產品在生產的過程中需要對生產的過程進行詳細記錄，儲存在本地數據庫中，在農產品生產出以后，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。在生產階段，采用13.36MHz 或125KHz 無源電子標簽，因為此種標簽成本比較低，所以較容易應用到生產環節中去，標簽上主要記錄生產養殖的相關信息，如養殖場編號、運出時間等，而且這些信息要和生產企業自身的信息系統數據庫相聯系，以便查詢生產過程的細節信息。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，在價值較高，對環境要求比較嚴格的農產品上應用單個的RFID 電子標簽，而在價值較低的產品上，對運輸的托盤和大包裝上應用標簽，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。因為安全的需要，在運輸過程中采用集裝箱運輸，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產品發生意外。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，可以用手持讀卡機具直接查詢貨物信息。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，可以有效的利用資源，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。

4 應用實例
以珠海市斗門區水產品安全監控為例，養殖環境查詢可按地區，時間段、電子標簽編號對水產品養殖的生產投入、養殖環境進行追蹤。一旦發現水產品安全出現質量問題，就可以通過此系統追溯產生問題的原因。通過選擇農產品電子標簽編號、統計范圍、投入時間，對水產品養殖過程中的養殖環境、魚苗、飼料、藥物的使用情況進行查詢，如圖1、圖2 所示。

5 結論
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。

本文作者的創新點是：充分利用射頻識別技術（RFID），結合信息化的智能網絡體系，圍繞農產品“生產、監控、檢測、監管”四條主線，以農產品生產環境、農產品生產、農產品加工、農產品流通、市場進入等環節為立足點，對農產品的生產環境、生產、加工、流動、銷售實施實時監控，實現農產品的可追溯能力，從而達到從“農田到餐桌”端到端的監控。