基于RFID技術(shù)的蔬菜跟蹤追溯系統(tǒng)研究

　　“民以食為天，食以安為先”，我國既是蔬菜的生產(chǎn)大國，又是蔬菜的消費(fèi)大國。蔬菜質(zhì)量安全直接關(guān)系到國計(jì)民生。從“田間到餐桌”，蔬菜需經(jīng)過生產(chǎn)、加工、貯藏、運(yùn)輸、銷售等眾多環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)受到污染，都會造成蔬菜的不安全，從而有損于消費(fèi)者的身心健康。因此，對蔬菜從生產(chǎn)到消費(fèi)的全生命周期進(jìn)行跟蹤追溯，就成為保障消費(fèi)者權(quán)益的一種必要手段。

　　RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻識別信號自動識別目標(biāo)對象。RFID技術(shù)具有識別工作無需人工干預(yù)、批量遠(yuǎn)距離讀取、對環(huán)境要求低、使用壽命長、數(shù)據(jù)可加密、存儲信息可更改等優(yōu)點(diǎn)，目前在食品和農(nóng)業(yè)的跟蹤追溯領(lǐng)域，RFID技術(shù)也已經(jīng)有較多的應(yīng)用[1-7]。

　　本文以廣州市番禺區(qū)東升農(nóng)場為依托，通過分析RFID技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)管理中的應(yīng)用，制定了蔬菜跟蹤追溯編碼方案，構(gòu)建了一個基于RFID技術(shù)的蔬菜質(zhì)量全生命周期跟蹤追溯平臺，利用RFID能快速、自動且準(zhǔn)確采集和存儲信息等特性，最終實(shí)現(xiàn)了對蔬菜種植―采收―加工―運(yùn)輸―銷售全生命周期的跟蹤和溯源，從而實(shí)現(xiàn)對蔬菜有效管理和控制。

　　1 系統(tǒng)總體介紹

　　1.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

　　系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)劃分為數(shù)據(jù)采集層、中間層、數(shù)據(jù)層、功能層、應(yīng)用層五層體系結(jié)構(gòu)，并以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)單元用戶對數(shù)據(jù)的采集與更新、數(shù)據(jù)的存儲與管理、信息的提取與分析。基于RFID的蔬菜跟蹤追溯系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

　　1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

　　與系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)相對應(yīng)，基于RFID技術(shù)的蔬菜跟蹤與追溯系統(tǒng)通過手持式和固定式RFID讀寫器等設(shè)備，采集播種信息、施藥施肥信息、采收信息、檢驗(yàn)檢疫信息等，具體功能如圖2所示。

　　目前，系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能模塊包括田間運(yùn)作模塊、采收模塊、檢驗(yàn)檢疫、銷售加工模塊、庫房管理以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)等模塊。

　　田間運(yùn)作模塊主要與農(nóng)場種植方面的業(yè)務(wù)相關(guān)，包括農(nóng)場管理、物料領(lǐng)用、種植管理、施肥管理、施藥管理、收割管理、其他運(yùn)作及種植計(jì)劃。

　　采收管理模塊主要包括與采收有關(guān)的業(yè)務(wù)：采收申請、采收審核、采收打印、采收過磅。

　　檢驗(yàn)檢疫模塊包括采前檢測和采后檢測，兩個部分都分別包括農(nóng)殘檢測記錄和檢測查詢兩個子功能。

　　銷售加工模塊與加工廠以及加工銷售業(yè)務(wù)有關(guān)，包括加工廠管理、訂單管理、加工計(jì)劃。

　　庫房管理模塊包含與倉庫相關(guān)的所有業(yè)務(wù)功能，包括倉庫管理、入庫管理、出庫管理、物料調(diào)配和盤點(diǎn)管理。

　　基礎(chǔ)蔬菜維護(hù)包括系統(tǒng)配置管理、系統(tǒng)編碼管理、角色管理、模塊管理、日志管理以及數(shù)據(jù)字典。

　　2 蔬菜跟蹤追溯系統(tǒng)編碼設(shè)計(jì)

　　在農(nóng)場業(yè)務(wù)流程中使用合理的編碼系統(tǒng)，是應(yīng)用條形碼或RFID技術(shù)進(jìn)行信息關(guān)聯(lián)、實(shí)現(xiàn)信息跟蹤追溯的關(guān)鍵。《農(nóng)產(chǎn)品追溯編碼導(dǎo)則NYT 1431-2007》文件對我國農(nóng)產(chǎn)品追溯信息做出規(guī)定，應(yīng)該包含包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)和流通環(huán)節(jié)，而且生產(chǎn)環(huán)節(jié)和流通環(huán)節(jié)應(yīng)包含的內(nèi)容進(jìn)行了說明。 　　本文設(shè)計(jì)的編碼系統(tǒng)包括物料批次號、種植批次號、采收批次號、基地出貨號、加工廠收貨號、訂單編號、加工廠出貨號以及追溯碼設(shè)計(jì)，這些編碼用于查找對應(yīng)的物料批次、種植批次、采收批次、訂單、出貨批次，并且能讓用戶直觀地獲取相關(guān)的信息。編碼之間的關(guān)聯(lián)如圖3所示。

　　本文對追溯碼的設(shè)計(jì)主要考慮可行性和可讀性。考慮到企業(yè)應(yīng)用的實(shí)際情況，保證實(shí)施的可行性，同時又提供一定程度的可讀性，讓用戶能夠直接獲取信息。本文設(shè)計(jì)的方案追溯碼包括三個部分：

　　(1)13位GTIN，內(nèi)含加工廠編號、菜種編號、包裝規(guī)格信息;

　　(2)11位采收信息編碼，截取采收批次號內(nèi)的字段，包括采收日期、農(nóng)場號、地塊號，6+2+3=11位;

　　(3)2位流水號，包括加工批次的追溯碼和訂單號;

　　該方案關(guān)鍵是需要從GTIN中的菜種編號查出菜的種類，然后根據(jù)種類查出種植批次，對系統(tǒng)查找流程要求高，可能需要將種植批次號、采收批次號中的分田序號改回菜種編號。

　　該方案不但能夠?qū)崿F(xiàn)從播種到超市的全供應(yīng)鏈的全生命周期跟蹤追溯，而且還能兼容政府提供的公共食品追溯平臺，并且采用采收信息編碼，使追溯碼可讀性得到加強(qiáng)。

　　3 RFID技術(shù)在蔬菜跟蹤追溯各環(huán)的應(yīng)用

　　結(jié)合實(shí)際情況，本文提出了RFID技術(shù)在蔬菜跟蹤與追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用環(huán)節(jié)，即通過應(yīng)用RFID技術(shù)使生產(chǎn)流程各個環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)蔬菜從農(nóng)田到餐桌的跟蹤與追溯?？紤]到成本問題，對農(nóng)場的RFID標(biāo)簽進(jìn)行重復(fù)利用。此處，將RFID標(biāo)簽粘貼到收菜框上，每個標(biāo)簽標(biāo)識唯一的收菜框。在使用標(biāo)簽之前，寫入收菜框編號，完成初始化操作，具體如圖4。

　　RFID的應(yīng)用環(huán)節(jié)主要包括采收過磅、收貨過磅、追溯管理和發(fā)貨管理。

　　(1)采收過磅

　　由于每個蔬菜框上都貼有RFID標(biāo)簽，可以在采收過磅時候，讀取收菜框RFID標(biāo)簽信息和采收批次小紙片，并將收菜框中的采收批次與RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行綁定。另外，利用手持式RFID讀寫器對過磅的蔬菜進(jìn)行遠(yuǎn)距離批量讀取，手持式讀寫器讀取到的記錄條數(shù)就代表了該采收批次下的蔬菜框數(shù)，這樣就免去了再輸入框數(shù)的問題，直接更新采收重量信息即可。采收過磅流程具體如圖5。

　　(2)收貨過磅

　　收貨過磅即指為加工廠的收貨過磅，即從加工廠倉庫收到來自農(nóng)場的蔬菜時的收貨過磅。農(nóng)場倉庫的蔬菜發(fā)貨到加工廠倉庫時，加工廠過磅員通過手持式讀寫器讀取框上粘貼的RFID標(biāo)簽信息，該步驟目的是讀取標(biāo)簽中的采收批次號;再對收發(fā)貨單上的收發(fā)貨批次號進(jìn)行讀取，并將收發(fā)貨批次號和采收批次寫入相應(yīng)的RFID標(biāo)簽中，如圖6。

　　通過該環(huán)節(jié)可以將采收批次與收發(fā)貨批次聯(lián)系起來，進(jìn)一步完善了蔬菜生產(chǎn)管理和追溯管理。

　　(3)蔬菜追溯管理

　　本環(huán)節(jié)主要是生成追溯碼并打印。使用固定式RFID讀寫器讀取收菜框上粘貼的RFID標(biāo)簽，通過與系統(tǒng)中的采收批次號與收發(fā)貨批次號進(jìn)行關(guān)聯(lián)生成追溯碼并打印。追溯碼仍然以條碼的方式表現(xiàn)，具體流程如圖7。

　　(4)發(fā)貨管理

　　本處的發(fā)貨管理是指將蔬菜產(chǎn)成品從加工廠成品庫搬運(yùn)至運(yùn)輸車輛上的過程管理。在出庫門口安裝固定式RFID讀寫器，當(dāng)產(chǎn)成品裝卸搬運(yùn)出庫時，讀寫器對拖出的貨物RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀取，系統(tǒng)自動完成出庫確認(rèn)操作，具體流程如圖8。

　　基于RFID蔬菜質(zhì)量跟蹤與追溯系統(tǒng)的具體應(yīng)用過程如下：

　　首先通過追溯系統(tǒng)制定播種計(jì)劃，農(nóng)場根據(jù)播種計(jì)劃單安排田間播種。系統(tǒng)中的播種計(jì)劃單上有相應(yīng)的RFID編碼，對應(yīng)到實(shí)物的播種計(jì)劃單上貼有RFID標(biāo)簽，該標(biāo)簽包含了田間播種地塊、播種日期、播種人員、數(shù)量等信息。根據(jù)播種信息，結(jié)合不同蔬菜的生長周期，追溯系統(tǒng)可以自動提示需要采收的蔬菜所在的田塊以及需要采收的數(shù)量。

　　采收時，系統(tǒng)根據(jù)編碼規(guī)則自動生成采收批次號。在田間進(jìn)行采收時，每個收菜框上都貼有唯一一個標(biāo)識該收菜框的RFID標(biāo)簽，該標(biāo)簽記錄了相應(yīng)采收批次下需要采收的蔬菜數(shù)量。

　　在采收過磅時，將采收來的收菜框放在電子磅秤上，通過電子磅秤得出重量信息后自動傳輸至系統(tǒng)中，與此同時，RFID讀寫器讀取收菜框上的電子標(biāo)簽，通過讀取收菜框上的電子標(biāo)簽并結(jié)合重量信息，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)采收過磅的自動化操作。在出入庫管理環(huán)節(jié)中，由于每個收菜框上都有唯一的RFID標(biāo)簽，因此每次進(jìn)行出入庫操作時，RFID讀寫器進(jìn)行讀取操作，記錄下相應(yīng)的蔬菜信息。如果有未經(jīng)檢測合格的蔬菜就進(jìn)行出庫，系統(tǒng)會自動報(bào)警提示，出入庫記錄可以進(jìn)行實(shí)時的更新。通過在出入庫環(huán)節(jié)使用RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)場倉庫的自動化管理。

　　系統(tǒng)根據(jù)客戶訂單自動生成配送信息，每個配送箱上都貼有對應(yīng)響應(yīng)配送信息的RFID標(biāo)簽。在揀貨時，通過讀取該RFID標(biāo)簽即可知道該批貨物的配送詳細(xì)信息，這樣在出貨時就可以根據(jù)標(biāo)簽中記錄的信息安排蔬菜的配送，與此同時，通過配送箱上的RFID標(biāo)簽信息，系統(tǒng)會自動實(shí)現(xiàn)庫存以及訂單等信息的更新。

　　4 總 結(jié)

　　本文提出的基于RFID技術(shù)的蔬菜跟蹤追溯系統(tǒng)，通過RFID技術(shù)對蔬菜的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和銷售各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的追蹤和溯源，不僅可提高蔬菜自身價值，提高產(chǎn)品認(rèn)可度，而且有利于增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心，同時也會促使RFID技術(shù)在蔬菜跟蹤和追溯方面更廣泛的應(yīng)用和研究，從而形成一個良性循環(huán)。