RFID在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究

　　無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量大，可讀寫，穿透力強(qiáng)，讀寫距離遠(yuǎn)，讀取速率快，使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，它還是唯一可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 

　　RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和天線(Antenna)組成。把電子標(biāo)簽附在被識(shí)別物體的表面或內(nèi)部，當(dāng)被識(shí)別物體進(jìn)入閱讀器的識(shí)別范圍時(shí)，閱讀器自動(dòng)以無(wú)接觸的方式讀取電子標(biāo)簽中對(duì)物體的識(shí)別數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物體或自動(dòng)收集物體信息數(shù)據(jù)的功能。 

　　1RFID在農(nóng)業(yè)中的主要應(yīng)用 

　　1.1在農(nóng)畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用近年來(lái)，由于食品安全(食物中毒、瘋牛病、口蹄疫、禽流感等畜禽疾病以及農(nóng)產(chǎn)品嚴(yán)重殘藥、進(jìn)口食品材料激增等)危機(jī)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人們的身體健康，引起了世界各國(guó)特別是歐洲各國(guó)的高度重視。為此，各國(guó)政府迅速制定政策和采取各種措施，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的管理，其中對(duì)產(chǎn)品的識(shí)別與跟蹤成為重要措施之一。例如，英國(guó)政府就規(guī)定對(duì)牛、豬、綿羊、山羊、馬等飼養(yǎng)動(dòng)物都必須采取各種跟蹤與識(shí)別手段。 

　　2004年初，美國(guó)北達(dá)科他州立大學(xué)(NDSU)的科研人員就研究出了使用RFID技術(shù)來(lái)檢測(cè)瘋牛病的方法，為美國(guó)公眾食品安全提供了新的技術(shù)保證。通過(guò)在牛的耳朵上植入RFID標(biāo)簽，可以記錄下這頭牛的詳細(xì)資料，如它的飼養(yǎng)、年齡、體重及患病情況。同時(shí)這些標(biāo)簽可以自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，并能將這些數(shù)據(jù)直接送入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中去?，F(xiàn)在美國(guó)的許多農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始使用這項(xiàng)技術(shù)；美國(guó)政府也規(guī)定使用電子標(biāo)簽對(duì)牲畜進(jìn)行跟蹤，提高從農(nóng)場(chǎng)到加工廠的追蹤鑒別能力，而且必須在48h內(nèi)完成鑒別。日本在蔬果EDI協(xié)議會(huì)的主持下開(kāi)展了蘋果、米、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)履歷和食品追蹤系統(tǒng)，并在日本的千葉縣進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好的效果。澳大利亞頒布了使用電子標(biāo)簽技術(shù)的“國(guó)家畜產(chǎn)品認(rèn)證計(jì)劃(National 

　　LivestockIdentificationScheme。NLIS)”。 

　　目前我國(guó)谷物、水果、肉類、禽蛋和水產(chǎn)品等主要食品的產(chǎn)量居世界第一位。民以食為天，食品安全是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的頭等大事，因而政府非常重視食品安全問(wèn)題。但是有關(guān)食品不合格并帶來(lái)巨大損失的安全事故卻屢屢見(jiàn)諸報(bào)端：20世紀(jì)80年代末的毛蜆事件和近期的多寶魚事件，給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了無(wú)法挽回的損失。有關(guān)學(xué)者分析：避免此類事件再次發(fā)生的最根本的方法是加強(qiáng)食品安全監(jiān)管，除了對(duì)生產(chǎn)者資格認(rèn)定之外，必須對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)管回。在這個(gè)大背景下，國(guó)內(nèi)的一些學(xué)者和企業(yè)針對(duì)RFID在食品全過(guò)程安全監(jiān)控中的應(yīng)用開(kāi)展了一些研究和實(shí)踐工作。上海同濟(jì)大學(xué)博士生導(dǎo)師黃立平教授聯(lián)合上海農(nóng)業(yè)信息有限公司開(kāi)展了農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)控平臺(tái)的建設(shè)和實(shí)施嘲；江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所的陸昌華研究員和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院的謝菊芳教授對(duì)工廠化豬肉安全生產(chǎn)全程信息跟蹤進(jìn)行了研究，并在南京天環(huán)集團(tuán)進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)電子標(biāo)簽的應(yīng)用進(jìn)行了卓有成效的探索四。 

　　國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)對(duì)此也表現(xiàn)出極大的興趣，清華同方集團(tuán)開(kāi)發(fā)了一套R(shí)FID食品追溯管理系統(tǒng)，利用RFID先進(jìn)技術(shù)并依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息融合、查詢、監(jiān)控，為每一個(gè)生產(chǎn)階段以及分銷到最終消費(fèi)領(lǐng)域的過(guò)程中提供針對(duì)每件貨品安全性、食品成分來(lái)源及庫(kù)存控制的合理決策，實(shí)現(xiàn)食品安全預(yù)警機(jī)制。為食品生產(chǎn)企業(yè)提供了一套完整的解決方案。 

　　1.2在動(dòng)物識(shí)別與跟蹤中的應(yīng)用 

　　動(dòng)物識(shí)別與跟蹤一般利用特定的標(biāo)簽，以某種技術(shù)手段與擬識(shí)別的動(dòng)物相對(duì)應(yīng)，并能隨時(shí)對(duì)動(dòng)物的相關(guān)屬性進(jìn)行跟蹤與管理。 

　　目前，在歐洲己經(jīng)建立了對(duì)牛的跟蹤系統(tǒng)。1998年9月，英國(guó)宣布了牛跟蹤系統(tǒng)計(jì)劃，英國(guó)政府規(guī)定，2000年7月1日以后出生的或者進(jìn)口的牛必須采取數(shù)字識(shí)別，到1999年底，歐盟各成員國(guó)都實(shí)施這個(gè)系統(tǒng)計(jì)劃。從2003年11月1日開(kāi)始，英國(guó)開(kāi)始實(shí)施新的豬的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)；2008年1月1日起，歐洲將強(qiáng)制性對(duì)綿羊進(jìn)行電子識(shí)別；此外，英國(guó)政府也規(guī)定從2004年8月30日開(kāi)始，所有的馬都要被識(shí)別與跟蹤嘲。 

　　在動(dòng)物識(shí)別中使用RFID，代表了當(dāng)前動(dòng)物識(shí)別技術(shù)的最高水平。在動(dòng)物身上安裝電子標(biāo)簽，并寫入代表該動(dòng)物的 

　　ID代碼。當(dāng)動(dòng)物進(jìn)人RFID固定式閱讀器的識(shí)別范圍，或者工作人員拿著手持式閱讀器靠近動(dòng)物時(shí)，閱讀器就會(huì)自動(dòng)將動(dòng)物的數(shù)據(jù)信息識(shí)別出來(lái)。如果將閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼?dòng)物管理信息系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物的跟蹤。 

　　1.3在農(nóng)畜精細(xì)生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用 

　　1.3.1使用RFID技術(shù)的田問(wèn)伺服系統(tǒng)。田間伺服系統(tǒng)主要由使用RFID等無(wú)線技術(shù)的田問(wèn)管理監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)記錄田問(wèn)影像與土壤酸堿度、溫濕度、日照量乃至風(fēng)速、雨量等微氣象，詳細(xì)記錄農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成長(zhǎng)記錄。其中以日本的田間伺服器(fjeld 

　　server)和美國(guó)伯克利大學(xué)發(fā)展的、MOTE和JPL研發(fā)的SW(S~,nsor 

　　Web)最為著名；在臺(tái)灣，2005年農(nóng)委會(huì)推廣了稻米、茶葉及網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷國(guó)產(chǎn)水果產(chǎn)銷履歷信息化與 

　　RFID推廣應(yīng)用計(jì)劃，擬針對(duì)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境管理電子化，推動(dòng)發(fā)展有機(jī)稻米、茶葉與網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷國(guó)產(chǎn)水果為示范體系，其中就涉及到了使用田間伺服系統(tǒng)的精細(xì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)模式；在中國(guó)大陸，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的王茂華教授聯(lián)合加拿大麥克吉爾大學(xué)的王寧教授、美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)張乃謙教授對(duì)此也進(jìn)行了深入研究。總體上來(lái)講，這種農(nóng)產(chǎn)品的精細(xì)生產(chǎn)模式仍然處于小范圍的試驗(yàn)階段，還沒(méi)有大規(guī)模普及應(yīng)用。 

　　1.3.2使用RFID技術(shù)的畜產(chǎn)品精細(xì)養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)。2003年在我國(guó)863數(shù)字農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中首次列入了數(shù)字養(yǎng)殖研究課題，目前，一套基于遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的RFID牛個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。該系統(tǒng)采用項(xiàng)圈式的應(yīng)答器，掛在牛頸上，當(dāng)牛通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)稱重車時(shí)，系統(tǒng)中的閱讀器將自動(dòng)讀取牛的唯一編號(hào)并通過(guò)壓力傳感器完成稱重過(guò)程。將這兩個(gè)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)(編號(hào)一體重)連同采集時(shí)間一起通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送到養(yǎng)殖場(chǎng)的上位服務(wù)器，為數(shù)字化養(yǎng)殖平臺(tái)提供了重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)字化精細(xì)養(yǎng)殖是提高畜牧業(yè)集約化程度、提高效益的一個(gè)重要的技術(shù)手段嘲。在精細(xì)養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)中，利用RFID和其他傳感器技術(shù)跟蹤圈養(yǎng)牲畜的生理、生產(chǎn)活動(dòng)，通過(guò)有線或者無(wú)線通訊連接，以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)控制中心構(gòu)成分布式計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)功能采用模塊化設(shè)計(jì)，支持在倉(cāng)儲(chǔ)物流配送、經(jīng)營(yíng)管理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的擴(kuò)展和融合，是對(duì)畜牧業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的有益嘗試。 

　　1.4在農(nóng)產(chǎn)品流通中的應(yīng)用 

　　RFID技術(shù)具有自動(dòng)、快速、多目標(biāo)識(shí)別等特點(diǎn)，這樣如果在農(nóng)產(chǎn)品上粘貼RFID標(biāo)簽，將會(huì)大大提高產(chǎn)品信息在“產(chǎn)地一道口一批發(fā)市場(chǎng)一零售賣場(chǎng)”這一流通過(guò)程中的采集速率，提高農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中信息集成和共享程度，從而提高了整個(gè)供應(yīng)鏈的效益和顧客滿意度。 

　　美國(guó)Ballantine公司是著名的水果農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)商咧，要做行業(yè)先鋒的工作熱情促使這個(gè)位于加利福尼亞州桑格的農(nóng)產(chǎn)品公司率先在行業(yè)內(nèi)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用RFID技術(shù)，以達(dá)到其顧客沃爾瑪公司對(duì)RFID技術(shù)應(yīng)用的要求。并且，Ballantine公司還專門制定了一套R(shí)FID系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃。Ballantine計(jì)劃在未來(lái)不長(zhǎng)的時(shí)間里把RFID系統(tǒng)擴(kuò)展至其他產(chǎn)品，如葡萄和從智利進(jìn)口的新鮮水果。 

　　應(yīng)該說(shuō)Ballantine是農(nóng)產(chǎn)品流通過(guò)程中應(yīng)用RFID的一個(gè)典范，國(guó)內(nèi)也在積極開(kāi)展相關(guān)的研究和應(yīng)用。上海同濟(jì)大學(xué)信息技術(shù)和管理研究所與上海農(nóng)業(yè)信息有限公司合作開(kāi)展的基于RFID的生鮮蔬菜物流配送項(xiàng)目對(duì)此進(jìn)行了有益的嘗試。 

　　2RFID在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用存在的問(wèn)題 

　　2.1生產(chǎn)階段的作業(yè)量和成本增大 

　　比如以胡蘿卜生產(chǎn)為例，假定l箱裝20袋，1d出50箱，每天需要RFIR標(biāo)簽1000個(gè)，對(duì)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)這是相當(dāng)大的作業(yè)負(fù)擔(dān)。另外，現(xiàn)在的RFID標(biāo)簽的單價(jià)約1元，個(gè)，那么每天的RFID成本支出就要l000元，這樣的價(jià)格還很高，推廣應(yīng)用有一定的難度。 

　　2．2流通階段的作業(yè)和成本增大用手持終端讀取每個(gè)箱上的RFID標(biāo)簽進(jìn)行檢驗(yàn)，考慮到集貨地或批發(fā)市場(chǎng)處理的貨量不管是從作業(yè)效率方面還是成本方面來(lái)看，推廣應(yīng)用都非常困難。另外，如果箱內(nèi)是含有大量水分的農(nóng)產(chǎn)品，通訊距離有限，就會(huì)對(duì)標(biāo)簽和閱讀器提出更高的技術(shù)要求，更加大了應(yīng)用成本。 

　　2.3 

　　RFID標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化是推動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用的必然選擇。識(shí)別器和電子標(biāo)簽的使用頻率、發(fā)射功率之間如何匹配、無(wú)線射頻讀寫信息的有效距離確定、能反映全程管理的信息系統(tǒng)模塊的開(kāi)發(fā)等是RFID系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用必須解決的重要環(huán)節(jié)。 

　　2.4 

　　RFID沒(méi)有與條形碼管理系統(tǒng)鏈接條形碼管理系統(tǒng)是當(dāng)前全球范圍內(nèi)物流管理中應(yīng)用最廣泛、效率最高的方式。近年興起的二維條碼較一維條碼信息容量有很大增強(qiáng)，但二維條碼的信息容量還遠(yuǎn)不能與RFID系統(tǒng)相比。如何利用條形碼現(xiàn)有的廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)管理的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工流通信息與用戶的有效對(duì)接，是降低RFID應(yīng)用成本、適應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)全球化需要所應(yīng)關(guān)注的方向。 

　　3小結(jié) 

　　RFID被列為2l世紀(jì)十大重要技術(shù)項(xiàng)目之一，被認(rèn)為是影響未來(lái)全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)，廣受各方注目，尤其在農(nóng)產(chǎn)品的物流與追溯信息上的應(yīng)用，可使農(nóng)產(chǎn)品的追蹤更為實(shí)時(shí)陜速，對(duì)農(nóng)業(yè)整體產(chǎn)銷價(jià)值鏈將產(chǎn)生巨大的影響。我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)流通領(lǐng)域中具有重要地位。電子標(biāo)簽將成為我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的“身份證”。電子標(biāo)簽國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的推出和電子標(biāo)簽的廣泛應(yīng)用將大大提高我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品物流管理能力、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督能力、農(nóng)產(chǎn)品可跟蹤能力以及國(guó)際貿(mào)易中的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也有利于規(guī)范和凈化農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)。這將促使農(nóng)業(yè)信息技術(shù)與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合，開(kāi)辟新的廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，極大地促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展。