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RFID射頻識(shí)別在種子資源庫(kù)管理中的應(yīng)用方案

作者:深圳市萬(wàn)全智能技術(shù)有限公司
來(lái)源:RFID世界網(wǎng)
日期:2010-08-02 10:57:29
摘要:隨著近幾年RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外種子資源公司開(kāi)始應(yīng)用RFID技術(shù)管理種子資源庫(kù),美國(guó)孟山都、法國(guó)利瑪格蘭以及國(guó)內(nèi)的萬(wàn)向德農(nóng)、登海種業(yè)等國(guó)內(nèi)外大型種子公司開(kāi)始采用RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)種子的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯藏、包裝、檢和衛(wèi)生等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全程監(jiān)控與可追溯。
  前言

  面對(duì)全球氣候惡劣的變化以及未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的威脅,各國(guó)都在著力建設(shè)自己國(guó)家的種子資源庫(kù)用以本國(guó)農(nóng)業(yè)物種的延續(xù),如泰國(guó)建立的“大米基因銀行”種子庫(kù),保存著2.4萬(wàn)種水稻種子,挪威興建的“全球種子庫(kù)”有人類農(nóng)業(yè)的諾亞方舟之稱,中國(guó)最大的種子資源庫(kù)在昆明建成;種子是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,它具有生命力,是一種特殊商品。是農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心推動(dòng)力,是穩(wěn)定糧食生產(chǎn)、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“制高點(diǎn)”良種有力推動(dòng)糧食增產(chǎn)。

  強(qiáng)化種子信息化管理措施提高優(yōu)良品種的利用率,管理單位應(yīng)該對(duì)種子的生產(chǎn)、加工、包裝、檢驗(yàn)、存儲(chǔ)一系列程序的質(zhì)量監(jiān)督規(guī)范化,堅(jiān)決杜絕假、劣種子進(jìn)入市場(chǎng)。在信息化技術(shù)高速發(fā)展的今天,如何利用先進(jìn)的信息化技術(shù)提高種子資源管理水平已經(jīng)成為極為迫切的需求。隨著近幾年RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外種子資源公司開(kāi)始應(yīng)用RFID技術(shù)管理種子資源庫(kù),美國(guó)孟山都、法國(guó)利瑪格蘭以及國(guó)內(nèi)的萬(wàn)向德農(nóng)、登海種業(yè)等國(guó)內(nèi)外大型種子公司開(kāi)始采用RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)種子的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯藏、包裝、檢和衛(wèi)生等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全程監(jiān)控與可追溯。

  1、我國(guó)種子行業(yè)發(fā)展

  從2000年底《種子法》頒布至今,種子行業(yè)開(kāi)始真正進(jìn)入市場(chǎng)化的階段。國(guó)家取消了對(duì)主要作物種子的管制,打破了原國(guó)有種子公司一統(tǒng)天下的局面,各類民營(yíng)種子企業(yè)紛紛成立、外資種子公司進(jìn)入我國(guó),拉開(kāi)了中國(guó)種業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的序幕。種子按照經(jīng)營(yíng)品種劃分,可以分為糧食作物種子(玉米、水稻、大豆、小麥等)、經(jīng)濟(jì)作物種子、蔬菜瓜果種子和花卉種子等。玉米種子、水稻種子商品化高。我國(guó)種子市場(chǎng)價(jià)值從2001年200億元增長(zhǎng)到目前的500多億元,我國(guó)已成為僅次于美國(guó)的第二大種業(yè)市場(chǎng)。

  2、種子資源庫(kù)設(shè)計(jì)要求

  2.1、種子庫(kù)分類:
   
  種子庫(kù)是用于儲(chǔ)藏重要的物種資源特殊倉(cāng)庫(kù),貯藏環(huán)境(主要指溫度和濕度)對(duì)種子的壽命影響很大。根據(jù)庫(kù)內(nèi)溫、濕度環(huán)境的不同,傳統(tǒng)型種子貯藏建筑可分為4類:

  2.2、種子庫(kù)設(shè)計(jì)依據(jù):
    
  種子壽命指種子在一定環(huán)境條件下所能保持生活力的期限。遺傳性、發(fā)育環(huán)境決定了種子固有壽命的長(zhǎng)短;收獲、干燥、加工情況、貯藏條件決定了種子的老化速度。依貯藏行為,農(nóng)作物種子分為傳統(tǒng)型(orthodox seed)、 頑拗型(recalcitrant seed) 和中間型(middle seed)種子。對(duì)于傳統(tǒng)型種子的貯藏,關(guān)鍵在于控制種子水分和貯藏溫度,只要其中有一項(xiàng)是低的,就能夠能夠延長(zhǎng)種子的貯藏壽命。Harrington提出如下準(zhǔn)則:

  1)種子含水量在 5~14%范圍內(nèi),每降低1%,種子壽命延長(zhǎng)1倍;

  2)貯藏溫度在 1~50℃ 范圍內(nèi),每降低 5.6℃(100F),種子壽命也延長(zhǎng)1倍。貯藏時(shí),不同種子間的差異可以忽略,因此大多數(shù)種類的種子可以被貯存在標(biāo)準(zhǔn)條件下。

  3)首先,入庫(kù)之前必須對(duì)種子進(jìn)行干燥,降低種子含水率。干燥溫度過(guò)高會(huì)損傷種子,而且濕種子耐高溫能力低于干燥種子。
  IBPGR咨詢委員會(huì)(IBPGR Advisory Committee)推薦種子貯藏的干燥條件為:溫度15℃(59°F)、相對(duì)濕度10~15%。對(duì)于不用長(zhǎng)期儲(chǔ)存的種子,丹麥森林研究中心(The DANIDA Forest Research Centre)推薦最高干燥溫度為30~35℃,使得種子含水量降到10~12%。

  4)其次,貯藏過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證適當(dāng)?shù)馁A藏溫度和相對(duì)濕度。水分和溫度這兩個(gè)關(guān)鍵因素是相輔相成的,低溫保存種子必須結(jié)合較低的含水量和空氣相對(duì)濕度;高溫條件下,即使在安全含水量的種子也會(huì)老化較快。Harrington認(rèn)為種子安全貯藏(<5年)指標(biāo)是:RH%+?F ≤100。

  5)生產(chǎn)中要對(duì)種子壽命特別是長(zhǎng)壽命種子進(jìn)行測(cè)定,要經(jīng)歷極長(zhǎng)時(shí)間,常需要預(yù)測(cè)。目前對(duì)古老種子壽命的估算,是利用14C同位素進(jìn)行;對(duì)種子未來(lái)壽命的預(yù)測(cè),常用數(shù)理統(tǒng)計(jì)進(jìn)行推測(cè)。

  6)成功的種子儲(chǔ)藏需要關(guān)注儲(chǔ)藏的全過(guò)程,即種子從母株成熟開(kāi)始到播種為止的全過(guò)程。 

  2.3、RFID在種子資源庫(kù)應(yīng)用注意的問(wèn)題:

  1)溫度,RFID電子標(biāo)簽應(yīng)用在種子資源庫(kù)中,保存溫度在-20℃~+60℃,工作溫度在-20℃~+60℃,如應(yīng)用在特殊超低溫環(huán)境下,RFID電子標(biāo)簽需要特殊設(shè)計(jì)。
  2)RFID讀寫設(shè)備的工作溫度, 保存溫度在-20℃~+80℃,工作溫度在-10℃~+60℃,如應(yīng)用在特殊超低溫環(huán)境下,RFID讀寫設(shè)備需要特殊設(shè)計(jì)。
  3)RFID工作環(huán)境要求盡量避免,金屬物體、液體對(duì)RFID信號(hào)有衰減甚至阻隔。所以在項(xiàng)目方案實(shí)施中對(duì)標(biāo)簽、天線的選擇布置正確與否關(guān)系到項(xiàng)目最終實(shí)施效果。

  2.4、種子包裝袋的要求:
   
  市面上常見(jiàn)的種子包裝袋有塑料袋、鋁箔袋、紙塑復(fù)合袋、編織袋、牛皮紙袋等,由于金屬材料對(duì)RFID信號(hào)有屏蔽,在制作帶有RFID標(biāo)簽的種子包裝袋時(shí)盡可能的選擇非金屬材料的包裝袋,如特別需要采用金屬材料的包裝袋,在RFID標(biāo)簽選擇上,必須采用抗金屬的RFID標(biāo)簽。

  2.5、種子資源庫(kù)貨架的設(shè)計(jì)

  可以根據(jù)種子資源庫(kù)種子管理擺放陳列要求,以及便于RFID技術(shù)在種子資源庫(kù)發(fā)揮更好的無(wú)線射頻讀取的優(yōu)勢(shì)特性??梢圆捎枚ㄖ频慕饘儇浖芤约胺N子資源管理密集架。
  
  2.5.1、貨架型式設(shè)計(jì)

  需要更大的庫(kù)房滿足種子資源的存貯,對(duì)庫(kù)房占用面積大。

  優(yōu)點(diǎn)是便于RFID系統(tǒng)實(shí)施,對(duì)RFID天線的布置以及標(biāo)簽的讀取更具優(yōu)勢(shì)。 
    

  2.5.2、密集架型式設(shè)計(jì) 
   
  采用密集架形式的貨架方式,可以節(jié)省倉(cāng)庫(kù)占用面積,種子資源庫(kù)更加規(guī)范整潔。便于查找,可以一定程度的防止種子錯(cuò)拿錯(cuò)放位置。對(duì)于RFID技術(shù)的實(shí)施要求及成本更高。 
   
  對(duì)RFID標(biāo)簽的讀取要求更高,讀取量的增加、讀取環(huán)境更高,為了保證讀取效果,沒(méi)有漏讀的情況發(fā)生,在密集架中布置RFID天線數(shù)量增加,安裝難度加大,實(shí)施成本也會(huì)增加。深圳萬(wàn)全智能技術(shù)有限公司針對(duì)在檔案管理、種子資源庫(kù)等需要大量密集布置讀寫器、天線的應(yīng)用環(huán)境中,開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的UHF多天線分支器,可以大大降低項(xiàng)目實(shí)施成本。

  3、RFID技術(shù)在種子資源庫(kù)管理中的應(yīng)用
  
  3.1、采用RFID技術(shù)必要性及優(yōu)點(diǎn) 
    
  RFID(Radio Frequency Identification) 技術(shù)具有使用簡(jiǎn)便、識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)、批量遠(yuǎn)距離讀取、對(duì)環(huán)境要求低、使用壽命長(zhǎng)、數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)信息可更改等優(yōu)點(diǎn), 結(jié)合有效的應(yīng)用管理系統(tǒng),可以幫助實(shí)現(xiàn)種子從生產(chǎn)源頭到最終消費(fèi)者的監(jiān)控。本項(xiàng)目將RFID射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)作物種子的管理中,對(duì)種子生產(chǎn)、存儲(chǔ)和銷售全過(guò)程進(jìn)行跟蹤,極大地提高了種子的可追溯性,有效提高種子知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù),提高防假冒偽劣種子能力,保護(hù)消費(fèi)者利益,增進(jìn)食品安全。

  實(shí)現(xiàn)種子資源的全程監(jiān)控和可追溯能力,這對(duì)于作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本生產(chǎn)資料的種子尤為重要。有效地開(kāi)展好種子管理工作,杜絕偽劣種子坑農(nóng)害農(nóng)現(xiàn)象發(fā)生,確保糧食生產(chǎn)安全,是一個(gè)非常重要的課題。
  提高種子資源庫(kù)管理庫(kù)效率,保證種子資源信息管理正確、共享。
  提高對(duì)種子資源的入、出庫(kù),庫(kù)存盤點(diǎn)、核銷的工作效率。
  對(duì)種子資源的銷售流通可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與溯源。
  通過(guò)RFID種子資源庫(kù)管理,易于實(shí)現(xiàn)庫(kù)存種子資源信息化管理。

  3.2、RFID技術(shù)在種子資源管理全過(guò)程中的應(yīng)用  

  將RFID應(yīng)用到種子管理中,最主要的是應(yīng)用RFID標(biāo)簽的特性來(lái)保證實(shí)現(xiàn)“源頭”種子追蹤解決方案和在種子供應(yīng)鏈中提供完全透明度的能力。為了達(dá)到這一目的,不同的階段、不同的物流過(guò)程中選擇不同的標(biāo)簽形式和標(biāo)簽閱讀形式。
 
  3.2.1、生產(chǎn)環(huán)節(jié):

  在生產(chǎn)階段,在種子樣品包裝上采用RFID軟標(biāo)簽,與種子大包裝對(duì)應(yīng),生產(chǎn)者把產(chǎn)品的名稱、品種、產(chǎn)地、批次、施用農(nóng)藥、生產(chǎn)者信息及其他必要的內(nèi)容存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)服務(wù)器中,利用RFID標(biāo)簽對(duì)初始產(chǎn)品的信息和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行記錄;在產(chǎn)品收購(gòu)時(shí),利用標(biāo)簽的內(nèi)容對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速分揀,根據(jù)產(chǎn)品的不同情況給以不同的收購(gòu)價(jià)格。工作人員配備手持RFID讀寫設(shè)備,便于清查、跟蹤、提高種子收購(gòu)環(huán)節(jié)的工作效率和直接進(jìn)行信息化存儲(chǔ),形成歷史記錄和統(tǒng)計(jì)信息,便于研究分析。

  3.2.2、加工環(huán)節(jié):

  對(duì)于從生產(chǎn)基地直接運(yùn)送來(lái)的種子,加工企業(yè)在讀取農(nóng)產(chǎn)品上的RFID 信息后,將這些信息保留在計(jì)算機(jī)中,并且將農(nóng)產(chǎn)品的加工信息進(jìn)一步添加到加工后的農(nóng)產(chǎn)品電子標(biāo)簽中,農(nóng)產(chǎn)品電子標(biāo)簽的使用和生產(chǎn)環(huán)節(jié)一樣,在價(jià)值較高,對(duì)環(huán)境要求比較嚴(yán)格的農(nóng)產(chǎn)品上應(yīng)用單個(gè)的RFID 電子標(biāo)簽,而在價(jià)值較低的產(chǎn)品上,運(yùn)輸?shù)耐斜P和大包裝上應(yīng)用標(biāo)簽,而對(duì)單個(gè)農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)用條形碼技術(shù)。

  3.2.3、倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié): 
    

  在種子倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié),通過(guò)RFID標(biāo)簽記錄種子的生產(chǎn)時(shí)間、地點(diǎn)等相關(guān)信息,在管理軟件中形成不同批次的種子所存放倉(cāng)庫(kù)、位置及出入庫(kù)記錄,有效提高倉(cāng)庫(kù)管理效率,最大限度滿足企業(yè)動(dòng)態(tài)倉(cāng)儲(chǔ)管理的要求。如利用RFID標(biāo)簽中記錄的信息,迅速判斷產(chǎn)品是否適合在某倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ),還可以存儲(chǔ)多久;在出庫(kù)時(shí),根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間選擇優(yōu)先出庫(kù)的產(chǎn)品,避免經(jīng)濟(jì)損失;同時(shí),利用RFID還可以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的快速盤點(diǎn),幫助管理人員隨時(shí)了解倉(cāng)庫(kù)里產(chǎn)品的狀況等。這一環(huán)節(jié)需要對(duì)運(yùn)送來(lái)的裝有RFID 電子標(biāo)簽的種子進(jìn)行儲(chǔ)存, 這樣就需要在倉(cāng)儲(chǔ)入口處設(shè)置自動(dòng)判斷進(jìn)出庫(kù)種子和記錄種子信息的RFID 讀寫設(shè)備, 在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)安裝多個(gè)讀寫設(shè)備對(duì)不同區(qū)域的種子進(jìn)行記錄。在清點(diǎn)貨物或者查詢貨物的時(shí)候, 可以用RFID手持讀寫器直接查詢貨物信息。在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)對(duì)RFID 的應(yīng)用偏重于RFID 信息的讀取和信息的管理。

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  3.2.4、銷售環(huán)節(jié):
    
  在種子流通環(huán)節(jié)中,由于其包裝上均采用RFID標(biāo)簽,通過(guò)在銷售環(huán)節(jié)配置RFID手持讀寫器和相應(yīng)軟件,企業(yè)可以高效獲取種子的流向和銷售情況,銷售工作中出現(xiàn)的問(wèn)題可以及時(shí)反饋。同時(shí),基層農(nóng)戶使用種子的情況通過(guò)該系統(tǒng)返回公司,便于公司更好地為各地農(nóng)戶提供針對(duì)性較強(qiáng)的售后服務(wù),為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)服務(wù)。同時(shí),由于每個(gè)種子包裝上都有RFID標(biāo)簽,農(nóng)戶可以通過(guò)標(biāo)簽鑒定種子來(lái)源,從而起到防偽的作用,有效的防偽功能對(duì)于公司種子產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供了基礎(chǔ)條件。在銷售階段,商家利用RFID標(biāo)簽了解購(gòu)入商品的狀況,幫助商家對(duì)產(chǎn)品實(shí)行準(zhǔn)入管理。商家可以把銷售商的名稱、銷售時(shí)間、銷售人員等信息寫入RFID標(biāo)簽中,在顧客退貨和商品召回時(shí),對(duì)商品進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),由于產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售等環(huán)節(jié)的信息都存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中,根據(jù)RFID標(biāo)簽的內(nèi)容可以追溯全過(guò)程,幫助確定出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)和問(wèn)題產(chǎn)品的范圍。利用讀寫器在倉(cāng)庫(kù)中迅速找到尚未銷售的問(wèn)題產(chǎn)品,消費(fèi)者也能利用RFID技術(shù),確認(rèn)購(gòu)買的產(chǎn)品是否是問(wèn)題產(chǎn)品及是否在召回的范圍內(nèi)。另外,在把信息加入RFID標(biāo)簽的同時(shí),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把信息傳送到公共的數(shù)據(jù)庫(kù)中,普通消費(fèi)者或購(gòu)買產(chǎn)品的單位,通過(guò)把商品的RFID標(biāo)簽內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄進(jìn)行比對(duì),能夠有效地幫助識(shí)別假冒產(chǎn)品。

  3.3、種子資源庫(kù)RFID管理系統(tǒng)功能模塊構(gòu)架 
 


圖1  基于RFID的種子資源庫(kù)自動(dòng)化管理系統(tǒng)功能模塊構(gòu)架


  3.4、種子資源庫(kù)入庫(kù)流程

  3.5、種子資源查詢及出庫(kù)流程

  4、RFID種子資源庫(kù)系統(tǒng)主要設(shè)備選擇介紹

  RFID種子資源庫(kù)系統(tǒng)集成,硬件選擇關(guān)鍵是讀寫器及匹配天線,他們是決定到項(xiàng)目成本的關(guān)鍵。根據(jù)目前種子資源庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用需求,如果采用傳統(tǒng)的方式以固定式讀寫器配置天線,必將導(dǎo)致項(xiàng)目成本過(guò)高,投入與經(jīng)濟(jì)回報(bào)不合理,對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施產(chǎn)生阻力。深圳市萬(wàn)全智能技術(shù)有限公司,采用國(guó)外最新的射頻路由技術(shù)研發(fā)的UHF多天線分支器應(yīng)用于圖書館、檔案館資料密集管理、倉(cāng)庫(kù)物資實(shí)時(shí)盤點(diǎn)管理環(huán)境下,通過(guò)多天線分支器延伸擴(kuò)展讀寫器端口數(shù)量,從而大大節(jié)省項(xiàng)目中讀寫器配置數(shù)量,達(dá)到實(shí)現(xiàn)降低項(xiàng)目成本造價(jià)。
  (1)、固定式讀寫器:防沖突性能好、低功耗,識(shí)讀速度快且穩(wěn)定。
  (2)、多天線分支器:對(duì)射頻信號(hào)衰減小、傳輸速度快穩(wěn)定,射頻端口聯(lián)接穩(wěn)固方便,數(shù)據(jù)傳輸采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口
  (3)、臺(tái)面式讀寫器:用于電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)錄入和采集。
  (4)、天線:適合安裝于貨架及密集架中,美觀、節(jié)省空間,便于工程施工
  (5)、手持式讀寫器:WinCE5.0操作系統(tǒng),3.5英寸彩屏、具有識(shí)讀RFID標(biāo)簽1米以上以及一維條碼識(shí)別,具有WiFi、GPRS多種無(wú)線通訊方式等。
 ?。?)、標(biāo)簽:符合EPC Class1 Gen2協(xié)議,標(biāo)簽可打印粘貼于種子袋封口處,起到防偽拆封。

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