基于射頻識(shí)別技術(shù)的食品樣品跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)

　　0 引言

　　近年來(lái)，隨著對(duì)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理和質(zhì)量控制水平要求的不斷提高，傳統(tǒng)的監(jiān)管模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化的需求。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷努力，雖然我國(guó)政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了基于射頻識(shí)別RFID(Radio Frequency IDentificaiton)在業(yè)務(wù)流程監(jiān)管與服務(wù)方面的應(yīng)用研究，在進(jìn)出口貨物檢驗(yàn)檢疫監(jiān)管、物流、公共事業(yè)管理等行業(yè)或領(lǐng)域內(nèi)初步實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的RFID監(jiān)管與追溯應(yīng)用。但是，由于業(yè)務(wù)管理模式、運(yùn)作機(jī)制、成本、技術(shù)等各種原因，國(guó)內(nèi)尚未有研究或應(yīng)用項(xiàng)目涉及技術(shù)機(jī)構(gòu)尤其官方檢驗(yàn)檢疫技術(shù)機(jī)構(gòu)的食品檢驗(yàn)樣品全流程跟蹤控制領(lǐng)域。

　　當(dāng)前，檢驗(yàn)檢疫等技術(shù)機(jī)構(gòu)在食品樣品檢驗(yàn)過(guò)程中，采用條形碼技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)追溯管理。這種方法一般均采用人工方法近距離讀取條碼，無(wú)法做到實(shí)時(shí)、快速地獲得大批量食品的質(zhì)量信息。同時(shí)，其在流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)上也無(wú)法提供食品所處環(huán)境、狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)記錄。因此，在這樣的運(yùn)作模式下，常常容易導(dǎo)致食品檢驗(yàn)樣品信息傳遞慢、差錯(cuò)率高，追溯性不強(qiáng)、業(yè)務(wù)進(jìn)展?fàn)顟B(tài)不明、糾錯(cuò)成本高等多個(gè)問(wèn)題。

　　本文結(jié)合檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心的業(yè)務(wù)需求，開(kāi)展檢驗(yàn)檢疫食品樣品流動(dòng)跟蹤監(jiān)控管理的研究，提出基于RFID技術(shù)對(duì)食品檢驗(yàn)樣品進(jìn)行電子監(jiān)管，實(shí)時(shí)監(jiān)控樣品封裝、運(yùn)輸、交接、流轉(zhuǎn)、檢測(cè)到處理的全過(guò)程動(dòng)態(tài)信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)食品檢驗(yàn)樣品信息的可追溯化、可監(jiān)控化，從而推動(dòng)檢驗(yàn)檢疫技術(shù)機(jī)構(gòu)的信息化建設(shè)和進(jìn)出口商品檢驗(yàn)檢疫電子監(jiān)管的應(yīng)用。

　　1 系統(tǒng)技術(shù)方案

　　1.1 食品樣品檢驗(yàn)的信息流分析

　　食品樣品檢驗(yàn)包括制樣、倉(cāng)儲(chǔ)、檢驗(yàn)、銷(xiāo)毀4個(gè)環(huán)節(jié)，按照信息可查詢、流向可跟蹤、責(zé)任可追溯的基本要求，系統(tǒng)采用以RFID電子標(biāo)簽為基本流動(dòng)數(shù)據(jù)載體和基本信息單元。針對(duì)不同階段的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求，系統(tǒng)選擇不同的RFID讀寫(xiě)設(shè)備、RFID電子標(biāo)簽以及不同的標(biāo)簽閱讀形式。其中涉及到兩個(gè)貼有RFID電子標(biāo)簽的周轉(zhuǎn)容器：周轉(zhuǎn)箱和周轉(zhuǎn)盒。周轉(zhuǎn)盒用來(lái)盛放需要檢驗(yàn)的食品樣品;周轉(zhuǎn)箱則用來(lái)裝已制好樣的周轉(zhuǎn)盒，每個(gè)周轉(zhuǎn)箱的最大容量為12個(gè)周轉(zhuǎn)盒。其業(yè)務(wù)流程及數(shù)據(jù)信息如下：

　　(1)制樣階段

　　此階段是通過(guò)單標(biāo)簽的讀寫(xiě)操作，往RFID電子標(biāo)簽內(nèi)錄入單個(gè)樣品具體信息。由于讀寫(xiě)距離比較近，此階段選取低頻RFID讀寫(xiě)設(shè)備。

　　綜合業(yè)務(wù)部門(mén)基于接收的形形色色的食品樣品，將其分類(lèi)裝進(jìn)貼有RFID標(biāo)簽的周轉(zhuǎn)盒，并同時(shí)往RFID標(biāo)簽內(nèi)寫(xiě)入相對(duì)應(yīng)的樣品編號(hào)、名稱(chēng)信息、狀態(tài)信息，此即完成樣品的制樣過(guò)程。將已制好樣的樣品置入周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，即完成樣品周轉(zhuǎn)箱的生成操作，實(shí)現(xiàn)了樣品、周轉(zhuǎn)箱的信息綁定。其具體流程圖如圖1所示。

　　(2)倉(cāng)儲(chǔ)階段

　　此階段是通過(guò)多標(biāo)簽的群讀、寫(xiě)操作，更改每個(gè)RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，并為每個(gè)周轉(zhuǎn)箱分配相應(yīng)的庫(kù)存位置信息。由于讀寫(xiě)范圍比較大，此階段選用超高頻RFID讀寫(xiě)設(shè)備。其具體業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

　　(3)檢驗(yàn)階段

　　此階段是通過(guò)單標(biāo)簽的讀、寫(xiě)操作，更改每個(gè)RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應(yīng)的檢驗(yàn)樣品成員信息。由于讀寫(xiě)范圍要求不高，此階段選用高頻RFID讀寫(xiě)設(shè)備。其具體業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

　　(4)留樣、銷(xiāo)毀階段

　　此階段是通過(guò)單標(biāo)簽的讀、寫(xiě)操作，更改每個(gè)RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應(yīng)的檢驗(yàn)樣品成員信息。由于讀寫(xiě)范圍要求不高，此階段選用高頻RFID讀寫(xiě)設(shè)備。其具體業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

　　1.2 食品樣品檢驗(yàn)跟球系統(tǒng)的總體架構(gòu)

　　本文提出的基于RFID的食品檢驗(yàn)樣品跟蹤管理系統(tǒng)共分為4個(gè)層次，自底向上依次為：

　　(1)網(wǎng)絡(luò)通信層(實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸);

　　(2)系統(tǒng)設(shè)備層(RFID硬件設(shè)備，其中包括低頻，高頻、超高頻讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽);

　　(3)信息資源層(根據(jù)RFID獲取的數(shù)據(jù)資源，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng));

　　(4)系統(tǒng)業(yè)務(wù)層(基于業(yè)務(wù)流程開(kāi)發(fā)制樣模塊、入庫(kù)模塊、檢驗(yàn)?zāi)K、留樣及銷(xiāo)毀模塊，以及跟蹤查詢模塊)。

　　整個(gè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖5所示：

　　2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　本系統(tǒng)采用SQL Server2005作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，基于寫(xiě)入、存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽內(nèi)的原始數(shù)據(jù)為基表，分別建立包括樣品信息表、周轉(zhuǎn)箱信息表、樣品狀態(tài)信息表、周轉(zhuǎn)箱狀態(tài)信息表、檢驗(yàn)庫(kù)信息表等數(shù)據(jù)表。考慮到系統(tǒng)的友好性與兼容性，基于.NET平臺(tái)，采用C#實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)功能模塊：

　　(1)RFID讀寫(xiě)設(shè)備的配置模塊

　　該模塊包括通信端口號(hào)設(shè)置、天線號(hào)設(shè)置、天線能量設(shè)置、服務(wù)器遠(yuǎn)程連接等功能。

　　(2)業(yè)務(wù)操作功能模塊

　　配置好RFID硬件設(shè)備參數(shù)，與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接，即可對(duì)食品檢驗(yàn)樣品進(jìn)行業(yè)務(wù)流程操作;

　?、僦茦樱鹤x取周轉(zhuǎn)箱編號(hào);同時(shí)，將樣品編號(hào)寫(xiě)入樣品電子標(biāo)簽內(nèi);

　　②入庫(kù)：讀取周轉(zhuǎn)箱、樣品標(biāo)簽內(nèi)信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息進(jìn)行匹對(duì);信息一致，則點(diǎn)擊界面‘自動(dòng)分配貨位’按鈕，為其分配相應(yīng)的檢驗(yàn)庫(kù)存儲(chǔ)貨位;

　?、蹤z驗(yàn)：基于檢驗(yàn)清單需求，點(diǎn)擊界面‘查詢’按鈕，根據(jù)查詢的檢驗(yàn)樣品貨位信息，取出樣品去檢驗(yàn);

　?、芰魳踊蜾N(xiāo)毀：檢驗(yàn)完成，讀取樣品信息，點(diǎn)擊界面‘自動(dòng)分配貨位’按鈕將樣品入庫(kù)留樣，或者直接銷(xiāo)毀。

　　(3)樣品統(tǒng)計(jì)查詢模塊

　?、贅悠凡樵儯夯谳斎氲臉悠肪幪?hào)，可以查詢出樣品當(dāng)前所處的位置及當(dāng)前的狀態(tài);同時(shí)，可以查詢出此樣品從生成到留樣、銷(xiāo)毀整個(gè)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程的歷史操作記錄;

　　②周轉(zhuǎn)箱查詢：基于輸入的周轉(zhuǎn)箱編號(hào)，可以查詢出周轉(zhuǎn)箱當(dāng)前所處的位置、狀態(tài)以及當(dāng)前周轉(zhuǎn)箱內(nèi)所有樣品的具體信息;同時(shí)，可以查詢出此周轉(zhuǎn)箱從生成到銷(xiāo)毀整個(gè)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程的歷史操作記錄;

　　③操作人查詢：基于輸入的操作人名字，可以查詢出此操作人對(duì)經(jīng)手樣品的操作記錄。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　本文提出將RFID技術(shù)應(yīng)用于官方檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)的食品檢驗(yàn)樣品的全流程跟蹤控制領(lǐng)域，實(shí)時(shí)監(jiān)控樣品封裝、入庫(kù)、檢驗(yàn)、流轉(zhuǎn)到處理的全過(guò)程動(dòng)態(tài)信息，且能夠?qū)崟r(shí)查詢樣品的工作流程、所處狀態(tài)和位置，實(shí)現(xiàn)了食品樣品信息的可追溯化與可監(jiān)控化?；谠O(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性(識(shí)別準(zhǔn)確率97.3%)和較好的穩(wěn)定性(系統(tǒng)已正常運(yùn)行時(shí)間大于1 200 h)。