基于RFID读写器和天线技术的蔬菜跟踪追溯系统研究

　“民以食为天，食以安为先”，我国既是蔬菜的生产大国，又是蔬菜的消费大国。蔬菜质量安全直接关系到国计民生。从“田间到餐桌”，蔬菜需经过生产、加工、贮藏、运输、销售等众多环节，任何一个环节受到污染，都会造成蔬菜的不安全，从而有损于消费者的身心健康。因此，对蔬菜从生产到消费的全生命周期进行跟踪追溯，就成为保障消费者权益的一种必要手段。

　　RFID(Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频识别信号自动识别目标对象。RFID射频识别技术具有识别工作无需人工干预、批量远距离读取、对环境要求低、使用寿命长、数据可加密、存储信息可更改等优点，目前在食品和农业的跟踪追溯领域，RFID读写器和天线技术也已经有较多的应用[1-7]。

　　本文以广州市番禺区东升农场为依托，通过分析RFID射频识别技术在蔬菜生产管理中的应用，制定了蔬菜跟踪追溯编码方案，构建了一个基于RFID读写器和天线技术的蔬菜质量全生命周期跟踪追溯平台，利用RFID自动识别能快速、自动且准确采集和存储信息等特性，最终实现了对蔬菜种植―采收―加工―运输―销售全生命周期的跟踪和溯源，从而实现对蔬菜有效管理和控制。

1 系统总体介绍

　　1.1 系统技术架构

　　系统的逻辑结构划分为数据采集层、中间层、数据层、功能层、应用层五层体系结构，并以数据库为基础，在分布式网络环境中实现各业务单元用户对数据的采集与更新、数据的存储与管理、信息的提取与分析。

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　　1.2 系统功能设计

　　与系统的技术架构相对应，基于RFID读写器和天线技术的蔬菜跟踪与追溯系统通过手持式读取器MT5000和固定式RFID读写器UR6258等设备，采集播种信息、施药施肥信息、采收信息、检验检疫信息等，具体功能如图2所示。

　　目前，系统已经实现的功能模块包括田间运作模块、采收模块、检验检疫、销售加工模块、库房管理以及基础数据维护等模块。

　　田间运作模块主要与农场种植方面的业务相关，包括农场管理、物料领用、种植管理、施肥管理、施药管理、收割管理、其他运作及种植计划。

　　采收管理模块主要包括与采收有关的业务：采收申请、采收审核、采收打印、采收过磅。

　　检验检疫模块包括采前检测和采后检测，两个部分都分别包括农残检测记录和检测查询两个子功能。

　　销售加工模块与加工厂以及加工销售业务有关，包括加工厂管理、订单管理、加工计划。

　　库房管理模块包含与仓库相关的所有业务功能，包括仓库管理、入库管理、出库管理、物料调配和盘点管理。

　　基础蔬菜维护包括系统配置管理、系统编码管理、角色管理、模块管理、日志管理以及数据字典。

　　2 蔬菜跟踪追溯系统编码设计

　　在农场业务流程中使用合理的编码系统，是应用条形码或RFID射频识别技术进行信息关联、实现信息跟踪追溯的关键。《农产品追溯编码导则NYT 1431-2007》文件对我国农产品追溯信息做出规定，应该包含包括生产环节和流通环节，而且生产环节和流通环节应包含的内容进行了说明。 　　

本文设计的编码系统包括物料批次号、种植批次号、采收批次号、基地出货号、加工厂收货号、订单编号、加工厂出货号以及追溯码设计，这些编码用于查找对应的物料批次、种植批次、采收批次、订单、出货批次，并且能让用户直观地获取相关的信息。编码之间的关联如图3所示。

　　本文对追溯码的设计主要考虑可行性和可读性。考虑到企业应用的实际情况，保证实施的可行性，同时又提供一定程度的可读性，让用户能够直接获取信息。本文设计的方案追溯码包括三个部分：

　　(1)13位GTIN，内含加工厂编号、菜种编号、包装规格信息;

　　(2)11位采收信息编码，截取采收批次号内的字段，包括采收日期、农场号、地块号，6+2+3=11位;

　　(3)2位流水号，包括加工批次的追溯码和订单号;

　　该方案关键是需要从GTIN中的菜种编号查出菜的种类，然后根据种类查出种植批次，对系统查找流程要求高，可能需要将种植批次号、采收批次号中的分田序号改回菜种编号。

　　该方案不但能够实现从播种到超市的全供应链的全生命周期跟踪追溯，而且还能兼容政府提供的公共食品追溯平台，并且采用采收信息编码，使追溯码可读性得到加强。

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　　3 RFID射频识别技术在蔬菜跟踪追溯各环的应用

　　结合实际情况，本文提出了RFID读写器和天线技术在蔬菜跟踪与追溯系统中的应用环节，即通过应用RFID技术使生产流程各个环节关联，实现蔬菜从农田到餐桌的跟踪与追溯。考虑到成本问题，对农场的RFID电子标签进行重复利用。此处，将RFID电子标签粘贴到收菜框上，每个标签标识唯一的收菜框。在使用标签之前，写入收菜框编号，完成初始化操作，具体如图4。

　　RFID自动识别的应用环节主要包括采收过磅、收货过磅、追溯管理和发货管理。

　　(1)采收过磅

　　由于每个蔬菜框上都贴有RFID电子标签，可以在采收过磅时候，读取收菜框RFID电子标签信息和采收批次小纸片，并将收菜框中的采收批次与RFID电子标签信息进行绑定。另外，利用MT5000手持式RFID电子读写器对过磅的蔬菜进行远距离批量读取，手持式读写器读取到的记录条数就代表了该采收批次下的蔬菜框数，这样就免去了再输入框数的问题，直接更新采收重量信息即可。采收过磅流程具体如图5。

　　(2)收货过磅

　　收货过磅即指为加工厂的收货过磅，即从加工厂仓库收到来自农场的蔬菜时的收货过磅。农场仓库的蔬菜发货到加工厂仓库时，加工厂过磅员通过手持式读写器读取框上粘贴的RFID电子标签信息，该步骤目的是读取标签中的采收批次号;再对收发货单上的收发货批次号进行读取，并将收发货批次号和采收批次写入相应的RFID电子标签中。

　　通过该环节可以将采收批次与收发货批次联系起来，进一步完善了蔬菜生产管理和追溯管理。

　　(3)蔬菜追溯管理

　　本环节主要是生成追溯码并打印。使用固定式RFID电子标签读写器读取收菜框上粘贴的RFID电子标签，通过与系统中的采收批次号与收发货批次号进行关联生成追溯码并打印。追溯码仍然以条码的方式表现，具体流程如图7。

　　(4)发货管理

　　本处的发货管理是指将蔬菜产成品从加工厂成品库搬运至运输车辆上的过程管理。在出库门口安装固定式RFID电子标签读写器，当产成品装卸搬运出库时，读写器对拖出的货物RFID电子标签进行读取，系统自动完成出库确认操作，具体流程如图8。

　　基于RFID蔬菜质量跟踪与追溯系统的具体应用过程如下：

　　首先通过追溯系统制定播种计划，农场根据播种计划单安排田间播种。系统中的播种计划单上有相应的RFID电子标签编码，对应到实物的播种计划单上贴有RFID电子标签，该标签包含了田间播种地块、播种日期、播种人员、数量等信息。根据播种信息，结合不同蔬菜的生长周期，追溯系统可以自动提示需要采收的蔬菜所在的田块以及需要采收的数量。

　　采收时，系统根据编码规则自动生成采收批次号。在田间进行采收时，每个收菜框上都贴有唯一一个标识该收菜框的RFID电子标签，该标签记录了相应采收批次下需要采收的蔬菜数量。

　　在采收过磅时，将采收来的收菜框放在电子磅秤上，通过电子磅秤得出重量信息后自动传输至系统中，与此同时，RFID电子标签读写器读取收菜框上的电子标签，通过读取收菜框上的电子标签并结合重量信息，系统可以实现采收过磅的自动化操作。在出入库管理环节中，由于每个收菜框上都有唯一的RFID标签，因此每次进行出入库操作时，RFID读写器进行读取操作，记录下相应的蔬菜信息。如果有未经检测合格的蔬菜就进行出库，系统会自动报警提示，出入库记录可以进行实时的更新。通过在出入库环节使用RFID射频识别技术可以实现农场仓库的自动化管理。

　　系统根据客户订单自动生成配送信息，每个配送箱上都贴有对应响应配送信息的RFID电子标签。在拣货时，通过读取该RFID电子标签即可知道该批货物的配送详细信息，这样在出货时就可以根据标签中记录的信息安排蔬菜的配送，与此同时，通过配送箱上的RFID标签信息，系统会自动实现库存以及订单等信息的更新。

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　　4 总 结

　　本文提出的基于RFID射频识别技术的蔬菜跟踪追溯系统，通过RFID读写器和天线技术对蔬菜的生产、加工、运输和销售各环节进行全过程的追踪和溯源，不仅可提高蔬菜自身价值，提高产品认可度，而且有利于增强消费者的消费信心，同时也会促使RFID射频识别技术在蔬菜跟踪和追溯方面更广泛的应用和研究，从而形成一个良性循环。