基于RFID射頻識別的企業(yè)食品追溯管理系統(tǒng)

引言

RFID(RadioFrequencyIdentification)稱為射頻識別技術(shù)，是從20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)自動識別技術(shù)。它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的并交換數(shù)據(jù),識別工作無需人工干預(yù)。相比于條形碼，RFID技術(shù)具有使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來了革命性變化[1]o

目前，射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域:汽車、火車等交通監(jiān)控;高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)；停車場管理系統(tǒng)；物品管理；流水線生產(chǎn)自動化；安全出入檢查；倉儲管理；動物管理；車輛防盜等。RFID的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷拓寬孔

我國食品安全事故頻發(fā)，涉及門類多，影響范圍廣，已嚴(yán)重威脅到人類健康和生命安全。一個很重要的原因就是食物從生產(chǎn)到流通缺乏有效監(jiān)管。為了解決食品流通來源追溯難和去向查證難等問題，提升食品在流通領(lǐng)域的食品質(zhì)量安全保障水平，政府正大力推廣物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)食品流通追溯體系，采用信息化的手段，實(shí)現(xiàn)索證索票、購銷臺賬制度的電子化，做到各個流通節(jié)點(diǎn)信息互聯(lián)互通，形成完整的食品流通信息鏈條和責(zé)任追溯鏈條，提高食品流通的信息化、組織化水平，提高食品質(zhì)量安全保障能力。

在這個背景下，針對企業(yè)開發(fā)基于RFID射頻識別的食品追溯管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對企業(yè)內(nèi)部食品各流通環(huán)節(jié)的管理，將來可以和城市食品追溯體系平臺銜接，建成一個統(tǒng)一的食品追溯企業(yè)管理平臺。在該平臺下，企業(yè)管理者不僅可以為店鋪和顧客開發(fā)特定的應(yīng)用服務(wù)程序，而且可以加強(qiáng)對旗下店鋪和顧客的管理，甚至可以和店鋪、顧客進(jìn)行互動，接受店鋪、顧客的反饋、咨詢和投訴等。企業(yè)管理者、店鋪和顧客通過網(wǎng)絡(luò)都可以查詢到有關(guān)食品的詳細(xì)信息，追溯食品的各流程情況，并且能夠直接進(jìn)行網(wǎng)上銷售交易。企業(yè)使用本管理系統(tǒng)將大大提高信息化水平、管理水平和競爭力，促進(jìn)國家食品安全管理和物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程。

1食品追溯系統(tǒng)

1.1RFID數(shù)據(jù)采集

一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器與電子標(biāo)簽及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部分組成的。其工作原理是閱讀器發(fā)射特定頻率的無線電波能量給電子標(biāo)簽,用以驅(qū)動電子標(biāo)簽電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理國。

目前，高頻的RFID標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO14443TypeA、ISO14443TypeB、ISO15693,超高頻的RFID標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO-180006C,EPC/GlobalClassiGen2。RFID讀寫器廠商一般主動提供應(yīng)用程序接口API,以供企業(yè)將后端系統(tǒng)與RFID讀寫器串接，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。在RFID讀寫器廠商提供的開發(fā)接口函數(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出獨(dú)特的RFID讀寫程序，完成電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)采集。

1.2電子標(biāo)簽EPC編碼

EPC編碼是EAN.UCC在原有全球統(tǒng)一編碼體系基礎(chǔ)上提出的新一代的全球統(tǒng)一標(biāo)識的編碼體系。每一件商品分配一個唯一的、可識別的標(biāo)識碼，它用一串?dāng)?shù)字代表產(chǎn)品制造商和產(chǎn)品類別，同時附上產(chǎn)品的系列號以唯一標(biāo)識每一個特定的產(chǎn)品，產(chǎn)品電子碼存儲在電子標(biāo)簽中。目前，EPC編碼共有7種類型，分別EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III、EPC-96-1、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-III[4]。表1所列是EPC-96-I的編碼規(guī)則，它可以為2.68億個公司提供唯一標(biāo)識,每個生產(chǎn)廠商可以有1600萬個對象種類并且每個對象種類可以有680億個序列號。

表 1 EPC 編碼規(guī)則

EPC-96-I型碼

在食品的包裝上貼上存儲了EPC數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽后,在它整個生命周期中，該標(biāo)簽將成為該食品的唯一標(biāo)識。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)編碼階段，先對電子標(biāo)簽進(jìn)行編碼，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的初始化；在對電子標(biāo)簽初始化以后，將電子標(biāo)簽中的編碼信息與數(shù)據(jù)庫字段建立一一映射關(guān)系，完成食品數(shù)據(jù)識別[5]o

1.3數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫是“按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫”這里以SQLServer2008為例，它是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RelationDatabaseManagementSystem，RDMS）。加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫中主要表結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以建立所有表的E-R關(guān)系圖。構(gòu)成E-R圖的基本要素是實(shí)體型、屬性和聯(lián)系，具體如圖1所示。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中包含多個表時，需要通過主關(guān)鍵字來建立表間的關(guān)系，使各表之間能夠協(xié)調(diào)工作。關(guān)系是通過匹配鍵列中的數(shù)據(jù)而工作的，而鍵列通常是兩個表中具有相同名稱的列。表與表之間關(guān)系有3種：一對一關(guān)系1：1，一對多關(guān)系1：”，多對多關(guān)系n:m。

圖1  食品追溯管理數(shù)據(jù)庫E-R圖

2平臺建設(shè)

針對企業(yè)的食品追溯管理平臺實(shí)際上是一個基于食品全程質(zhì)量監(jiān)管的信息管理平臺。可追溯性信息系統(tǒng)的建設(shè)包括信息采集、信息記錄、信息篩選、信息保存、信息反饋、信息統(tǒng)計、信息挖掘、信息交換、信息利用等環(huán)節(jié)。這些信息都是由許許多多的Web服務(wù)器產(chǎn)生的，而每一個Web服務(wù)器又可以通過各種方式與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接。B/S（瀏覽/服務(wù)）模式具有分布性特點(diǎn)，可以隨時隨地進(jìn)行信息查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理,業(yè)務(wù)擴(kuò)展、維護(hù)簡單方便，共享性強(qiáng)間。采用基于.net架構(gòu)的B/S三層體系結(jié)構(gòu)，合理地劃分各層功能，使之在邏輯上保持相對的獨(dú)立性，從而使整個系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)清晰，同時提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

3用戶權(quán)限

系統(tǒng)的用戶眾多，如何確保系統(tǒng)的安全性和完整性極其重要，因此系統(tǒng)要根據(jù)不同權(quán)限的用戶和后臺管理人員進(jìn)行權(quán)限的判斷。根據(jù)用戶登錄的用戶名和密碼進(jìn)入后臺數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中查找用戶的權(quán)限級別并使用session對象存儲該用戶的相關(guān)信息，一旦用戶的操作超過了權(quán)限范圍，系統(tǒng)會自動跳出對話框提醒用戶操作越界。

4追溯管理模塊

食品安全追溯管理主要體現(xiàn)在食品信息追溯、食品質(zhì)量驗(yàn)證、劣質(zhì)食品預(yù)警、促進(jìn)食品銷售、城市平臺銜接等方面。積極建立生產(chǎn)環(huán)節(jié)（廠商、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品標(biāo)志等信息錄入）到流通環(huán)節(jié)（經(jīng)營者、食品包裝等信息錄入），再到零售環(huán)節(jié)（食品信息查詢與預(yù)警）的RFID電子標(biāo)簽技術(shù)防控體系。圖2所示是食品追溯管理控制系統(tǒng)的作用框圖。

4.1食品信息追溯作用

在食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)廠家可以在每個產(chǎn)品的包裝上都貼上RFID電子標(biāo)簽，這些電子標(biāo)簽可以記錄產(chǎn)品原料情況、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次、生產(chǎn)廠家以及生產(chǎn)車間、生產(chǎn)工人等詳細(xì)信息。產(chǎn)品進(jìn)入流通環(huán)節(jié)后，每次交接都使用數(shù)據(jù)采集器掃描RFID電子標(biāo)簽存儲食品原始信息，同時記錄食品將發(fā)往何處、到達(dá)時間、收貨商戶等信息。商品進(jìn)入零售環(huán)節(jié)后，消費(fèi)者隨時可以通過電子終端查詢食品信息。在這一環(huán)節(jié)，可以鼓勵消費(fèi)者實(shí)名購買食品消費(fèi)卡，錄入聯(lián)系方式，實(shí)行可追溯管理叫

圖2食品追溯管理控制系統(tǒng)

4.2食品質(zhì)量驗(yàn)證作用

借助RFID電子標(biāo)簽，生產(chǎn)廠家可以將產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)資質(zhì)等信息上傳到食品信息數(shù)據(jù)庫，質(zhì)監(jiān)部門和工商部門對上傳信息進(jìn)行審核和綜合判斷，建立標(biāo)準(zhǔn)的食品質(zhì)量檔案信息系統(tǒng)。一旦發(fā)現(xiàn)食品質(zhì)量等信息與標(biāo)準(zhǔn)信息不符或有不良信息,系統(tǒng)立即向食品經(jīng)營者和消費(fèi)者發(fā)布預(yù)警信息，提醒食品經(jīng)營者和消費(fèi)者對食品的質(zhì)量信息進(jìn)行重新驗(yàn)證。

4.3劣質(zhì)食品預(yù)警作用

當(dāng)信息系統(tǒng)監(jiān)控食品的RFID電子標(biāo)簽出現(xiàn)“質(zhì)量隱患信息”(如食品過期)或有關(guān)部門發(fā)出“質(zhì)量召回產(chǎn)品”等有關(guān)信息時，信息系統(tǒng)可以立即啟動預(yù)警程序，在第一時間通知食品流通領(lǐng)域的各個經(jīng)營者停止銷售，采取應(yīng)急措施。消費(fèi)者需要驗(yàn)證信息時，只要點(diǎn)擊電子查詢終端即可。從這個方面看,RFID技術(shù)可以為消費(fèi)者拉起一張針對假劣食品的“隔離網(wǎng)”,為保護(hù)消費(fèi)者合法權(quán)益提供有力支撐地

4.4促進(jìn)食品銷售作用

通過網(wǎng)上購物，人們足不出戶就可以在網(wǎng)上捜索到自己所需要的商品，并且安全的在線支付和送貨上門服務(wù)使人們更加深刻地體會到這一購物方式的優(yōu)越性。但是，由于食品質(zhì)量和安全問題頻發(fā)，顧客對網(wǎng)上購買食品望而卻步。劣質(zhì)和假冒的食品，不僅令消費(fèi)者損失金錢，而且損害身體健康，甚至危及生命安全。如果企業(yè)能夠建立食品追溯管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對食品各個環(huán)節(jié)質(zhì)量安全監(jiān)管，并且將信息公布給消費(fèi)者，使消費(fèi)者放心購買，必將有力地促進(jìn)企業(yè)的食品銷售。

4.5城市平臺的銜接作用

食品質(zhì)量問題一直是關(guān)系國計民生的大事。在無錫、上海等試點(diǎn)城市，政府正在致力于開發(fā)城市食品安全監(jiān)管平臺,以后必然會向全國擴(kuò)展。有遠(yuǎn)見的企業(yè)也正在著力開發(fā)自己的食品追溯管理系統(tǒng)，比其他企業(yè)先行一步搶占市場先機(jī)。企業(yè)使用該系統(tǒng)不僅能加強(qiáng)自身的信息化水平、管理水平和競爭力，而且將追溯數(shù)據(jù)上傳，完成與城市食品追溯管理平臺的銜接，促進(jìn)國家食品安全管理和物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程。

5結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，RFID電子標(biāo)簽作為自動識別的信息載體應(yīng)用日趨廣泛。通過電子標(biāo)簽給食品賦予一個唯一標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)對食品的動態(tài)實(shí)時跟蹤，將有效控制食品的生產(chǎn)質(zhì)量和安全隱患，市場需求量龐大，得到了各級政府的特別關(guān)注。在物聯(lián)網(wǎng)和食品安全的大背景下，開發(fā)基于RFID射頻識別的食品追溯管理系統(tǒng)對我國食品安全管理和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)程具有重大的意義。

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