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基于RFID与二维码技术的畜产品可追溯系统设计

作者：边吉荣,曾建华

来源：《电脑知识与技术》2010年第19期

摘要:近年来,国内外各种重大畜禽产品安全事件频繁发生,而运用监控、预警等技术在食品生产、流通等关键环节上进行的质量监控是有效保障食品质量安全的重要手段。文章介绍了射频识别技术与二维码技术,提出了一种基于RFID射频技术与二维码技术的畜产品可追溯系统的解决方案,并给出了具体的系统设计方案。该系统不仅为消费者提供详细的畜产品来源信息,而且为实现肉品预警和追溯提供了可能。

关键词:可追溯系统;RFID电子标签;射频识别;二维码

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5342-04

Design of Traceability System for the Food Animal Based on RFID and Two-Dimensional Bar Code Technique

BIAN Ji-rong1, ZENG Jian-hua2

(1.College of Physics & Electrical Information, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2.Ningxia DianTong Industries Co Ltd, Yinchuan 750004, China)

Abstract: In recent years food animal safty frequently occurred at home and abroad , and the quality monitoring on key links of food production with the techniques of surveillance, early warning etc are validated key tools in guaranteeing the securities of food quality.This paper recommends the technology of RFID and Two-Dimensional bar code, a design of traceability system for the food animal based on RFID and Two-Dimensional bar code technology are put forward ,a concrete design scheme is put forward. The system based on RFID not only provides the details about the food animal for the consumers ,but also make it possible to early warn and trace back to the food animal. Key words: traceability system; RFID tag; radio frequency identification; two-dimensional bar code

近年来,国内外各种重大畜禽产品安全事件频繁发生。疯牛病、口蹄疫、猪流感、禽流感等各种食品安全事故和隐患呈迅速扩展和蔓延之势。为了保障消费者健康,国际标准化组织(ISO)、欧盟委员会、食品标准委员会等组织相继提出了食品安全的“可追溯性”概念。食品安全追溯制就是对食品生产、流通过程中各关键环节的信息加以有效管理,通过对这种信息的监控管理,来实现预警和追溯,预防和减少问题的出现,一旦出现问题即可以迅速追溯至源头[1]。

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澳大利亚“全国牲畜识别计划”(NLIS)利用RFID电子标签取代传统的尾签来改善追查性,使澳大利亚的肉类市场符合国际惯例。识别系统能跟踪牲畜从出生到屠宰整个生产过程,确保食品安全和产品完整性。不遵守NLIS规定的人都将面临罚款处理。新南威尔士、西澳大利亚和南澳大利亚的牛在离开牧场时,都必须带有规定的NLIS电子标签。出售牲畜寄养场和屠宰场的所有交易也必须在NLIS国家数据库中记录。

New Zealand's Stuff报道称,人口达400万的新西兰岛将在2011年给所有农场上的牛群和鹿群都用上RFID标签。贴标项目带来的益处除了可遏制疫情爆发外,还可改善牲畜管理以及向消费者提供更多肉类来源地等信息。

2004年初,美国北达科他州立大学(NDSU)的科研人员就研究出了使用RFID技术来检测疯牛病的方法,为美国公众食品安全提供了新的技术保证。通过在牛的耳朵上植入RFID标签,可以记录下这头牛的详细资料,如它的饲养、年龄、体重及患病情况。同时这些标签可以自动读取数据,并能将这些数据直接送入到计算机数据库中去。现在美国的许多农场已经开始使用这项技术。

目前,我国畜产品质量监控能力低下,难以适应社会发展的要求,更难以适应加入世贸组织后对动物及其产品的卫生质量要求。美国、欧盟、日本、韩国等国家和地区也以疫病和残留超标为由,拒绝我国畜产品的进口。多年来,我国每年畜产品出口量基本维持在不到总产量的1%,近期也很难有大的增加。

食品安全控制机制要求建立有效的动物和动物产品追踪系统,以便对动物产品的生产、加工等环节实施全过程、全方位的监督管理与控制,而近年来快速发展的RFID无线射频识别技术则成为当前各国建立可追溯性体系的最佳选择[2] 。 1RFID射频识别技术及其在应用中需要解决的关键技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别,俗称电子标签。 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。其关键技术主要表现在以下几个方面[3]: 1.1RFID分类

RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M、960MHz、微波2.4G,5.8G。

RFID按照能源的供给方式分为无源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。无源RFID读写距离近,价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。

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1.2RFID的基本组成部分

电子标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码(EPC),保存有约定格式的电子数据,附着在待识别物体表面,用于追溯系统中畜产品的标识。

读写器(Reader):读取(还可以写入)电子标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。 计算机(上位机):通过采集、传输、分析和处理、评测等环节进行数据处理,主要处理静态和动态两种类型的数据。 1.3RFID技术的基本工作原理

在实际应用中,读写器与计算机相连,读写器发送出一定频率的射频信号,附着在待识别物体表面的电子标签进入磁场后接收射频信号,并根据具体指令进行操作,同时会回送自身编码等信息给读写器。读写器收到回送信息后,进行解码并送至上位机进行相关处理,从而达到自动识别个体的目的[4]。

1.4RFID技术在应用中需要解决的关键技术

1) 在畜产品物流追溯环节中,RFID技术主要运用在畜产品养殖和屠宰过程。通常畜产品是采用电子耳标的方式将RFID电子标签挂在猪、牛、羊的耳朵上。电子耳标的大小和形状会有所不同,因此电子耳标的天线设计就要根据动物的特点个性化设计。

2) 动物特性的不同,特别是猪,对新鲜事物比较好奇,故电子耳标挂在猪耳上,猪会相互撕咬电子耳标,导致掉标率很高,所以系统需要对电子耳标的形状和大小作深入研究和广泛测试。 3) 动物身体对RFID射频能量有吸收的问题。在实验室中超高频电子标签读写距离可以达到10米以上,但是将电子耳标佩戴在动物耳朵上之后,能量被动物身体吸收后读写距离只有几十厘米,因此需要解决能量吸收的问题。需要对读写器天线做技术改进,同时要对电子耳标作进一步技术改造,增加对抗动物身体射频能量吸收的技术[5]。 2 二维码技术的运用

RFID技术在家畜的养殖过程中,由于其特有的实时读写数据功能,可以发挥非常大的作用。但是目前,RFID还存在单位价值较高的实际情况,对于单位发售的畜产品小包装来说,明显有成本负担。二维码此时可以弥补这一缺陷。二维码不但可以将RFID数据无缝转移,而且很好地解决了消费者识别的问题。