RFID在蔬菜供應鏈中的應用及方案

一、項目背景

近年來，諸多的食品安全事件的頻繁發(fā)生，嚴重威脅消費者的身體健康，引起了世界性的廣泛關注，也影響了食品行業(yè)的健康、持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展。如何保證食品供應鏈的安全，已成為一個迫切需要解決的全球性課題。傳統(tǒng)的對食品品質檢驗方法存在管理滯后、效率低下和較高的出錯率等問題。利用RFID技術建立安全食品供應鏈體系可以有效解決以上問題。RFID系統(tǒng)可提供食品供應鏈中食品與來源之間的可靠聯(lián)系，確保到達超市貨架及廚房的食品的來源是清晰的，并可追蹤到生產(chǎn)企業(yè)甚至是動物、植物個體及具體的加工操作人員。

“民以食為天，食以安為先。”RFID技術在安全食品供應鏈的應用，對企業(yè)來說，有助于食品企業(yè)加強食品安全方面的管理，穩(wěn)定和擴大消費群，提升市場競爭力；從食品供應鏈角度看，為消費者營造了放心消費的環(huán)境，樹立了良好的形象，切實提高了整條供應鏈的服務水平。雖然RFID在應用中還有一些問題需要解決，但是其應用前景是十分廣闊的。

二、食品安全中的問題

近年來，我國進入食品安全事件頻發(fā)期。食品安全問題被列為2009年中國商業(yè)十大熱點問題之一。禽流感、口蹄疫、劣質奶粉、日本毒餃子事件以及近期發(fā)生的海南毒豇豆事件……“問題食品”之多、涉及范圍之廣、造成惡果之重，已到了令人談“食”色變的地步。食品安全仍存在超標、法律法規(guī)缺失、檢測及環(huán)保體系、監(jiān)管追溯信息平臺不健全等問題。消費者對任何一類食品安全性的信任度均較低。接二連三的食品安全問題，正在沉重地打擊人們的飲食信心……中國的食品怎么了？

明天我們還能吃什么？如何找到有效的跟蹤、管理、追溯與評估方法保證安全，是中國目前在食品安全問題上急待解決的重要課題。

三、RFID技術在國內(nèi)外食品安全管理中的應用

很多發(fā)達國家都極其重視食品安全，除建立相關法律制度外，還采取高科技手段對食品安全進行管理，比如日本就建立了“食品身份證制度”產(chǎn)品履歷和跟蹤監(jiān)視制度，要求生產(chǎn)、流通等各部門廣泛采用RFID電子標簽技術、條碼技術用來詳細記載產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中的數(shù)據(jù)。

在歐洲已經(jīng)建立了對牛的跟蹤系統(tǒng)，1998年9月，英國宣布了牛的跟蹤系統(tǒng)計劃，到1999年底，歐共體各成員國都實施了這個系統(tǒng)計劃，英國政府規(guī)定，2000年7月1日以后出生或者進口的牛必須采用識別系統(tǒng)，牛出生20天內(nèi)必須安裝RFID電子標簽，記載每一頭牛的出生、進口、活動、疫苗、疾病與死亡的全部情況。伴隨著RFID技術在歐洲食品安全管理的應用所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，相繼在2001年6月，歐洲客戶開始強調(diào)生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流運輸和可追溯的便利性，要求在包裝上使用EAN/UCC-128條碼，于2005年1月歐洲食品安全法令頒布，對生鮮食品提出可追溯性要求生效。新西蘭獼猴桃獲準于2005年在歐洲超市貨架進行銷售。2003年，英國實施對豬的識別標準。2008年1月1日歐洲規(guī)定強制性對綿羊進行電子識別。

我國在食品安全管理中RFID技術的應用

在我國，RFID技術也被應用于食品安全跟蹤管理，并得到了眾多地方政府的大力支持，2002年5月農(nóng)業(yè)部發(fā)布“動物免疫標示管理辦法”規(guī)定豬、牛、羊必須佩戴免疫耳標，建立免疫檔案管理制度。在深港實施的《供港食品安全預警與產(chǎn)地全程溯源控制系統(tǒng)》，為確保供港食品安全，系統(tǒng)采用了RFID無線射頻識別技術應用于食品養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工、運輸、批發(fā)、口岸查驗、零售等各環(huán)節(jié)。在食品的外包裝上加貼RFID電子標簽包含食品檢測信息、食品生長、生產(chǎn)信息、儲運封裝信息，香港市民可通過電子標簽閱讀器，即可追溯到食品的源頭等信息，購買食品時將更放心。在山東壽光蔬菜，在全省范圍內(nèi)，借助山東省質監(jiān)系統(tǒng)的金質工程網(wǎng)絡平臺，建立全省食品安全質量數(shù)據(jù)庫，為消費者提供動態(tài)、權威的食品質量追溯信息。四川生豬養(yǎng)殖、浙江水產(chǎn)品出口等都相繼建立對食品安全管理的RFID溯源系統(tǒng)，有力地保證了當?shù)厥称钒踩O(jiān)管。這些試點工程在很大的程度上促進了我國食品安全可追溯哦體系的建立。

四、食品安全實行質量追溯分析

目前，對食品供應鏈安全管理的手段還不是很多，傳統(tǒng)的方法無法實現(xiàn)追溯管理，某些食品行業(yè)中用到了條形碼技術以進行安全追溯。但這種方法一般均采用人工方法近距離讀取條碼，無法做到實時快速地獲得大批食品的質量信息，而且在流通環(huán)節(jié)上也無法提供食品所處環(huán)境信息的實時記錄。

為了消除食品安全隱患，追查出現(xiàn)漏洞的加工、運輸或儲存環(huán)節(jié)，需要對這些過程進行追溯。在具體應用中有兩種實現(xiàn)食品安全管理的方法：

◎ 從上往下進行追溯

這種方法主要用于查找造成質量問題的原因，確定產(chǎn)品的原產(chǎn)地和特征；

◎從下往上進行追溯

消費者在POS銷售點購買的食品發(fā)現(xiàn)了安全問題，可以向上層層，最終確定問題所在，這種方法主要用于問題產(chǎn)品的召回。

五、系統(tǒng)技術方案

5.1、工作原理

電子標簽閱讀器1開始工作后，向天線2發(fā)出讀標簽3的指令，食品4上的電子標簽3在接收到天線2發(fā)出的無線電波能量后，向天線2發(fā)出序號信息，天線2接收此信號，并把此信號傳送給閱讀器1，閱讀器對接收到得信號進行相應的處理后埋在傳送給集成在閱讀器中的數(shù)據(jù)處理芯片5，于此同時，分布在本流通環(huán)節(jié)中的各個傳感器6分別把測量的周圍環(huán)境信息業(yè)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理芯片5，數(shù)據(jù)處理芯片5對接收到得信息進行綜合處理，然后通過通信網(wǎng)絡7把處理結果發(fā)給食品安全數(shù)據(jù)庫8.

5.2、系統(tǒng)架構

系統(tǒng)由電子標簽、天線、閱讀器、檢測外界環(huán)境參數(shù)的傳感器、食品安全數(shù)據(jù)庫、食品安全評估算法和相應的服務網(wǎng)絡組成，其突出特征是，粘貼于食品包裝上的電子標簽；溫度、濕度、關照度等傳感器；利用RFID公共服務體系構成食品安全管理系統(tǒng)，基于食品質量信息和環(huán)境數(shù)據(jù)的質量評估系統(tǒng)和追溯系統(tǒng)。

RFID食品安全管理系統(tǒng)架構示意圖。電子標簽粘貼在食品或食品包裝箱上，閱讀器與天線相連，傳感器與閱讀器集成，其讀取的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡傳送到食品安全管理數(shù)據(jù)庫中，而食品供應鏈中各環(huán)節(jié)的廠商及產(chǎn)品信息注冊到RFID公共服務體系中，基于食品安全管理數(shù)據(jù)庫，通過供應鏈信息整合，系統(tǒng)提供食品信息服務，食品安全追溯、食品質量評估等多種應用服務。

食品安全管理數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)實現(xiàn)功能和服務的基礎，它為每個電子標簽對應的食品都建立了一條數(shù)據(jù)記錄，用來描述其在食品加工運輸和倉庫等各流通環(huán)節(jié)中的操作人員、環(huán)境參數(shù)、加工方式和時間等信息。

食品在原料生產(chǎn)過程中，牧場飼養(yǎng)畜類記錄飼料、疫苗等信息，農(nóng)場種農(nóng)產(chǎn)品記錄品種、施肥等信息，這些信息均通過網(wǎng)絡傳送到食品安全管理系統(tǒng)中，寫入數(shù)據(jù)庫。

食品在生產(chǎn)及加工過程中，在其表面或包裝材料上嵌入具有唯一性的RFID電子標簽，其編碼格式和位數(shù)有國家食品安全標準確定，生產(chǎn)商通過閱讀器對電子標簽進行讀取，通過網(wǎng)絡向食品安全數(shù)據(jù)庫中寫入能夠影響該食品質量的各種信息，如原材料來源、加工工藝、加工者姓名、產(chǎn)品質量信息、建議食用期、食用方法等。

5.3、應用服務

基于食品安全管理數(shù)據(jù)庫和食品供應鏈信息的整合，系統(tǒng)可以提供以下多種服務。

（1）食品信息服務

用戶通過查詢可以享受到食品信息服務。餐桌上，可以獲得每道菜的原料產(chǎn)地、生產(chǎn)（加工）者、生產(chǎn)日期、廚師、烹飪方式等信息；超市購物，可以獲得所購食品的流動信息和安全信息

（2） 食品安全追溯

一旦爆發(fā)疫情，通過食品安全管理系統(tǒng)可以迅速查找到產(chǎn)品銷售地、責任人和產(chǎn)品原產(chǎn)地等信息，不僅可以根據(jù)食品安全追溯系統(tǒng)找到每件食品的最終的消費者，還可以找到流通或生產(chǎn)加工過程中出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，采取相應措施。

（3）終端查詢系統(tǒng)

超市作為消費者購買食品的主渠道，消費者可以在超市或廠家提供的RFID電子標簽查詢終端上，查看所購買食品的信息。

六、RFID在蔬菜供應鏈中的應用

6.1、蔬菜供應鏈中各環(huán)節(jié)

蔬菜供應鏈和大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品供應鏈一樣，也包括生產(chǎn)、加工、倉儲、運輸和銷售等幾個環(huán)節(jié)，提交新鮮蔬菜供應鏈效率的關鍵也是如何協(xié)調(diào)幾個環(huán)節(jié)及如何提高每個環(huán)節(jié)的效率。目前國內(nèi)新鮮蔬菜供應量示意圖如圖

從蔬菜供應鏈整體可以看到，通過使用RFID技術，能夠方便地把整個供應鏈中各個環(huán)節(jié)的信息讀入公共數(shù)據(jù)庫，各個環(huán)節(jié)也可以方便地增加相應環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)。消費者和相關主管部門也可以通過通信網(wǎng)絡和終端進行查詢和追溯。

6.2、生產(chǎn)環(huán)節(jié)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要指較具規(guī)模和規(guī)范的蔬菜種植基地，此類生產(chǎn)基地一般實行規(guī)?；N植、集約化經(jīng)營，具有采用RFID技術的條件。

可為每一個地塊或一個品種設定一個標簽，對該地塊或該品種蔬菜從種植到打包實施的整個過程中的必要信息通過讀入或輸入設備進行及時初始信息的錄入，如蔬菜品種、生長時間、噴施農(nóng)藥的名稱及次數(shù)，使用的化肥、收割時間等，甚至包括該品種的特點描述，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品編碼標準，對每一類蔬菜設置一個編號作為其身份的唯一標識。這樣在該品種蔬菜完成供應鏈的第一個環(huán)節(jié)時，該電子標簽已經(jīng)存儲了其所有基本信息。當收購企業(yè)對任何一個地塊的蔬菜品種收購時，通過采用數(shù)據(jù)采集器對農(nóng)產(chǎn)品以及農(nóng)產(chǎn)品進行信息采集，不僅加快了收購速度，降低了出錯率，而且為農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)提供了POS系統(tǒng)、EDI（電子通關系統(tǒng)）、藥物殘留測試系統(tǒng)、電子商務等系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品溯源提供源頭數(shù)據(jù)。以某地某種植基地的洋蔥為例，其電子標簽包含的內(nèi)容。

6.3、加工環(huán)節(jié)

由于電子標簽可以方便地添加信息，因此在加工環(huán)節(jié)中，可以首先讀得電子標簽包含的信息，加工企業(yè)可以根據(jù)本身需要和相關主管部門的要求添加必要的信息，如加工單位、加工日期、加工過程使用的添加劑、包裝重量等。經(jīng)過加工企業(yè)的數(shù)據(jù)充實后，產(chǎn)地信息和加工環(huán)節(jié)信息都已經(jīng)存儲在該電子標簽中，終端消費者在零售或批發(fā)市場通過查詢終端查詢該產(chǎn)品信息時，便可以對其相關信息一纜無余，對于事故后追溯哦也變得容易可行。

6.4、倉儲環(huán)節(jié)

蔬菜作為一種時令產(chǎn)品，其對倉庫環(huán)境要求高，尤其是在倉庫環(huán)境欠佳的情況下，更應該減少蔬菜在倉庫的存放時間，對于需要入庫保存的蔬菜，在入庫前通過電子標簽數(shù)據(jù)讀取，其包裝規(guī)格、包裝重量扥自動讀入計算機，由計算機處理后根據(jù)倉庫特點形成庫存信息，并輸出入庫區(qū)位、貨架、貨位的指令。盤點時，終端讀取蔬菜包裝上的電子標簽，并實時記錄盤點的數(shù)量?，F(xiàn)場清點完畢后，盤點人員確認清點的數(shù)量并上傳至后臺數(shù)據(jù)庫中。后臺數(shù)據(jù)庫根據(jù)實時上傳的資料與系統(tǒng)中的資料進行比較，數(shù)量若有詫異，則系統(tǒng)將自動生成盤點清單差異表，然后將數(shù)據(jù)提交上級或指示終端重復盤點，出庫時也無須過多的人工參與就可以對庫存數(shù)據(jù)自動更改。RFID技術的使用，在大大加快出入庫及倉庫盤點速度、降低錯誤率的同時，也為使用計算機進行庫存管理、提高倉庫管理的自動化程度提供了方便。

6.5、運輸環(huán)節(jié)

RFID技術在新鮮蔬菜運輸環(huán)節(jié)中的應用主要體現(xiàn)為在途貨物的監(jiān)控、跟蹤及口岸檢查。把RFID技術和GPS結合起來，可以為物流公司提供實時監(jiān)控和跟蹤服務，同時對業(yè)主而言也可以通過計算機網(wǎng)絡方便地知道自己的貨物到達了什么位置，在經(jīng)過口岸接受檢查時，檢查單位無需拆開蔬菜包裝，只要通過手持式閱讀器就可以知道包裝產(chǎn)品的具體內(nèi)容，大大提高了口岸檢查速度并緩解口岸擁擠壓力。

6.6、銷售環(huán)節(jié)

RFID技術在零售環(huán)節(jié)中的應用體現(xiàn)為零售商店或超市內(nèi)單位包裝蔬菜防盜、蔬菜有效期監(jiān)控和臨時銷售等。RFID防竊技術就是將電子標簽置入商品包裝，由計算機系統(tǒng)通過現(xiàn)場的閱讀器等配套設施實時監(jiān)控商店中各種商品的標簽。這樣，零售商就能放心地開架銷售，RFID電子標簽能夠對某些具有時效性的商品的有效期進行監(jiān)控，如對某食品進行跟蹤，一旦超過了有效期，標簽就會發(fā)出報警。

RFID技術在新鮮蔬菜供應鏈中的應用不但可以確保該供應鏈的高質量數(shù)據(jù)交流，而且還能實現(xiàn)食品“源頭”跟蹤以及蔬菜供應鏈的萬全透明。這是因為RFID系統(tǒng)通過為每件蔬菜產(chǎn)品提供單獨的識別身份及儲運歷史記錄，從而提供了一個詳盡而具有獨特視角的供應鏈，確保到達超市貨架及餐館廚房的蔬菜產(chǎn)品的來源是清晰的。

七、系統(tǒng)主要設備介紹

7.1、RFID閱讀器

關鍵性能優(yōu)勢：

1）經(jīng)過認證的EPCglobal ?class 1第二代超高頻RFID的協(xié)議，支持密集性讀寫模式

2）符合ISO 18000-6C超高頻RFID標準;

3）支持LLRP、MACH1和SNMP協(xié)議；

4）它有2/4個端口，每個端口都可連一個收發(fā)同時的天線，這一配置顯示了工業(yè)界領先的性能；

5）支持RS-232的串口和RJ45的網(wǎng)口；

6）每秒最多可讀1100個標簽；

7）內(nèi)含Linux操作系統(tǒng)；

8）接收靈敏度可達-80dBm；

9) 支持所有Gen 2標準指令，包括寫入，鎖定和刪除；

10) 可根據(jù)現(xiàn)場密集環(huán)境的不同通過自動設置命令來調(diào)整其工作的模式；

11) 工作頻率為920MHZ~925MHZ,符合中國的頻率標準；

12) 可判別標簽的進出方向；

13) 工作溫度為-20~+55 ℃，存儲溫度為-20~+85 ℃.

7.2、RFID手持式閱讀器

基于Windows CE 5.0 的RFID手持讀寫器，本產(chǎn)品具有低功耗、多種數(shù)據(jù)接口、簡易的人機交互界面等優(yōu)點，可廣泛的應用于各種RFID系統(tǒng)中，典型的應用場合有：

♦ 物流和倉儲管理：物品流動與倉儲管理等物流行業(yè)，以及郵件、包裹、運輸行李等的郵局流動管理系統(tǒng)；

♦ 供應鏈應用領域：物品供應過程的應用；

♦ 產(chǎn)品防偽檢測：利用標簽內(nèi)存儲器寫保護功能，對產(chǎn)品真?zhèn)芜M行鑒別；

♦ 其它領域：在俱樂部管理、圖書館、學生學籍、消費管理、考勤管理、等系統(tǒng)都得到了廣泛的使用。

特點：

♦ 它是集成掌上電腦（PDA）與RFID數(shù)據(jù)采集的超完美組合，采用精簡的windows CE嵌入式操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)RFID數(shù)據(jù)的采集、存儲等功能；

♦ 功能全面,帶有藍牙、WIFI、GPS、GPRS(3G)、一維和二維條碼功能；（可選，用戶可根據(jù)具體需求選擇是否加入這些模塊）;

7 .3、閱讀器天線

特點：

IP 67的環(huán)境等級，外形mini，是目前市面上最小巧的一款RFID天線，非常適用于狹小的安裝環(huán)境，比如：生產(chǎn)線的機器兩臂上（資產(chǎn)管理項目）

應用：

a、物資管理：在國內(nèi)的槍械管理項目中被重點選用。在電子標簽和讀寫器天線相對固定的條件下，能否可靠讀取標簽，是槍械管理的難點。而該款天線能夠穩(wěn)定地跟讀寫器匹配，而且產(chǎn)品體積小，非常適合安裝在槍械柜里面。在對尺寸要求嚴格的場合有明顯優(yōu)勢

b、倉庫管理 c、物流配送中心 d、機場、醫(yī)院 e、通道及傳送帶

7 .4、發(fā)卡機

RFID發(fā)卡器可與系列電子標簽配合廣泛應用于煙草物流、門禁管理系統(tǒng)、城市車輛自動識別管理、高速公路不停車收費及物資管理應用等領域。

RFID發(fā)卡器內(nèi)置了小型天線，作為發(fā)卡設備，其識讀電子標簽的典型距離為10cm。

系統(tǒng)的功能

ø 讀取單個電子標簽中的ID號或EPC碼；

ø 對電子標簽中用戶數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)進行讀寫；

ø 良好的防沖撞性能，可同時讀取多個電子標簽中的ID號或EPC碼；

ø 提供USB接口進行數(shù)據(jù)通信和對發(fā)卡器供電；

ø LED燈指示發(fā)卡器的電源情況以及工作狀況。

RFID發(fā)卡器性能指標：

ø 供電電源：由USB口供電+5V/250mA（直流）；

n 電源功率消耗：小于1.3W；

ø 外形尺寸：170 mm×110 mm×40 mm；

ø 重量：小于0.4kg；

ø 環(huán)境工作溫度：-20℃～＋65℃；

ø 環(huán)境儲存溫度：-40℃～＋70℃；

ø 通信接口：USB口；

ø 工作頻率范圍：902MHz ~928MHz；

ø 射頻輸出功率：≤10.0dBm；

ø 功率平坦度：≤0.5dBm (902 MHz ~928MHz)；

ø 輸出頻率偏移：≤10ppm；

ø 跳頻模式可設置：按順序跳頻、隨機跳頻；

ø 接收靈敏度：≤-30dBm@接收誤碼率≤1%（915MHz)；

ø 接收誤碼率：≤1%@接收通道靈敏度≤-30dBm。

讀性能：

ø 讀距離與發(fā)卡機輸出功率、天線及電子標簽有關；

ø 寫標簽距離=讀標簽距離*70%；

ø 單卡（ID號或EPC碼）讀取時間小于10ms；

ø 單卡（單字節(jié)）寫時間小于20ms；

ø 多標簽識別防碰撞機制：遵循ISO18000-6B/6C協(xié)議；

ø 多標簽識別速率：≥ 10個/秒

ø 最大讀取標簽距離：10厘米