RFID在蔬菜供应链中的应用及方案

一、项目背景

近年来，诸多的食品安全事件的频繁发生，严重威胁消费者的身体健康，引起了世界性的广泛关注，也影响了食品行业的健康、持续、稳定的发展。如何保证食品供应链的安全，已成为一个迫切需要解决的全球性课题。传统的对食品品质检验方法存在管理滞后、效率低下和较高的出错率等问题。利用RFID技术建立安全食品供应链体系可以有效解决以上问题。RFID系统可提供食品供应链中食品与来源之间的可靠联系，确保到达超市货架及厨房的食品的来源是清晰的，并可追踪到生产企业甚至是动物、植物个体及具体的加工操作人员。

“民以食为天，食以安为先。”RFID技术在安全食品供应链的应用，对企业来说，有助于食品企业加强食品安全方面的管理，稳定和扩大消费群，提升市场竞争力；从食品供应链角度看，为消费者营造了放心消费的环境，树立了良好的形象，切实提高了整条供应链的服务水平。虽然RFID在应用中还有一些问题需要解决，但是其应用前景是十分广阔的。

二、食品安全中的问题

近年来，我国进入食品安全事件频发期。食品安全问题被列为2009年中国商业十大热点问题之一。禽流感、口蹄疫、劣质奶粉、日本毒饺子事件以及近期发生的海南毒豇豆事件……“问题食品”之多、涉及范围之广、造成恶果之重，已到了令人谈“食”色变的地步。食品安全仍存在超标、法律法规缺失、检测及环保体系、监管追溯信息平台不健全等问题。消费者对任何一类食品安全性的信任度均较低。接二连三的食品安全问题，正在沉重地打击人们的饮食信心……中国的食品怎么了？

明天我们还能吃什么？如何找到有效的跟踪、管理、追溯与评估方法保证安全，是中国目前在食品安全问题上急待解决的重要课题。

三、RFID技术在国内外食品安全管理中的应用

很多发达国家都极其重视食品安全，除建立相关法律制度外，还采取高科技手段对食品安全进行管理，比如日本就建立了“食品身份证制度”产品履历和跟踪监视制度，要求生产、流通等各部门广泛采用RFID电子标签技术、条码技术用来详细记载产品生产和流通过程中的数据。

在欧洲已经建立了对牛的跟踪系统，1998年9月，英国宣布了牛的跟踪系统计划，到1999年底，欧共体各成员国都实施了这个系统计划，英国政府规定，2000年7月1日以后出生或者进口的牛必须采用识别系统，牛出生20天内必须安装RFID电子标签，记载每一头牛的出生、进口、活动、疫苗、疾病与死亡的全部情况。伴随着RFID技术在欧洲食品安全管理的应用所产生的经济效益，相继在2001年6月，欧洲客户开始强调生鲜农产品物流运输和可追溯的便利性，要求在包装上使用EAN/UCC-128条码，于2005年1月欧洲食品安全法令颁布，对生鲜食品提出可追溯性要求生效。新西兰猕猴桃获准于2005年在欧洲超市货架进行销售。2003年，英国实施对猪的识别标准。2008年1月1日欧洲规定强制性对绵羊进行电子识别。

我国在食品安全管理中RFID技术的应用

在我国，RFID技术也被应用于食品安全跟踪管理，并得到了众多地方政府的大力支持，2002年5月农业部发布“动物免疫标示管理办法”规定猪、牛、羊必须佩戴免疫耳标，建立免疫档案管理制度。在深港实施的《供港食品安全预警与产地全程溯源控制系统》，为确保供港食品安全，系统采用了RFID无线射频识别技术应用于食品养殖、生产、加工、运输、批发、口岸查验、零售等各环节。在食品的外包装上加贴RFID电子标签包含食品检测信息、食品生长、生产信息、储运封装信息，香港市民可通过电子标签阅读器，即可追溯到食品的源头等信息，购买食品时将更放心。在山东寿光蔬菜，在全省范围内，借助山东省质监系统的金质工程网络平台，建立全省食品安全质量数据库，为消费者提供动态、权威的食品质量追溯信息。四川生猪养殖、浙江水产品出口等都相继建立对食品安全管理的RFID溯源系统，有力地保证了当地食品安全监管。这些试点工程在很大的程度上促进了我国食品安全可追溯哦体系的建立。

四、食品安全实行质量追溯分析

目前，对食品供应链安全管理的手段还不是很多，传统的方法无法实现追溯管理，某些食品行业中用到了条形码技术以进行安全追溯。但这种方法一般均采用人工方法近距离读取条码，无法做到实时快速地获得大批食品的质量信息，而且在流通环节上也无法提供食品所处环境信息的实时记录。

为了消除食品安全隐患，追查出现漏洞的加工、运输或储存环节，需要对这些过程进行追溯。在具体应用中有两种实现食品安全管理的方法：

◎ 从上往下进行追溯

这种方法主要用于查找造成质量问题的原因，确定产品的原产地和特征；

◎从下往上进行追溯

消费者在POS销售点购买的食品发现了安全问题，可以向上层层，最终确定问题所在，这种方法主要用于问题产品的召回。

五、系统技术方案

5.1、工作原理

电子标签阅读器1开始工作后，向天线2发出读标签3的指令，食品4上的电子标签3在接收到天线2发出的无线电波能量后，向天线2发出序号信息，天线2接收此信号，并把此信号传送给阅读器1，阅读器对接收到得信号进行相应的处理后埋在传送给集成在阅读器中的数据处理芯片5，于此同时，分布在本流通环节中的各个传感器6分别把测量的周围环境信息业发送给数据处理芯片5，数据处理芯片5对接收到得信息进行综合处理，然后通过通信网络7把处理结果发给食品安全数据库8.

5.2、系统架构

系统由电子标签、天线、阅读器、检测外界环境参数的传感器、食品安全数据库、食品安全评估算法和相应的服务网络组成，其突出特征是，粘贴于食品包装上的电子标签；温度、湿度、关照度等传感器；利用RFID公共服务体系构成食品安全管理系统，基于食品质量信息和环境数据的质量评估系统和追溯系统。

RFID食品安全管理系统架构示意图。电子标签粘贴在食品或食品包装箱上，阅读器与天线相连，传感器与阅读器集成，其读取的数据包通过网络传送到食品安全管理数据库中，而食品供应链中各环节的厂商及产品信息注册到RFID公共服务体系中，基于食品安全管理数据库，通过供应链信息整合，系统提供食品信息服务，食品安全追溯、食品质量评估等多种应用服务。

食品安全管理数据库是系统实现功能和服务的基础，它为每个电子标签对应的食品都建立了一条数据记录，用来描述其在食品加工运输和仓库等各流通环节中的操作人员、环境参数、加工方式和时间等信息。

食品在原料生产过程中，牧场饲养畜类记录饲料、疫苗等信息，农场种农产品记录品种、施肥等信息，这些信息均通过网络传送到食品安全管理系统中，写入数据库。

食品在生产及加工过程中，在其表面或包装材料上嵌入具有唯一性的RFID电子标签，其编码格式和位数有国家食品安全标准确定，生产商通过阅读器对电子标签进行读取，通过网络向食品安全数据库中写入能够影响该食品质量的各种信息，如原材料来源、加工工艺、加工者姓名、产品质量信息、建议食用期、食用方法等。

5.3、应用服务

基于食品安全管理数据库和食品供应链信息的整合，系统可以提供以下多种服务。

（1）食品信息服务

用户通过查询可以享受到食品信息服务。餐桌上，可以获得每道菜的原料产地、生产（加工）者、生产日期、厨师、烹饪方式等信息；超市购物，可以获得所购食品的流动信息和安全信息

（2） 食品安全追溯

一旦爆发疫情，通过食品安全管理系统可以迅速查找到产品销售地、责任人和产品原产地等信息，不仅可以根据食品安全追溯系统找到每件食品的最终的消费者，还可以找到流通或生产加工过程中出现问题的环节，采取相应措施。

（3）终端查询系统

超市作为消费者购买食品的主渠道，消费者可以在超市或厂家提供的RFID电子标签查询终端上，查看所购买食品的信息。

六、RFID在蔬菜供应链中的应用

6.1、蔬菜供应链中各环节

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、运输和销售等几个环节，提交新鲜蔬菜供应链效率的关键也是如何协调几个环节及如何提高每个环节的效率。目前国内新鲜蔬菜供应量示意图如图

从蔬菜供应链整体可以看到，通过使用RFID技术，能够方便地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数据。消费者和相关主管部门也可以通过通信网络和终端进行查询和追溯。

6.2、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，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实施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，如蔬菜品种、生长时间、喷施农药的名称及次数，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产品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（电子通关系统）、药物残留测试系统、电子商务等系统的基础数据，为产品溯源提供源头数据。以某地某种植基地的洋葱为例，其电子标签包含的内容。

6.3、加工环节

由于电子标签可以方便地添加信息，因此在加工环节中，可以首先读得电子标签包含的信息，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，如加工单位、加工日期、加工过程使用的添加剂、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，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，便可以对其相关信息一缆无余，对于事故后追溯哦也变得容易可行。

6.4、仓储环节

蔬菜作为一种时令产品，其对仓库环境要求高，尤其是在仓库环境欠佳的情况下，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，在入库前通过电子标签数据读取，其包装规格、包装重量扥自动读入计算机，由计算机处理后根据仓库特点形成库存信息，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中。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，数量若有诧异，则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仓库盘点速度、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。

6.5、运输环节

RFID技术在新鲜蔬菜运输环节中的应用主要体现为在途货物的监控、跟踪及口岸检查。把RFID技术和GPS结合起来，可以为物流公司提供实时监控和跟踪服务，同时对业主而言也可以通过计算机网络方便地知道自己的货物到达了什么位置，在经过口岸接受检查时，检查单位无需拆开蔬菜包装，只要通过手持式阅读器就可以知道包装产品的具体内容，大大提高了口岸检查速度并缓解口岸拥挤压力。

6.6、销售环节

RFID技术在零售环节中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，由计算机系统通过现场的阅读器等配套设施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，RFID电子标签能够对某些具有时效性的商品的有效期进行监控，如对某食品进行跟踪，一旦超过了有效期，标签就会发出报警。

RFID技术在新鲜蔬菜供应链中的应用不但可以确保该供应链的高质量数据交流，而且还能实现食品“源头”跟踪以及蔬菜供应链的万全透明。这是因为RFID系统通过为每件蔬菜产品提供单独的识别身份及储运历史记录，从而提供了一个详尽而具有独特视角的供应链，确保到达超市货架及餐馆厨房的蔬菜产品的来源是清晰的。

七、系统主要设备介绍

7.1、RFID阅读器

关键性能优势：

1）经过认证的EPCglobal ?class 1第二代超高频RFID的协议，支持密集性读写模式

2）符合ISO 18000-6C超高频RFID标准;

3）支持LLRP、MACH1和SNMP协议；

4）它有2/4个端口，每个端口都可连一个收发同时的天线，这一配置显示了工业界领先的性能；

5）支持RS-232的串口和RJ45的网口；

6）每秒最多可读1100个标签；

7）内含Linux操作系统；

8）接收灵敏度可达-80dBm；

9) 支持所有Gen 2标准指令，包括写入，锁定和删除；

10) 可根据现场密集环境的不同通过自动设置命令来调整其工作的模式；

11) 工作频率为920MHZ~925MHZ,符合中国的频率标准；

12) 可判别标签的进出方向；

13) 工作温度为-20~+55 ℃，存储温度为-20~+85 ℃.

7.2、RFID手持式阅读器

基于Windows CE 5.0 的RFID手持读写器，本产品具有低功耗、多种数据接口、简易的人机交互界面等优点，可广泛的应用于各种RFID系统中，典型的应用场合有：

♦ 物流和仓储管理：物品流动与仓储管理等物流行业，以及邮件、包裹、运输行李等的邮局流动管理系统；

♦ 供应链应用领域：物品供应过程的应用；

♦ 产品防伪检测：利用标签内存储器写保护功能，对产品真伪进行鉴别；

♦ 其它领域：在俱乐部管理、图书馆、学生学籍、消费管理、考勤管理、等系统都得到了广泛的使用。

特点：

♦ 它是集成掌上电脑（PDA）与RFID数据采集的超完美组合，采用精简的windows CE嵌入式操作系统，可以实现RFID数据的采集、存储等功能；

♦ 功能全面,带有蓝牙、WIFI、GPS、GPRS(3G)、一维和二维条码功能；（可选，用户可根据具体需求选择是否加入这些模块）;

7 .3、阅读器天线

特点：

IP 67的环境等级，外形mini，是目前市面上最小巧的一款RFID天线，非常适用于狭小的安装环境，比如：生产线的机器两臂上（资产管理项目）

应用：

a、物资管理：在国内的枪械管理项目中被重点选用。在电子标签和读写器天线相对固定的条件下，能否可靠读取标签，是枪械管理的难点。而该款天线能够稳定地跟读写器匹配，而且产品体积小，非常适合安装在枪械柜里面。在对尺寸要求严格的场合有明显优势

b、仓库管理 c、物流配送中心 d、机场、医院 e、通道及传送带

7 .4、发卡机

RFID发卡器可与系列电子标签配合广泛应用于烟草物流、门禁管理系统、城市车辆自动识别管理、高速公路不停车收费及物资管理应用等领域。

RFID发卡器内置了小型天线，作为发卡设备，其识读电子标签的典型距离为10cm。

系统的功能

ø 读取单个电子标签中的ID号或EPC码；

ø 对电子标签中用户数据区数据进行读写；

ø 良好的防冲撞性能，可同时读取多个电子标签中的ID号或EPC码；

ø 提供USB接口进行数据通信和对发卡器供电；

ø LED灯指示发卡器的电源情况以及工作状况。

RFID发卡器性能指标：

ø 供电电源：由USB口供电+5V/250mA（直流）；

n 电源功率消耗：小于1.3W；

ø 外形尺寸：170 mm×110 mm×40 mm；

ø 重量：小于0.4kg；

ø 环境工作温度：-20℃～＋65℃；

ø 环境储存温度：-40℃～＋70℃；

ø 通信接口：USB口；

ø 工作频率范围：902MHz ~928MHz；

ø 射频输出功率：≤10.0dBm；

ø 功率平坦度：≤0.5dBm (902 MHz ~928MHz)；

ø 输出频率偏移：≤10ppm；

ø 跳频模式可设置：按顺序跳频、随机跳频；

ø 接收灵敏度：≤-30dBm@接收误码率≤1%（915MHz)；

ø 接收误码率：≤1%@接收通道灵敏度≤-30dBm。

读性能：

ø 读距离与发卡机输出功率、天线及电子标签有关；

ø 写标签距离=读标签距离*70%；

ø 单卡（ID号或EPC码）读取时间小于10ms；

ø 单卡（单字节）写时间小于20ms；

ø 多标签识别防碰撞机制：遵循ISO18000-6B/6C协议；

ø 多标签识别速率：≥ 10个/秒

ø 最大读取标签距离：10厘米