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RFID射频识别在种子资源库管理中的应用方案
作者：深圳市万全智能技术有限公司
来源：RFID世界网
日期：2010-08-02 10:57:29
摘要：随着近几年RFID无线射频识别技术的快速发展与应用，国内外种子资源公司开始应用RFID技术管理种子资源库，美国孟山都、法国利玛格兰以及国内的万向德农、登海种业等国内外大型种子公司开始采用RFID无线射频识别技术对种子的生产、加工、运输、贮藏、包装、检和卫生等各个环节实施全程监控与可追溯。
前言
面对全球气候恶劣的变化以及未来战争的威胁，各国都在着力建设自己国家的种子资源库用以本国农业物种的延续，如泰国建立的“大米基因银行”种子库，保存着2.4万种水稻种子，挪威兴建的“全球种子库”有人类农业的诺亚方舟之称，中国最大的种子资源库在昆明建成；种子是重要的农业生产资料，它具有生命力，是一种特殊商品。是农业发展的核心推动力，是稳定粮食生产、发展现代农业的“制高点”良种有力推动粮食增产。
强化种子信息化管理措施提高优良品种的利用率，管理单位应该对种子的生产、加工、包装、检验、存储一系列程序的质量监督规范化，坚决杜绝假、劣种子进入市场。在信息化技术高速发展的今天，如何利用先进的信息化技术提高种子资源管理水平已经成为极为迫切的需求。随着近几年RFID无线射频识别技术的快速发展与应用，国内外种子资源公司开始应用RFID技术管理种子资源库，美国孟山都、法国利玛格兰以及国内的万向德农、登海种业等国内外大型种子公司开始采用RFID无线射频识别技术对种子的生产、加工、运输、贮藏、包装、检和卫生等各个环节实施全程监控与可追溯。
1、我国种子行业发展
从2000年底《种子法》颁布至今，种子行业开始真正进入市场化的阶段。国家取消了对主要作物种子的管制，打破了原国有种子公司一统天下的局面，各类民营种子企业纷纷成立、外资种子公司进入我国，拉开了中国种业激烈竞争的序幕。种子按照经营品种划分，可以分为粮食作物种子（玉米、水稻、大豆、小麦等）、经济作物种子、蔬菜瓜果种子和花卉种子等。玉米种子、水稻种子商品化高。我国种子市场价值从2001年200亿元增长到目前的500多亿元，我国已成为仅次于美国的第二大种业市场。
2、种子资源库设计要求
2.1、种子库分类：
种子库是用于储藏重要的物种资源特殊仓库，贮藏环境（主要指温度和湿度）对种子的寿命影响很大。根据库内温、湿度环境的不同，传统型种子贮藏建筑可分为4类:
种子寿命指种子在一定环境条件下所能保持生活力的期限。遗传性、发育环境决定了种子固有寿命的长短；收获、干燥、加工情况、贮藏条件决定了种子的老化速度。依贮藏行为，农作物种子分为传统型（orthodox seed）、 顽拗型（recalcitrant seed） 和中间型（middle seed）种子。对于传统型种子的贮藏，关键在于控制种子水分和贮藏温度，只要其中有一项是低的，就能够能够延长种子的贮藏寿命。Harrington提出如下准则：
1）种子含水量在 5~14%范围内，每降低1%，种子寿命延长1倍；
2）贮藏温度在 1~50℃ 范围内，每降低 5.6℃（100F），种子寿命也延长1倍。贮藏时，不同种子间的差异可以忽略，因此大多数种类的种子可以被贮存在标准条件下。
3）首先，入库之前必须对种子进行干燥，降低种子含水率。干燥温度过高会损伤种子，而且湿种子耐高温能力低于干燥种子。
IBPGR咨询委员会（IBPGR Advisory Committee）推荐种子贮藏的干燥条件为：温度15℃（59°F）、相对湿度10~15%。对于不用长期储存的种子，丹麦森林研究中心（The DANIDA Forest Research Centre）推荐最高干燥温度为30~35℃，使得种子含水量降到10~12%。
4）其次，贮藏过程中应当保证适当的贮藏温度和相对湿度。水分和温度这两个关键因素是相辅相成的，低温保存种子必须结合较低的含水量和空气相对湿度；高温条件下，即使在安全含水量的种子也会老化较快。Harrington认为种子安全贮藏（<5年）指标是：RH%+?F ≤100。
5）生产中要对种子寿命特别是长寿命种子进行测定，要经历极长时间，常需要预测。目前对古老种子寿命的估算，是利用14C同位素进行；对种子未来寿命的预测，常用数理统计进行推测。
6）成功的种子储藏需要关注储藏的全过程，即种子从母株成熟开始到播种为止的全过程。
2.3、RFID在种子资源库应用注意的问题：
1）温度，RFID电子标签应用在种子资源库中，保存温度在-20℃～+60℃，工作温度在-20℃～+60℃，如应用在特殊超低温环境下，RFID电子标签需要特殊设计。
2）RFID读写设备的工作温度, 保存温度在-20℃～+80℃，工作温度在-10℃～+60℃，如应用在特殊超低温环境下，RFID读写设备需要特殊设计。
3）RFID工作环境要求尽量避免,金属物体、液体对RFID信号有衰减甚至阻隔。所以在项目方案实施中对标签、天线的选择布置正确与否关系到项目最终实施效果。
2.4、种子包装袋的要求：
市面上常见的种子包装袋有塑料袋、铝箔袋、纸塑复合袋、编织袋、牛皮纸袋等，由于金属材料对RFID信号有屏蔽，在制作带有RFID标签的种子包装袋时尽可能的选择非金属材料的包装袋，如特别需要采用金属材料的包装袋，在RFID标签选择上，必须采用抗金属的RFID标签。
2.5、种子资源库货架的设计
可以根据种子资源库种子管理摆放陈列要求，以及便于RFID技术在种子资源库发挥更好的无线射频读取的优势特性。可以采用定制的金属货架以及种子资源管理密集架。
2.5.1、货架型式设计
需要更大的库房满足种子资源的存贮，对库房占用面积大。
优点是便于RFID系统实施，对RFID天线的布置以及标签的读取更具优势。
采用密集架形式的货架方式，可以节省仓库占用面积，种子资源库更加规范整洁。便于查找，可以一定程度的防止种子错拿错放位置。对于RFID技术的实施要求及成本更高。
对RFID标签的读取要求更高，读取量的增加、读取环境更高，为了保证读取效果，没有漏读的情况发生，在密集架中布置RFID天线数量增加，安装难度加大，实施成本也会增加。深圳万全智能技术有限公司针对在档案管理、种子资源库等需要大量密集布置读写器、天线的应用环境中，开发了先进的UHF多天线分支器，可以大大降低项目实施成本。
3.1、采用RFID技术必要性及优点
RFID(Radio Frequency Identification) 技术具有使用简便、识别工作无须人工干预、批量远距离读取、对环境要求低、使用寿命长、数据可加密、存储信息可更改等优点, 结合有效的应用管理系统，可以帮助实现种子从生产源头到最终消费者的监控。本项目将RFID射频识别技术应用到农作物种子的管理中，对种子生产、存储和销售全过程进行跟踪，极大地提高了种子的可追溯性，有效提高种子知识产权的保护，提高防假冒伪劣种子能力，保护消费者利益，增进食品安全。
实现种子资源的全程监控和可追溯能力，这对于作为农业生产最基本生产资料的种子尤为重要。有效地开展好种子管理工作，杜绝伪劣种子坑农害农现象发生，确保粮食生产安全，是一个非常重要的课题。
提高种子资源库管理库效率，保证种子资源信息管理正确、共享。
提高对种子资源的入、出库，库存盘点、核销的工作效率。
对种子资源的销售流通可以实现监控与溯源。
通过RFID种子资源库管理，易于实现库存种子资源信息化管理。
3.2、RFID技术在种子资源管理全过程中的应用
将RFID应用到种子管理中，最主要的是应用RFID标签的特性来保证实现“源头”种子追踪解决方案和在种子供应链中提供完全透明度的能力。为了达到这一目的，不同的阶段、不同的物流过程中选择不同的标签形式和标签阅读形式。
3.2.1、生产环节：
3.2.2、加工环节：
对于从生产基地直接运送来的种子，加工企业在读取农产品上的RFID 信息后，将这些信息保留在计算机中，并且将农产品的加工信息进一步添加到加工后的农产品电子标签中，农产品电子标签的使用和生产环节一样，在价值较高，对环境要求比较严格的农产品上应用单个的RFID 电子标签，而在价值较低的产品上，运输的托盘和大包装上应用标签，而对单个农产品应用条形码技术。
3.2.3、仓储环节：
3.2.4、销售环节：
在种子流通环节中，由于其包装上均采用RFID标签，通过在销售环节配置RFID手持读写器和相应软件，企业可以高效获取种子的流向和销售情况，销售工作中出现的问题可以及时反馈。同时，基层农户使用种子的情况通过该系统返回公司，便于公司更好地为各地农户提供针对性较强的售后服务，为农业增产服务。同时，由于每个种子包装上都有RFID标签，农户可以通过标签鉴定种子来源，从而起到防伪的作用，有效的防伪功能对于公司种子产品的知识产权保护提供了基础条件。在销售阶段，商家利用RFID标签了解购入商品的状况，帮助商家对产品实行准入管理。商家可以把销售商的名称、销售时间、销售人员等信息写入RFID标签中，在顾客退货和商品召回时，对商品进行确认。当产品出现问题时，由于产品的生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存储在RFID标签中，根据RFID标签的内容可以追溯全过程，帮助确定出现问题的环节和问题产品的范围。利用读写器在仓库中迅速找到尚未销售的问题产品，消费者也能利用RFID技术，确认购买的产品是否是问题产品及是否在召回的范围内。另外，在把信息加入RFID标签的同时，通过网络把信息传送到公共的数据库中，普通消费者或购买产品的单位，通过把商品的RFID标签内容和数据库中的记录进行比对，能够有效地帮助识别假冒产品。
3.3、种子资源库RFID管理系统功能模块构架
3.4、种子资源库入库流程
面对全球气候恶劣的变化以及未来战争的威胁，各国都在着力建设自己国家的种子资源库用以本国农业物种的延续，如泰国建立的“大米基因银行”种子库，保存着2.4万种水稻种子，挪威兴建的“全球种子库”有人类农业的诺亚方舟之称，中国最大的种子资源库在昆明建成；种子是重要的农业生产资料，它具有生命力，是一种特殊商品。是农业发展的核心推动力，是稳定粮食生产、发展现代农业的“制高点”良种有力推动粮食增产。
强化种子信息化管理措施提高优良品种的利用率，管理单位应该对种子的生产、加工、包装、检验、存储一系列程序的质量监督规范化，坚决杜绝假、劣种子进入市场。在信息化技术高速发展的今天，如何利用先进的信息化技术提高种子资源管理水平已经成为极为迫切的需求。随着近几年RFID无线射频识别技术的快速发展与应用，国内外种子资源公司开始应用RFID技术管理种子资源库，美国孟山都、法国利玛格兰以及国内的万向德农、登海种业等国内外大型种子公司开始采用RFID无线射频识别技术对种子的生产、加工、运输、贮藏、包装、检和卫生等各个环节实施全程监控与可追溯。
1、我国种子行业发展
从2000年底《种子法》颁布至今，种子行业开始真正进入市场化的阶段。国家取消了对主要作物种子的管制，打破了原国有种子公司一统天下的局面，各类民营种子企业纷纷成立、外资种子公司进入我国，拉开了中国种业激烈竞争的序幕。种子按照经营品种划分，可以分为粮食作物种子（玉米、水稻、大豆、小麦等）、经济作物种子、蔬菜瓜果种子和花卉种子等。玉米种子、水稻种子商品化高。我国种子市场价值从2001年200亿元增长到目前的500多亿元，我国已成为仅次于美国的第二大种业市场。
2、种子资源库设计要求
2.1、种子库分类：
种子库是用于储藏重要的物种资源特殊仓库，贮藏环境（主要指温度和湿度）对种子的寿命影响很大。根据库内温、湿度环境的不同，传统型种子贮藏建筑可分为4类:
种子寿命指种子在一定环境条件下所能保持生活力的期限。遗传性、发育环境决定了种子固有寿命的长短；收获、干燥、加工情况、贮藏条件决定了种子的老化速度。依贮藏行为，农作物种子分为传统型（orthodox seed）、 顽拗型（recalcitrant seed） 和中间型（middle seed）种子。对于传统型种子的贮藏，关键在于控制种子水分和贮藏温度，只要其中有一项是低的，就能够能够延长种子的贮藏寿命。Harrington提出如下准则：
1）种子含水量在 5~14%范围内，每降低1%，种子寿命延长1倍；
2）贮藏温度在 1~50℃ 范围内，每降低 5.6℃（100F），种子寿命也延长1倍。贮藏时，不同种子间的差异可以忽略，因此大多数种类的种子可以被贮存在标准条件下。
3）首先，入库之前必须对种子进行干燥，降低种子含水率。干燥温度过高会损伤种子，而且湿种子耐高温能力低于干燥种子。
IBPGR咨询委员会（IBPGR Advisory Committee）推荐种子贮藏的干燥条件为：温度15℃（59°F）、相对湿度10~15%。对于不用长期储存的种子，丹麦森林研究中心（The DANIDA Forest Research Centre）推荐最高干燥温度为30~35℃，使得种子含水量降到10~12%。
4）其次，贮藏过程中应当保证适当的贮藏温度和相对湿度。水分和温度这两个关键因素是相辅相成的，低温保存种子必须结合较低的含水量和空气相对湿度；高温条件下，即使在安全含水量的种子也会老化较快。Harrington认为种子安全贮藏（<5年）指标是：RH%+?F ≤100。
5）生产中要对种子寿命特别是长寿命种子进行测定，要经历极长时间，常需要预测。目前对古老种子寿命的估算，是利用14C同位素进行；对种子未来寿命的预测，常用数理统计进行推测。
6）成功的种子储藏需要关注储藏的全过程，即种子从母株成熟开始到播种为止的全过程。
2.3、RFID在种子资源库应用注意的问题：
1）温度，RFID电子标签应用在种子资源库中，保存温度在-20℃～+60℃，工作温度在-20℃～+60℃，如应用在特殊超低温环境下，RFID电子标签需要特殊设计。
2）RFID读写设备的工作温度, 保存温度在-20℃～+80℃，工作温度在-10℃～+60℃，如应用在特殊超低温环境下，RFID读写设备需要特殊设计。
3）RFID工作环境要求尽量避免,金属物体、液体对RFID信号有衰减甚至阻隔。所以在项目方案实施中对标签、天线的选择布置正确与否关系到项目最终实施效果。
2.4、种子包装袋的要求：
市面上常见的种子包装袋有塑料袋、铝箔袋、纸塑复合袋、编织袋、牛皮纸袋等，由于金属材料对RFID信号有屏蔽，在制作带有RFID标签的种子包装袋时尽可能的选择非金属材料的包装袋，如特别需要采用金属材料的包装袋，在RFID标签选择上，必须采用抗金属的RFID标签。
2.5、种子资源库货架的设计
可以根据种子资源库种子管理摆放陈列要求，以及便于RFID技术在种子资源库发挥更好的无线射频读取的优势特性。可以采用定制的金属货架以及种子资源管理密集架。
2.5.1、货架型式设计
需要更大的库房满足种子资源的存贮，对库房占用面积大。
优点是便于RFID系统实施，对RFID天线的布置以及标签的读取更具优势。
采用密集架形式的货架方式，可以节省仓库占用面积，种子资源库更加规范整洁。便于查找，可以一定程度的防止种子错拿错放位置。对于RFID技术的实施要求及成本更高。
对RFID标签的读取要求更高，读取量的增加、读取环境更高，为了保证读取效果，没有漏读的情况发生，在密集架中布置RFID天线数量增加，安装难度加大，实施成本也会增加。深圳万全智能技术有限公司针对在档案管理、种子资源库等需要大量密集布置读写器、天线的应用环境中，开发了先进的UHF多天线分支器，可以大大降低项目实施成本。
3.1、采用RFID技术必要性及优点
RFID(Radio Frequency Identification) 技术具有使用简便、识别工作无须人工干预、批量远距离读取、对环境要求低、使用寿命长、数据可加密、存储信息可更改等优点, 结合有效的应用管理系统，可以帮助实现种子从生产源头到最终消费者的监控。本项目将RFID射频识别技术应用到农作物种子的管理中，对种子生产、存储和销售全过程进行跟踪，极大地提高了种子的可追溯性，有效提高种子知识产权的保护，提高防假冒伪劣种子能力，保护消费者利益，增进食品安全。
实现种子资源的全程监控和可追溯能力，这对于作为农业生产最基本生产资料的种子尤为重要。有效地开展好种子管理工作，杜绝伪劣种子坑农害农现象发生，确保粮食生产安全，是一个非常重要的课题。
提高种子资源库管理库效率，保证种子资源信息管理正确、共享。
提高对种子资源的入、出库，库存盘点、核销的工作效率。
对种子资源的销售流通可以实现监控与溯源。
通过RFID种子资源库管理，易于实现库存种子资源信息化管理。
3.2、RFID技术在种子资源管理全过程中的应用
将RFID应用到种子管理中，最主要的是应用RFID标签的特性来保证实现“源头”种子追踪解决方案和在种子供应链中提供完全透明度的能力。为了达到这一目的，不同的阶段、不同的物流过程中选择不同的标签形式和标签阅读形式。
3.2.1、生产环节：
3.2.2、加工环节：
对于从生产基地直接运送来的种子，加工企业在读取农产品上的RFID 信息后，将这些信息保留在计算机中，并且将农产品的加工信息进一步添加到加工后的农产品电子标签中，农产品电子标签的使用和生产环节一样，在价值较高，对环境要求比较严格的农产品上应用单个的RFID 电子标签，而在价值较低的产品上，运输的托盘和大包装上应用标签，而对单个农产品应用条形码技术。
3.2.3、仓储环节：
{$page$}
3.2.4、销售环节：
在种子流通环节中，由于其包装上均采用RFID标签，通过在销售环节配置RFID手持读写器和相应软件，企业可以高效获取种子的流向和销售情况，销售工作中出现的问题可以及时反馈。同时，基层农户使用种子的情况通过该系统返回公司，便于公司更好地为各地农户提供针对性较强的售后服务，为农业增产服务。同时，由于每个种子包装上都有RFID标签，农户可以通过标签鉴定种子来源，从而起到防伪的作用，有效的防伪功能对于公司种子产品的知识产权保护提供了基础条件。在销售阶段，商家利用RFID标签了解购入商品的状况，帮助商家对产品实行准入管理。商家可以把销售商的名称、销售时间、销售人员等信息写入RFID标签中，在顾客退货和商品召回时，对商品进行确认。当产品出现问题时，由于产品的生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存储在RFID标签中，根据RFID标签的内容可以追溯全过程，帮助确定出现问题的环节和问题产品的范围。利用读写器在仓库中迅速找到尚未销售的问题产品，消费者也能利用RFID技术，确认购买的产品是否是问题产品及是否在召回的范围内。另外，在把信息加入RFID标签的同时，通过网络把信息传送到公共的数据库中，普通消费者或购买产品的单位，通过把商品的RFID标签内容和数据库中的记录进行比对，能够有效地帮助识别假冒产品。
3.3、种子资源库RFID管理系统功能模块构架
图1 基于RFID的种子资源库自动化管理系统功能模块构架
3.4、种子资源库入库流程
3.5、种子资源查询及出库流程
4、RFID种子资源库系统主要设备选择介绍
RFID种子资源库系统集成，硬件选择关键是读写器及匹配天线，他们是决定到项目成本的关键。根据目前种子资源库的实际应用需求，如果采用传统的方式以固定式读写器配置天线，必将导致项目成本过高，投入与经济回报不合理，对项目的实施产生阻力。深圳市万全智能技术有限公司，采用国外最新的射频路由技术研发的UHF多天线分支器应用于图书馆、档案馆资料密集管理、仓库物资实时盘点管理环境下，通过多天线分支器延伸扩展读写器端口数量，从而大大节省项目中读写器配置数量，达到实现降低项目成本造价。
(1)、固定式读写器：防冲突性能好、低功耗，识读速度快且稳定。
(2)、多天线分支器：对射频信号衰减小、传输速度快稳定，射频端口联接稳固方便，数据传输采用TCP/IP网络接口
(3)、台面式读写器：用于电子标签数据录入和采集。
(4)、天线：适合安装于货架及密集架中，美观、节省空间，便于工程施工
(5)、手持式读写器：WinCE5.0操作系统，3.5英寸彩屏、具有识读RFID标签1米以上以及一维条码识别，具有WiFi、GPRS多种无线通讯方式等。
（6）、标签：符合EPC Class1 Gen2协议,标签可打印粘贴于种子袋封口处，起到防伪拆封。
详细方案请联系
深圳市万全智能技术有限公司
公司地址：深圳市宝安区45区泰华俊庭B座2楼
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