1、1RFID 蔬菜溯源系统设计与实施初步方案一、RFID 技术的发展现状。目前，我国的射频识别技术在仓储管理、电子自动化、产品防伪、RFID 卡收费等领域应用较多，发展前景十分广阔，因为任何一种技术如果得到普及，都将会孕育一个庞大的市场，射频识别将是未来一个新的经济增长点。中国政府在 1993 年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程，由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，在中国也得到了很快地普及。可以说、我国射频识别产品的市场是十分巨大的。出现这种情况，正是由于在世界各地许多 RFID 的陆续推广，这项
2、技术正以平稳的速度向前迈进，而中国，做为 RFID 最大宗应用地，为 RFID 技术的推广应用起到了不可磨灭的作用。二、我国蔬菜供应安全管理的现状。蔬菜产品从“田头到餐桌”需要经过一个较长的链条，其中蔬菜产品的生产和流通在这个链条中占有重要地位，包含了从农业投入品的供给、初级蔬菜产品的生产、蔬菜产品的加工、蔬菜产品的流通一直到蔬菜产品的销售，如果蔬菜产品在这一过程的任何环节受到污染，都造成蔬菜产品的不安全，将产生不利于人体健康的因素。造成蔬菜安全的几个问题：（一）生产环节1生产环境2农业投入品3生产管理在蔬菜产品生产过程中，生产管理的方法及生产者的意识对蔬菜产品安全都有影响。我国目前蔬菜生产规
3、模小、群体大，集约化和规模化的程度差，难于步入规范化和标准化生产，这给安全化生产的控制带来难度。（二）加工环节生产加工过程对蔬菜产品的污染是多方面的，几乎每个生产加工环节都能造成食品的微生物污染。2（三）流通环节蔬菜产品流通领域是指蔬菜从生产者到消费者所经过的包括中间商、运输、贮存等在内的所有环节。当前蔬菜产品在流通过程中常见的污染有：1生物性污染。2化学污染。食源性（化学性与生物性）危害是目前中国蔬菜产品安全的主要因素，当前我国缺乏食源性危害的系统监测与评价资料，对我国蔬菜中的许多污染情况“家底不清” 。蔬菜检测手段的落后会导致一般蔬菜排挤优质蔬菜的逆向市场选择，为保证公平的市场竞争，各国均
4、加强了本国食品的检测技术与设备的研究。中国目前缺乏一些对健康危害大而国际贸易中十分敏感的污染物（如氯丙醇和某些真菌毒素）的关键检测技术。三、宁夏蔬菜市场和蔬菜基地初步调查。自 2009 年起，宁夏开始建设供应香港市场的蔬菜种植基地，并利用其地处西部，光照资源丰富，病虫害相对较少等优势，采取“企业+基地+农户”的生产模式，采用绿色种植技术、净菜加工、真空包装的标准化生产技术，为香港市场定向提供广东菜心、油麦菜、芥蓝等 20 多种绿色无污染蔬菜。目前，宁夏已在永宁县、中宁县、吴忠市等地建成蔬菜基地 8 万多亩。宁夏被规划确定为我国设施蔬菜、夏秋冷凉蔬菜及脱水蔬菜出口基地的优势产区。目前，宁夏基本形
5、成了以银川市、吴忠市、中卫市为核心的设施蔬菜，以北部石嘴山市为核心的露地（脱水）蔬菜，以固原市为核心的冷凉蔬菜，以中卫环香山地区为核心的硒砂瓜等四个产业带。宁夏形成蔬菜流通新格局。新华网银川 11 月 9 日电 （记者马俊）宁夏充分利用区域、气候、资源优势，积极发展蔬菜产业，产量规模快速增长，市场开拓力度不断加大，目前已基本形成了“冬菜北上、夏菜南下”的蔬菜流通新格局。据介绍，今年宁夏瓜菜总面积达到 300 万亩，总产量达到 600 万吨，人均占有量为 960 公斤，是全国的 21 倍。目前宁夏 70的蔬菜都销往周边及南方省区，并成功进入俄罗斯、中亚等市场。3为了保证蔬菜供应，宁夏对中部干旱带
6、和南部山区设施农业建设予以政策和资金扶持，对日光温室、大中拱棚、小拱棚建设分别按照 3000 元、1000 元和 200 元的标准进行补贴，使设施蔬菜从 2006 年的 229 万亩快速增至 105 万亩。目前，农药是蔬菜病虫害防控的主要手段，过量施药、违规使用农药是造成蔬菜安全卫生问题的主要原因，蔬菜安全卫生的核心是农药残留的控制，建立产品溯源体系是提高安全卫生水平的有效手段。本研究应用 RFID 技术建立了蔬菜卫生安全溯源监管电子信息系统，并在检验检疫中初见成效。四、RFID 技术在蔬菜供应安全管理中的应用蔬菜供应链和大多数农产品供应链一样也包括生产、加工、仓储、运输和销售 5 个环节，提
7、高新鲜蔬菜供应链效率的关键也就是如何协调 5 个环节及如何提高每个环节的效率。从蔬菜供应链整体可以看到，通过数据。消费者和相关主管部门也可以通过通讯网络和终端进行查询和追溯。使用 RFID 技术，能够方便的把整个供应链中各个环节的信息读入公共数据库，各个环节也可以方便地增加相应环节的2.1 生产环节生产环节主要指较具规模和规范的蔬菜种植基地，由于此类生产基地一般实行规模化种植，集约化经营，具有采用 RFID 技术的条件。可为每一个地块或一个品种设定一个标签，对该地块或该品种蔬菜从种植到打包上市的整个过程中的必要信息通过读入或输入设备进行及时初始信息的录入，如蔬菜的品种、生长时间，所喷施农药的名
8、称及次数，所使用的化肥、收割时间等，甚至包括该品种的特点描述。根据农产品编码标准，对每一类蔬菜设置一个编号作为其身份的唯一标识。这样在该品种蔬菜完成供应链的第一个环节时，该电子标签（或射频卡）已经存储了其所有基本信息。当收购企业对任何一个地块的蔬菜品种收购时，通过采用数据采集器对农户以及农产品进行信息采集，不仅加快了收购速度，降低了出错率，而且为农产品加工企业提供了 POS 系统、EDI、电子商务等系统的基础数据，为产品追溯提供源头数据。2.2 加工环节由于电子标签可以方便地添加信息，而在加工环节可以首先读得电子标签4所包含的信息，加工企业可以根据本身需要和相关主管部门的要求添加必要的信息，如
9、加工单位、加工日期、加工过程所使用的添加剂、包装重量等。经过加工企业的数据充实后，产地信息和加工环节信息都已经存储在该电子标签中，那么终端消费者在零售或批发市场通过查询终端查询该产品信息时，便可以一览无余其相关信息，对于事故后追溯也变得容易可行。2.3 仓储环节蔬菜作为一种时令产品，其对仓储环境要求较高，尤其是在仓储环境欠佳的情况下，更应该减少蔬菜在仓库的存放时间。对于需要入库保存的蔬菜，在入库前通过对电子标签数据读取，其包装规格、包装重量等自动读入计算机，由计算机处理后根据仓库特点形成库存的信息，并输出入库区位、货架、货位的指令。盘点时，终端读取蔬菜包装上的电子标签，并实时记录盘点的数量。现
10、场清点完毕后，盘点人员确认清点的数量并上传至后台数据库。后台数据库根据实时上传的资料与系统中的资料进行比较，数量若有差异， 系统将自动生成盘点清单差异表， 然后将数据提交上级或指示终端重复盘点。出库时也无须过多的人工参与就可以对库存数据自动更改。RFID 技术的使用，在大大加快出入库及库存盘点速度，降低错误率的同时，也为使用计算机进行库存管理、提高仓库管理的自动化程度提供了方便。2.4 运输环节RFID 技术在新鲜蔬菜运输环节的应用主要体现为在途货物的监控、跟踪及道口检查。把 RFID 技术和 GPS（全球定位系统）结合起来，可以为物流公司提供实时监控和跟踪服务，同时对于业主而言也可以通过计算
11、机网络方便地知道自己的货物到达了什么位置，是否被掉包等情况。在经过一些道口接受检查时，检查单位也无须拆开蔬菜包装，只要通过电子标签阅读终端就可以知道包装的具体内容，大大提高了道口检查速度并缓解道口拥挤的压力。2.5 销售环节RFID 技术在零售环节的应用体现为零售商店或超市内单位包装蔬菜防盗、蔬菜有效期监控和临时销售等。RFID 防窃技术就是将电子标签置入商品包装内，由计算机系统通过现场的阅读器等配套设施来实时监控商店中各种商品的标签。这样，零售商就能放心地开架销售了。一些智能电子标签还能够对某些具有时5效性商品的有效期限进行监控，例如对某种食物或药品进行跟踪，一旦它超过了有效期，标签就会发出
12、警告。必要时，如在节假日的销售高峰时， 还可以将RFID 终端当作现金收款机使用， 实现自动扫描和计费，以缓解客户销售时收银台结账的压力。五、RFID 在蔬菜溯源中的应用初步方案。1. 蔬菜检验检疫业务流程：蔬菜安全卫生管理的重要环节包括：备案菜场种植管理(田间管理)，检验检疫日常监督管理，加工、包装、运输管理，检验检疫口岸查验，政府监管，经销商监管和销售。21 系统构成：蔬菜 RFID 卫生安全溯源系统选用超高频(UHF)电子标签经过专门封装生产后粘贴在蔬菜的标准周转箱指定位置，并作为溯源监管信息载体，该标签采用EPC C1 GEN2 协议，具有识别距离远、识别范围大等优点。系统硬件包括UH
13、F 固定读写器、龙门架、手持机、蔬菜周转箱 、电子标签、前端处理计算机及网络等，其中，专门封装的电子标签在潮湿、冷藏运输环节中能保持良好的读写性能，手持机识别标签距离达 05m，门式固定读写距离达 5m；系统软件是自主研发的“蔬菜备案基地检验检疫监管溯源系统”(图 1)。622 信息采集和 RFID 绑定RFID 标签是一种移动的信息载体，其被供应链上的相关设备识别后形成相应的物流信息链条。由于 RFID 标签受到容量限制，其仅用于关键信息索引。本系统中 RFID 标签索引的是蔬菜流程中不同环节的相关信息，根据物流顺序衔接成完整的可溯源的信息链条(图 2)。RFID 的绑定分两步：(1)RFI
14、D 标签初始化，保证每个标签在系统中是唯一的；(2) 在各环节中读取标签，并将主要关键字与相关信息关联。本系统采用无线射频模块手持机完成写和读操作，手持终端设备的主要技术特点是组件支持全球标准 LF(1251342KHz) HF(1356MHz) UHF(860 960MHz)3 个频段；防水防尘工业标准达到了 IP65、IEC 60529，并可承受从 15m 高度跌落到光7滑水泥地面的冲击力；FullVGA 的触摸屏可在日光下读写，带背光的键盘和良好的键盘布局，简化了应用交互。为了防止发生误写、误读，本系统根据业务流程对读、写操作做了限定和优化。在写操作时，保证读写器每次写且只写一个对应的电
15、子标签，不能误写到射频范围内的其他电子标签，并采用一定的验证机制保证写操作成功，其操作流程是：(1) 调整射频天线的发射功率，使其有效读写范围明显小于菜框的高度；(2) 尝试读取射频范围内的电子标签的 EPC tag 并且计数，当射频范围内的电子标签数目为 1 时，才允许写操作，避免发生误写；(3)当允许写操作时，循环 5 次以尝试写电子标签，每次写操作之后读取电子标签的 EPCcode 和待写入的数据进行比较，相同则说明写成功，跳出循环，5 次循环结束后均未写成功，则表明写操作失败；(4)将射频天线的发射功率恢复到默认值，根据写操作结果，将相应信息反馈给用户。在读操作时，需要一次性尽可能多地读取电子标签。读操作是一对多的过程，本系统采取安装在龙门架上的大范围射频天线进行读操作( 图 3)，其流程是： (1)调整射频天线的发射功率到最大，以期望读取尽可能多的电子标签；(2)循环读取射频范围内的电子标签，记录被读取的 EPC code，并且不断计数；(3)跳出循环以关闭读操作，同时将射频天线的发射功率恢复到默认值。
