RFID技術(shù)在食品安全追溯平臺(tái)中的應(yīng)用研究

來源：微型機(jī)與應(yīng)用

“民以食為天，食以安為先”，食品安全是天大的事情，是影響人類健康的關(guān)鍵因素。近年來，國(guó)內(nèi)外頻頻發(fā)生食品安全事件，老百姓對(duì)食品安全防不勝防，對(duì)于食品質(zhì)量是否過關(guān)、能否達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)也經(jīng)常持懷疑態(tài)度。從“農(nóng)田到餐桌”，食品行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)眾多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都可能出現(xiàn)各種安全問題，影響百姓生活和健康[1]。如何讓老百姓吃到放心的食品，除了建立相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)監(jiān)控和檢測(cè)，杜絕問題食品進(jìn)入市場(chǎng)，還要采用先進(jìn)的物流技術(shù)，通過溯源系統(tǒng)建立問責(zé)機(jī)制，在問題食品進(jìn)入市場(chǎng)后還能夠進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題食品的根源[2]。如何消除老百姓對(duì)食品質(zhì)量安全的顧慮，關(guān)鍵在于能為消費(fèi)者提供食品真實(shí)的生產(chǎn)加工信息及可靠的質(zhì)量安全報(bào)告。

RFID(Radio Frequency Identification)無線射頻識(shí)別技術(shù)，是20世紀(jì)90年代開始興起的一項(xiàng)技術(shù)。RFID技術(shù)在當(dāng)今很多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起了關(guān)鍵性作用，它實(shí)現(xiàn)“物”與“網(wǎng)”的聯(lián)接。本文研究RFID應(yīng)用于食品安全追溯平臺(tái)，通過RFID技術(shù)采集食品有關(guān)信息，輸入到食品安全管理系統(tǒng)，存儲(chǔ)到中心數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，消費(fèi)者及監(jiān)管部門能方便地查詢到食品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)刃畔ⅰ?

1 RFID工作原理介紹

一個(gè)基礎(chǔ)的RFID系統(tǒng)有硬件和軟件兩部分組成，硬件主要由電子標(biāo)簽、讀寫器、天線組成，其配置如圖1所示。軟件則由讀寫器軟件、應(yīng)用系統(tǒng)軟件及中間件等軟件組成。

電子標(biāo)簽是內(nèi)存帶有天線的芯片，芯片中存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)物的信息。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫系統(tǒng)天線輻射的范圍內(nèi)時(shí)，讀寫器首先接收標(biāo)簽發(fā)出的無線電波讀取數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)傳送到后面操作系統(tǒng)，用戶可以通過操作系統(tǒng)處理有關(guān)數(shù)據(jù)從而進(jìn)行管理控制[3]。

2 RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)

RFID作為一項(xiàng)易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用、靈活的技術(shù)，所具備的優(yōu)越性是條碼、磁卡、IC(Integrated Circuit，IC)卡等其他識(shí)別技術(shù)無法比擬的[4]。與其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)最明顯的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，不需要可視范圍內(nèi)操作;同時(shí)可以識(shí)讀多標(biāo)簽，不用逐一掃描標(biāo)識(shí)碼，大大提高工作效率;數(shù)據(jù)讀取距離遠(yuǎn)近可根據(jù)系統(tǒng)頻段高低選擇，節(jié)約成本;電子標(biāo)簽采用具存儲(chǔ)信息功能的芯片加封裝，可以防水防塵防油污，受外界環(huán)境影響小[5]。

在日常生活中，常見到標(biāo)示于食品上的是條形碼，那是一種可視化標(biāo)簽，信息量小。引用RFID技術(shù)，電子標(biāo)簽作為目標(biāo)物的標(biāo)示，附著在目標(biāo)物體上，是目標(biāo)物信息載體。而與目前廣泛使用的物流條碼標(biāo)簽相比，采用RFID電子標(biāo)簽具有很多優(yōu)勢(shì)[6]。比較明顯的特點(diǎn)有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、信息量大、讀取距離長(zhǎng)、電子標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)等，如表1所示[7-8]。

RFID技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，為人們的生活帶來很多方便，尤其是在物品跟蹤方面，很大程度地提高了信息準(zhǔn)確率和工作效率。在西方國(guó)家尤其是美國(guó)，不少零售商已經(jīng)要求其供應(yīng)商在物流方面采用RFID技術(shù)以降低物流成本及配送效率，防止產(chǎn)品脫銷情況的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的識(shí)別技術(shù)往往用于畜牧育種方面，這種技術(shù)在一定程度上解決了在養(yǎng)殖場(chǎng)上的智能化管理及生產(chǎn)中的實(shí)際問題，但難以完成整個(gè)供應(yīng)鏈的信息化的需要。RFID技術(shù)的提出提供了一種新的技術(shù)支持，它可以解決動(dòng)物身份認(rèn)證和追蹤問題，是一種較理想的溯源技術(shù)手段。

3 RFID技術(shù)在食品安全追溯平臺(tái)的應(yīng)用

RFID技術(shù)在食品安全追溯平臺(tái)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品信息的采集。RFID技術(shù)主要是利用特定的電子標(biāo)簽與擬跟蹤的產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)，以隨時(shí)對(duì)產(chǎn)品的相關(guān)屬性進(jìn)行信息跟蹤、追溯與管理[9]。

以肉豬供應(yīng)鏈為例，從養(yǎng)殖到最終被消費(fèi)，需要經(jīng)過一系列的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存銷售等環(huán)節(jié)。肉豬一般經(jīng)養(yǎng)殖廠、屠宰場(chǎng)、物流到市場(chǎng)銷售，肉豬的質(zhì)量安全程度也在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)，所以當(dāng)中生產(chǎn)加工的信息透明化能夠有效地提高并監(jiān)督產(chǎn)品質(zhì)量安全。根據(jù)這幾個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)肉豬質(zhì)量信息管理系統(tǒng)，各功能模塊根據(jù)業(yè)務(wù)流程需要拓展(圖2所示)。

將RFID技術(shù)應(yīng)用到肉豬質(zhì)量安全信息追溯系統(tǒng)中，能夠輕松獲取各環(huán)節(jié)信息。根據(jù)業(yè)務(wù)流程通過RFID技術(shù)可以記載從源頭生產(chǎn)到銷售的有關(guān)信息，有效地對(duì)肉豬產(chǎn)品來源和加工運(yùn)輸過程等進(jìn)行跟蹤，同時(shí)使得肉豬產(chǎn)品生產(chǎn)流程更加透明化、可監(jiān)督化。將RFID技術(shù)應(yīng)用到追溯系統(tǒng)中，需對(duì)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)肉豬活體、屠宰加工環(huán)節(jié)肉胴體、運(yùn)輸及銷售環(huán)節(jié)肉產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)簽標(biāo)識(shí)，各環(huán)節(jié)RFID系統(tǒng)及電子標(biāo)簽配置要求如表2所示。要實(shí)現(xiàn)肉豬產(chǎn)品生命周期的信息查詢，除對(duì)電子標(biāo)簽的配置要求外，對(duì)標(biāo)簽的編碼寫入必須遵循RFID的編碼方案，才能對(duì)標(biāo)識(shí)物進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)，只有唯一性的標(biāo)識(shí)才能對(duì)應(yīng)唯一真實(shí)可靠信息，同時(shí)方便追蹤溯源。

例如在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中，可以將電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)為耳標(biāo)，每個(gè)耳標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼，即給每頭肉豬一個(gè)編碼標(biāo)識(shí)，讓其隨身攜帶“身份證”。當(dāng)豬崽出生后，養(yǎng)殖廠飼養(yǎng)工作人員將為其佩戴帶有RFID標(biāo)簽的耳標(biāo)，同時(shí)建立一份肉豬基本信息檔案，在養(yǎng)殖過程中的所有信息如自身成長(zhǎng)信息、飼料信息、藥物疫苗信息、隸屬養(yǎng)殖廠和操作人員信息、檢驗(yàn)檢疫是否合格等都記錄到該檔案中，并通過計(jì)算機(jī)及時(shí)將信息上傳到管理中心的數(shù)據(jù)庫。耳標(biāo)和檔案將隨著肉豬的遷移而轉(zhuǎn)移，通過讀取RFID耳標(biāo)，能調(diào)用查詢到數(shù)據(jù)庫中肉豬的有關(guān)信息。當(dāng)讀寫器讀取到電子標(biāo)簽編碼時(shí)，能將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)編碼的數(shù)據(jù)調(diào)用出來，方便查詢。

在肉豬質(zhì)量安全信息追溯系統(tǒng)中，RFID應(yīng)用程序主要包括射頻讀卡模塊和PC機(jī)應(yīng)用平臺(tái)及RFID讀寫器與應(yīng)用平臺(tái)之間的通信協(xié)議，其流程圖如圖3所示[10]。由PC機(jī)操作系統(tǒng)向讀寫器讀卡模塊發(fā)送查詢命令，處理器讀寫數(shù)據(jù)塊程序部分則主要依靠讀卡模塊發(fā)送讀寫請(qǐng)求信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)讀寫。

4 結(jié)束語

RFID技術(shù)使得食品來源追溯、流向跟蹤、信息保存、責(zé)任追查、產(chǎn)品召回成為可能。通過RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)技術(shù)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)食品從生產(chǎn)加工到物流配送到銷售整個(gè)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的有效監(jiān)控、追蹤。