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基于RFID自動識別技術的蔬菜跟蹤追溯系統研究
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基于RFID自動識別技術的蔬菜跟蹤追溯系統研究
RFID應用各異,產品(pin)型號眾多,建議聯系我們的銷售顧問(wen)以獲取合適的應用產品(pin)選(xuan)型方案。

 “民(min)以食(shi)為天,食(shi)以安為先”,我國既是蔬(shu)菜(cai)(cai)的(de)(de)生(sheng)產大(da)國,又是蔬(shu)菜(cai)(cai)的(de)(de)消費(fei)(fei)大(da)國。蔬(shu)菜(cai)(cai)質量安全(quan)直接(jie)關系到國計民(min)生(sheng)。從“田(tian)間到餐桌”,蔬(shu)菜(cai)(cai)需經過生(sheng)產、加工(gong)、貯藏、運輸(shu)、銷售等眾多環節,任何一(yi)個環節受到污(wu)染,都會造成蔬(shu)菜(cai)(cai)的(de)(de)不(bu)安全(quan),從而有(you)損于消費(fei)(fei)者(zhe)的(de)(de)身(shen)心健康(kang)。因(yin)此,對蔬(shu)菜(cai)(cai)從生(sheng)產到消費(fei)(fei)的(de)(de)全(quan)生(sheng)命周期進行跟蹤追溯,就成為保障消費(fei)(fei)者(zhe)權益的(de)(de)一(yi)種必要手段。

  RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動(dong)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)技術,它通過(guo)射頻(pin)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)信號自動(dong)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)目標對(dui)象(xiang)。RFID射頻(pin)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)技術具有(you)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)工作無需人(ren)工干(gan)預、批(pi)量遠距離讀取(qu)、對(dui)環(huan)境(jing)要求低、使用(yong)壽命長、數據可加密、存(cun)儲信息(xi)可更改(gai)等優(you)點,目前在(zai)食(shi)品(pin)和(he)農業的跟蹤追(zhui)溯領(ling)域,RFID自動(dong)識(shi)(shi)(shi)(shi)別(bie)技術也(ye)已經有(you)較多的應用(yong)[1-7]。

  本文以廣州(zhou)市番禺區東升農場為依托,通過分析RFID射頻識(shi)別技術在蔬菜(cai)生產(chan)管理(li)(li)中的(de)應用,制定了(le)蔬菜(cai)跟(gen)蹤追溯(su)編碼方案,構建了(le)一個基于RFID自動識(shi)別技術的(de)蔬菜(cai)質(zhi)量全(quan)生命周(zhou)期(qi)跟(gen)蹤追溯(su)平臺(tai),利(li)用RFID自動識(shi)別能快速、自動且準確采集和存(cun)儲信息等特(te)性,最終(zhong)實現(xian)了(le)對蔬菜(cai)種植―采收―加(jia)工(gong)―運(yun)輸―銷售全(quan)生命周(zhou)期(qi)的(de)跟(gen)蹤和溯(su)源(yuan),從而實現(xian)對蔬菜(cai)有效(xiao)管理(li)(li)和控(kong)制。

基于RFID技術的蔬菜跟蹤追溯系統研究

1 系(xi)統總體介紹

  1.1 系統技術架構

  系統的邏輯結構劃分為(wei)(wei)數據采集(ji)層、中間層、數據層、功能層、應用(yong)層五層體(ti)系結構,并以數據庫為(wei)(wei)基礎(chu),在分布式(shi)網絡環境中實(shi)現各業務(wu)單(dan)元用(yong)戶對數據的采集(ji)與更新、數據的存儲(chu)與管理、信息的提取與分析。



RFID醫療固廢運輸銷毀管理

相關解決方案:RFID醫療固廢運(yun)輸銷毀(hui)管理

  1.2 系統功能設計(ji)

  與(yu)系(xi)統的技術(shu)架構相對應,基(ji)于RFID自(zi)動(dong)識別技術(shu)的蔬菜跟(gen)蹤與(yu)追溯系(xi)統通過(guo)手持式(shi)讀取器(qi)MT5000和固定式(shi)RFID讀寫器(qi)UR6258等設備,采(cai)集播種信(xin)(xin)息、施藥施肥信(xin)(xin)息、采(cai)收信(xin)(xin)息、檢驗檢疫信(xin)(xin)息等,具體功能如圖(tu)2所示(shi)。

  目前,系統已經實現的(de)功能模(mo)(mo)塊包括田間運(yun)作模(mo)(mo)塊、采收(shou)模(mo)(mo)塊、檢驗檢疫(yi)、銷售加(jia)工模(mo)(mo)塊、庫房管理以及基礎數(shu)據維護(hu)等模(mo)(mo)塊。

  田間運作(zuo)模塊主(zhu)要(yao)與農場種(zhong)植(zhi)方面的業務相關(guan),包括農場管(guan)(guan)理(li)(li)、物料(liao)領用(yong)、種(zhong)植(zhi)管(guan)(guan)理(li)(li)、施肥(fei)管(guan)(guan)理(li)(li)、施藥管(guan)(guan)理(li)(li)、收割(ge)管(guan)(guan)理(li)(li)、其他運作(zuo)及種(zhong)植(zhi)計劃。

  采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)管理模塊主要包括(kuo)與采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)有關的業務(wu):采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)申請、采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)審(shen)核(he)、采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)打印、采(cai)(cai)(cai)收(shou)(shou)過磅。

  檢(jian)驗檢(jian)疫模塊包括采(cai)前檢(jian)測(ce)和采(cai)后檢(jian)測(ce),兩個(ge)部分都分別包括農殘檢(jian)測(ce)記錄和檢(jian)測(ce)查詢兩個(ge)子功能。

  銷售加(jia)(jia)(jia)工模塊與加(jia)(jia)(jia)工廠以(yi)及加(jia)(jia)(jia)工銷售業務有關,包括加(jia)(jia)(jia)工廠管理、訂(ding)單管理、加(jia)(jia)(jia)工計劃(hua)。

  庫(ku)房管(guan)理模塊(kuai)包含與(yu)倉(cang)庫(ku)相關的所(suo)有業務功能,包括倉(cang)庫(ku)管(guan)理、入庫(ku)管(guan)理、出庫(ku)管(guan)理、物料調配和(he)盤點管(guan)理。

  基礎(chu)蔬菜維護(hu)包(bao)括系(xi)(xi)統(tong)配置管(guan)理(li)、系(xi)(xi)統(tong)編碼(ma)管(guan)理(li)、角色管(guan)理(li)、模塊管(guan)理(li)、日志(zhi)管(guan)理(li)以及數(shu)據字典。

  2 蔬菜跟蹤追(zhui)溯系(xi)統編碼設計

  在農(nong)場業務流(liu)(liu)程中使(shi)用(yong)合理的編(bian)碼系統,是應用(yong)條形(xing)碼或RFID射頻識別技術進(jin)行(xing)信息(xi)關聯、實現信息(xi)跟蹤追(zhui)溯(su)的關鍵。《農(nong)產(chan)品追(zhui)溯(su)編(bian)碼導則(ze)NYT 1431-2007》文件對(dui)我國農(nong)產(chan)品追(zhui)溯(su)信息(xi)做出規(gui)定,應該包含(han)(han)包括(kuo)生(sheng)產(chan)環(huan)節和流(liu)(liu)通(tong)(tong)環(huan)節,而(er)且生(sheng)產(chan)環(huan)節和流(liu)(liu)通(tong)(tong)環(huan)節應包含(han)(han)的內容進(jin)行(xing)了說明(ming)。   

本文設計(ji)的編碼(ma)系統包括物料(liao)批(pi)次(ci)號、種植批(pi)次(ci)號、采收(shou)批(pi)次(ci)號、基地(di)出貨號、加(jia)工廠(chang)收(shou)貨號、訂單編號、加(jia)工廠(chang)出貨號以及追溯碼(ma)設計(ji),這些編碼(ma)用于查找對應的物料(liao)批(pi)次(ci)、種植批(pi)次(ci)、采收(shou)批(pi)次(ci)、訂單、出貨批(pi)次(ci),并(bing)且能(neng)讓用戶直(zhi)觀地(di)獲取(qu)相關的信息。編碼(ma)之間的關聯(lian)如圖3所示(shi)。

  本文(wen)(wen)對追溯碼(ma)的(de)設(she)計主(zhu)要考(kao)慮可(ke)行性(xing)和可(ke)讀性(xing)。考(kao)慮到企業應用的(de)實(shi)際情況,保證實(shi)施的(de)可(ke)行性(xing),同(tong)時又提供一(yi)定程度的(de)可(ke)讀性(xing),讓用戶能夠直接(jie)獲取信息。本文(wen)(wen)設(she)計的(de)方案追溯碼(ma)包(bao)括(kuo)三(san)個(ge)部分:

  (1)13位GTIN,內含加(jia)工廠編號、菜種編號、包裝規格信息(xi);

  (2)11位(wei)采(cai)(cai)收(shou)信息(xi)編碼(ma),截(jie)取采(cai)(cai)收(shou)批次號(hao)內的字段(duan),包括(kuo)采(cai)(cai)收(shou)日期、農場號(hao)、地塊號(hao),6+2+3=11位(wei);

  (3)2位(wei)流水號,包括加(jia)工批次的追溯碼(ma)和訂單號;

  該方案關鍵(jian)是(shi)需要(yao)從GTIN中的菜種編(bian)號(hao)查出菜的種類(lei),然后根據(ju)種類(lei)查出種植(zhi)(zhi)批(pi)次,對系(xi)統查找(zhao)流(liu)程要(yao)求高,可能(neng)需要(yao)將種植(zhi)(zhi)批(pi)次號(hao)、采(cai)收批(pi)次號(hao)中的分(fen)田序(xu)號(hao)改回(hui)菜種編(bian)號(hao)。

  該方案不但能夠實(shi)現從播種到超市的全(quan)(quan)供(gong)應鏈的全(quan)(quan)生命周期跟蹤追(zhui)溯(su),而且(qie)還能兼容政(zheng)府提供(gong)的公共食品追(zhui)溯(su)平臺,并且(qie)采用采收信(xin)息(xi)編碼,使追(zhui)溯(su)碼可讀性得到加(jia)強。

RFID超高頻遠距離四通道讀寫器UR6258是基于IMPINJ R2000芯片深度開發的一款高性能的UHF超高頻電子標簽讀寫器,支持EPC C1G2(ISO18000-6C)可選配支持國標GB29768協議軍標GJB7377.1A-2011/2018協議,可選配支持無源測溫,冷鏈測溫。廣泛應用于倉儲進出、圖書管理、稱重管理、被服管理、物流分揀、車輛識別系統、門禁系統、防偽系統及生產過程控制等多種無線射頻識別(RFID)系統。

RFID超高頻遠距離四通道讀寫器UR6258

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所謂主(zhu)動定位(wei)方(fang)(fang)案,是在每臺商用(yong)冷(leng)柜(ju)中配置(zhi)有GPS和GPRS資產(chan)(chan)管(guan)(guan)理(li)模塊(kuai),使各個(ge)終端冷(leng)柜(ju)能夠實時主(zhu)動的(de)反饋位(wei)置(zhi)、溫度、開停(ting)機等使用(yong)狀(zhuang)態,并將信息傳送(song)至后臺服務器(qi);由此,管(guan)(guan)理(li)人員(yuan)通過后臺便(bian)(bian)可實時監控每臺冰柜(ju)的(de)情(qing)況(kuang),既(ji)能防止資產(chan)(chan)丟失(shi),同時能及(ji)時了解每臺冷(leng)柜(ju)的(de)使用(yong)情(qing)況(kuang),方(fang)(fang)便(bian)(bian)快捷。李(li)俊杰表示,置(zhi)入每臺冷(leng)柜(ju)的(de)資產(chan)(chan)管(guan)(guan)理(li)模塊(kuai)體積(ji)很(hen)小,不(bu)會破(po)壞冷(leng)柜(ju)的(de)外觀,且使用(yong)安全方(fang)(fang)便(bian)(bian)。

RFID超高頻遠距離圓極化天線UA2626是一款高性能的UHF超高頻天線。可廣泛應用于倉儲進出庫管理、智能工具柜、物流分揀、共享書柜智能檔案柜智能書架、檔案管理、證照管理車輛管理、智能稱重、高值耗材柜、分布式圖書館、、門禁考勤、防偽系統及生產過程控制等多種無線射頻識別()系統。

RFID超高頻遠距離圓極化天線UA2626

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  3 RFID射頻識別技(ji)術在蔬(shu)菜跟(gen)蹤追(zhui)溯各環的(de)應(ying)用

  結合實(shi)(shi)際情況,本(ben)文提出了(le)RFID自動識別技術(shu)在蔬(shu)菜跟(gen)蹤與追(zhui)溯系統中的應用環節,即通過應用RFID技術(shu)使(shi)生產流(liu)程各個(ge)環節關聯,實(shi)(shi)現蔬(shu)菜從(cong)農田到(dao)餐桌的跟(gen)蹤與追(zhui)溯。考慮到(dao)成(cheng)本(ben)問題,對(dui)農場的RFID電子(zi)標(biao)簽(qian)進(jin)行重復利(li)用。此(ci)處,將RFID電子(zi)標(biao)簽(qian)粘(zhan)貼到(dao)收菜框上,每(mei)個(ge)標(biao)簽(qian)標(biao)識唯一的收菜框。在使(shi)用標(biao)簽(qian)之前(qian),寫入(ru)收菜框編(bian)號,完成(cheng)初始(shi)化操作,具(ju)體如圖4。

  RFID自(zi)動(dong)識別的應用環節主要包括采收(shou)過磅(bang)、收(shou)貨(huo)過磅(bang)、追溯管理和發貨(huo)管理。

  (1)采收過磅

  由于每個蔬菜框上都貼有RFID電(dian)子(zi)標(biao)(biao)簽,可(ke)(ke)以在采(cai)收(shou)過磅時候,讀取(qu)收(shou)菜框RFID電(dian)子(zi)標(biao)(biao)簽信息和采(cai)收(shou)批次(ci)小(xiao)紙片,并將收(shou)菜框中的采(cai)收(shou)批次(ci)與RFID電(dian)子(zi)標(biao)(biao)簽信息進行(xing)綁(bang)定(ding)。另外,利(li)用MT5000手持式(shi)(shi)RFID電(dian)子(zi)讀寫器對過磅的蔬菜進行(xing)遠距離批量讀取(qu),手持式(shi)(shi)讀寫器讀取(qu)到的記錄條數(shu)(shu)就代表(biao)了該(gai)采(cai)收(shou)批次(ci)下的蔬菜框數(shu)(shu),這樣就免去了再輸(shu)入框數(shu)(shu)的問題,直接(jie)更新采(cai)收(shou)重量信息即可(ke)(ke)。采(cai)收(shou)過磅流程具體(ti)如圖(tu)5。

  (2)收貨(huo)過(guo)磅

  收貨過(guo)磅即指為(wei)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)的收貨過(guo)磅,即從加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)倉庫(ku)(ku)收到(dao)來(lai)自(zi)農(nong)場的蔬(shu)菜(cai)(cai)時的收貨過(guo)磅。農(nong)場倉庫(ku)(ku)的蔬(shu)菜(cai)(cai)發貨到(dao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)倉庫(ku)(ku)時,加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)過(guo)磅員通過(guo)手持式讀寫器讀取(qu)框上(shang)粘貼的RFID電(dian)(dian)子標(biao)簽信息,該步(bu)驟目的是讀取(qu)標(biao)簽中的采收批次號(hao);再對收發貨單上(shang)的收發貨批次號(hao)進行讀取(qu),并將收發貨批次號(hao)和采收批次寫入(ru)相應的RFID電(dian)(dian)子標(biao)簽中。

  通過該環節可以將采(cai)收(shou)批次與收(shou)發貨批次聯系(xi)起來,進(jin)一步(bu)完(wan)善了蔬菜生產(chan)管理和追(zhui)溯管理。

  (3)蔬菜追溯管理

  本環節主要是生(sheng)成(cheng)追(zhui)溯碼并(bing)打(da)印(yin)。使(shi)用(yong)固定式RFID電子(zi)標(biao)(biao)簽讀寫器讀取收菜(cai)框上粘貼的RFID電子(zi)標(biao)(biao)簽,通過與系(xi)統中的采收批(pi)(pi)次號與收發貨批(pi)(pi)次號進行(xing)關聯(lian)生(sheng)成(cheng)追(zhui)溯碼并(bing)打(da)印(yin)。追(zhui)溯碼仍然以條(tiao)碼的方式表(biao)現,具體(ti)流(liu)程如(ru)圖7。

  (4)發貨管理

  本處的(de)(de)發貨管(guan)理是(shi)指將蔬菜產成品(pin)從加(jia)工廠成品(pin)庫(ku)搬(ban)運(yun)至運(yun)輸車輛(liang)上的(de)(de)過程(cheng)管(guan)理。在出(chu)庫(ku)門口安裝固定式RFID電(dian)子標(biao)簽(qian)讀(du)寫器,當產成品(pin)裝卸(xie)搬(ban)運(yun)出(chu)庫(ku)時,讀(du)寫器對拖出(chu)的(de)(de)貨物RFID電(dian)子標(biao)簽(qian)進行(xing)讀(du)取,系統自動完成出(chu)庫(ku)確認操作,具體流(liu)程(cheng)如(ru)圖8。

  基于RFID蔬菜(cai)質量跟蹤與追溯系統的具體應用(yong)過程如下:

  首(shou)先通過追溯系統制(zhi)定播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)計(ji)劃,農場根據(ju)播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)計(ji)劃單安排田間播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。系統中的(de)(de)播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)計(ji)劃單上有相應的(de)(de)RFID電子標簽(qian)編碼(ma),對應到實(shi)物的(de)(de)播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)計(ji)劃單上貼有RFID電子標簽(qian),該標簽(qian)包含了田間播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)地塊(kuai)、播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)日期(qi)、播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)人(ren)員、數量(liang)等(deng)信息。根據(ju)播(bo)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)信息,結合不同蔬(shu)菜(cai)的(de)(de)生長周期(qi),追溯系統可(ke)以自(zi)動提示需要(yao)采收的(de)(de)蔬(shu)菜(cai)所在的(de)(de)田塊(kuai)以及需要(yao)采收的(de)(de)數量(liang)。

  采(cai)收(shou)(shou)(shou)時,系(xi)統根據編碼規則自動(dong)生(sheng)成采(cai)收(shou)(shou)(shou)批(pi)次號。在田間進(jin)行采(cai)收(shou)(shou)(shou)時,每個收(shou)(shou)(shou)菜框上(shang)都(dou)貼有唯一(yi)一(yi)個標(biao)識該收(shou)(shou)(shou)菜框的(de)RFID電子標(biao)簽,該標(biao)簽記錄了相應采(cai)收(shou)(shou)(shou)批(pi)次下需要采(cai)收(shou)(shou)(shou)的(de)蔬菜數量。

  在(zai)采收過(guo)磅(bang)時(shi),將(jiang)采收來的(de)(de)(de)收菜(cai)框放在(zai)電子磅(bang)秤上,通過(guo)電子磅(bang)秤得出(chu)(chu)重量(liang)信(xin)息后自動傳輸(shu)至系統(tong)中(zhong),與(yu)此同時(shi),RFID電子標簽(qian)讀寫器讀取(qu)收菜(cai)框上的(de)(de)(de)電子標簽(qian),通過(guo)讀取(qu)收菜(cai)框上的(de)(de)(de)電子標簽(qian)并結(jie)合重量(liang)信(xin)息,系統(tong)可以(yi)實(shi)現采收過(guo)磅(bang)的(de)(de)(de)自動化操作。在(zai)出(chu)(chu)入(ru)(ru)庫管(guan)理環(huan)節(jie)中(zhong),由于每個收菜(cai)框上都(dou)有唯一的(de)(de)(de)RFID標簽(qian),因此每次進行出(chu)(chu)入(ru)(ru)庫操作時(shi),RFID讀寫器進行讀取(qu)操作,記(ji)錄下相應的(de)(de)(de)蔬菜(cai)信(xin)息。如果有未經檢測合格的(de)(de)(de)蔬菜(cai)就進行出(chu)(chu)庫,系統(tong)會自動報警提(ti)示,出(chu)(chu)入(ru)(ru)庫記(ji)錄可以(yi)進行實(shi)時(shi)的(de)(de)(de)更新。通過(guo)在(zai)出(chu)(chu)入(ru)(ru)庫環(huan)節(jie)使(shi)用RFID射頻識別技術可以(yi)實(shi)現農(nong)場倉庫的(de)(de)(de)自動化管(guan)理。

  系(xi)統根(gen)據(ju)(ju)客戶訂單(dan)自動生成(cheng)配(pei)(pei)(pei)送(song)(song)信息(xi),每個配(pei)(pei)(pei)送(song)(song)箱(xiang)上都(dou)貼有對應響應配(pei)(pei)(pei)送(song)(song)信息(xi)的(de)(de)RFID電子標簽(qian)。在(zai)揀貨時,通過讀取該RFID電子標簽(qian)即可(ke)知道該批貨物(wu)的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)送(song)(song)詳細(xi)信息(xi),這樣(yang)在(zai)出貨時就可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)(ju)標簽(qian)中記(ji)錄的(de)(de)信息(xi)安排蔬菜的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)送(song)(song),與此同時,通過配(pei)(pei)(pei)送(song)(song)箱(xiang)上的(de)(de)RFID標簽(qian)信息(xi),系(xi)統會自動實現庫存以(yi)及訂單(dan)等(deng)信息(xi)的(de)(de)更(geng)新。


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RFID超高頻UHF工業遠距離手持機MT9

RFID超高頻UHF工業遠(yuan)距離手持機MT9



  4 總 結

  本文提(ti)出的(de)基于RFID射頻(pin)識別技(ji)(ji)術的(de)蔬菜(cai)跟(gen)(gen)蹤追溯系統,通過RFID自動識別技(ji)(ji)術對蔬菜(cai)的(de)生(sheng)產、加(jia)工(gong)、運輸和(he)銷(xiao)售各環節(jie)進行全過程的(de)追蹤和(he)溯源,不僅可提(ti)高(gao)蔬菜(cai)自身價(jia)值,提(ti)高(gao)產品認可度,而(er)且有(you)利(li)于增強消費者(zhe)的(de)消費信心,同時也會促(cu)使RFID射頻(pin)識別技(ji)(ji)術在蔬菜(cai)跟(gen)(gen)蹤和(he)追溯方面(mian)更廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用和(he)研(yan)究,從(cong)而(er)形成(cheng)一(yi)個良(liang)性循環。

RFID射頻識別技術,蔬菜生產管理,跟蹤追溯,生命周期

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