基于射频识别技术的粮油食品溯源信息系统

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摘 要 本文对于食品溯源信息技术做了考察和比较，提出了全程采用射频识别技术采集数据，建立溯源信息中心，采集到的数据与信息中心可以互相交换这样一种技术方案，数据采集按阶段分别使用两种技术RFID和NFC，从而实现了全程高效的自动数据采集。

【关键词】食品安全 追溯系统 RFID NFC

1 问题背景

食品安全在世界范围得到了空前的重视，我国政府也认识到食品安全的重要性，制订了有关政策法规，下面对国内外食品安全状况做个简介。

1.1 国外现状

2000年欧盟出台了法规，要求自2002年1月1日起所有在欧盟国家上市销售的牛肉产品必须要具备可追溯性，2002年欧盟又出台了相关法规，要求从2005年1月1日起凡是在欧盟国家销售的食品必须要具备可追溯性，。不具备可追溯性的食品禁止进口。

为满足食品安全可追溯性的法律要求，国际物品编码协会（GS1）开发了全球统一标识系统（EAN·UCC系统）跟踪与追溯食品、饮料、牛肉产品、水产品、葡萄酒、水果和蔬菜。出版了《GS1可追溯性实施指南》和《GS1可追溯性标准》。 目前全世界已有40多个国家和地区，采用EAN·UCC系统对食品的生产过程进行跟踪与追溯，联合国欧洲经济委员会（UN/ECE）已经正式推荐EAN·UCC系统用于食品的跟踪与追溯。

1.2 国内现状

2003年以来中国物品编码中心参照国际编码协会出版的相关应用指南，并结合我国的实际情况编写了《牛肉产品跟踪与追溯指南》、《水果、蔬菜跟踪与追溯指南》和《食品安全追溯应用案例集》等出版物。目前，国内建立了多个食品跟踪应用示范系统，例如，山东寿光蔬菜安全可追溯性信息系统，北京金维福仁清真食品有限公司的牛肉产品跟踪与追溯应用示范系统等。上海市食用农副产品质量安全信息查询平台在2004年建成进行试用，这个系统可以查询包括猪肉、鸡肉、蛋品、大米、蔬菜、食用菌等一百多种食用农副产品，在每件产品上都贴有安全信息条码。

另外，由政府有关部门主导的中国的食品安全信用体系正在建设中，在中国食品工业协会负责的中国食品工业企业食品安全信用星级评价标准中增加了采用EAN/UCC系统进行食品安全追溯的企业条款，这为推广采用EAN/UCC系统进行食品安全追溯创造了有利的条件。

1.3 现有食品溯源系统的缺点

从食品安全信息平台来说，现有平台多是针对某种农副产品，或者是地区性的，有些甚至是生产企业自己建立的。这种状况有两方的不利，首先，由于农副产品数据分散，无法实现数据挖掘和进行各种统计分析，因此无法支持决策和执行各种业务逻辑。其次，由于有些信息平台是企业自建的，而不是政府或行业协会等第三方认证机构建立的，因此缺乏公信力。

从数据采集手段来说，现有技术一般采用条形码和数字字母字符追溯码标签，使用红外线扫描识读。印刷标签存在易污损，字迹模糊，红外线无法识读的情况。 即使完好的条形码标签，红外线识读时也要求合适的角度。对于室外大宗粮油产品的数据采集，特别是移动车辆上的产品数据采集，条形码加红外扫描的方法不具可行性。

2 粮油食品溯源信息系统

国家制定的粮食科技“十二五”发展规划提到：“加大RFID、全球定位系统、地理信息系统等技术在粮食流通领域的应用。在重点区域开展粮食物流信息采集、追溯技术、公共物流信息平台的应用示范，实现粮食物流的信息资源共享，构建统筹、协调、高效、有序的现代粮食流通体系。”

为了保证粮油食品的安全，迫切需要建立起一个粮食食品溯源系统，这个系统记录粮食从仓储到零售环节整个过程的信息。随着射频识别（RFID）技术的成熟，采用射频识别技术实现各个环节的信息采集是最佳方法。

2.1 RFID简介

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，RFID通过非接触读取数据，完成系统基础数据的自动采集工作，从而成为计算机信息处理所需原始数据快速而准确采集的有效工具，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，短距离射频产品不怕油渍，灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码。长距离射频产品识别距离可达几十米，方便各种场合下的数据采集。

2.2 NFC简介

NFC是Near Field Communication的缩写，NFC技术是由Philips、Nokia和Sony主推的一种近距离无线通信技术，NFC工作频率是13.56MHz或 2.4GHz，作用距离在10厘米之内，数据传输速率：106、212和424 Kbit/s。NFC技术标准规范有ECMA 356/362、ISO/IEC 21481 （ECMA 352）和ISO/IEC 18092 （ECMA 340）等。

2.3 RFID与NFC的区别与联系

RFID与NFC一样，信息都是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但二种技术的特点也各不相同。第一，NFC传输距离比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但NFC的传输范围距离只有几厘米。 其次，RFID工作在多个频段。第三，NFC还是一种近距离连接协议，具有双向连接和识别的特点。

将NFC芯片内置于手机，这样手机就可以实现小额电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。这样的手机称之为NFC手机。

2.4 本文提出的粮油食品溯源信息系统方案

根据粮油产品生产、仓储、流通和批发零售的特殊性，我们提出采用RFID和NFC技术作为数据采集技术和手段，在全国建立一个（或若干个镜像）综合性粮油食品溯源信息中心，经有线和无线方式接入互联网，实现数据采集端与信息中心的数据互传。

根据RFID技术的特点，在粮油仓储和流通环节使用RFID技术，从到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据。在粮油产品的运输流通直到食品加工厂的各个环节使用RFID技术采集数据，追踪每一批次的产品流向。

加工过的粮油产品在分装成适合零售的小包装时，附加上适用于NFC技术的近距离感应电子标签，这样的电子标签成本低廉，适合大量使用，基本不增加产品的成本。

对于食品的终端用户，可以采用NFC 技术方便地获取溯源信息。在最后的环节采用NFC技术采集数据是基于这样的考虑，由于小包装食品的数量极大，所加入的电子标签必须便宜，其次，电子标签的读卡器必须廉价、大量存在、随处可有和使用方便，而现在国内具有NFC功能的手机达到一百五十多款，并且以很快的速度增长，不久的将来，NFC将成为手机的标配功能，所以使用NFC手机作为食品溯源信息采集的终端设备再合适不过了。顾客自己的手机如果有NFC功能，就可以随时随地地读取电子标签里的溯源信息，或者商场为顾客提供这样的手机供顾客使用。

顾客除了可以用NFC手机直接读取和看到产品电子标签里的溯源信息外，还可以将采集到的信息经互联网上传到食品溯源信息中心，与信息中心数据库中的数据进行比较，由信息中心反馈回溯源信息的真假性，这样就进一步保证了食品的安全，防止不法食品厂商在电子标签里伪造溯源信息。

食品仓储、流通、加工、批发和零售各个环节采集到的数据上传到粮油食品溯源信息中心后，不仅可以实现信息溯源服务，而且这样的海量数据集中为许多应用提供了基础，比如各种层次各种分类的食品统计分析、数据挖掘、食品信息动态监控以及管理层的决策支持等。

图1是作者提出的信息系统的结构简图。

3 需要开发的配套程序

需要针对粮油产品的特点和要求开发RFID读写器驱动程序上的应用软件；NFC手机虽然具有阅读电子标签的功能，但读出的信息如何自动上传网站还有需要开发相应的应用软件；

粮油溯源信息中心服务器端程序的设计与开发有大量的工作可做，首先是选用合适的软件平台，搭建合理的服务器系统架构，架构的设计要具有可扩展性，便于新业务的增加，在此基础上根据任务需求开发相应的业务程序。根据查询业务量大的特点，建立查询高效的溯源信息网络数据库。

4 结论

根据现有技术，本文提出的这个粮油食品溯源信息系统切实可行，同时还具有技术先进，高效综合，以及业务可拓展的特点，其技术路线符合未来的发展方向。

参考文献

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[2] 朱丽，祝玉华，利用物联网技术的现代粮食物流跟踪设计[J].电气控制，2010（3）.

[3] 金功联，用RFID完善粮食物流信息系统[J].中国自动识别技术，2008（4）.

[4] 陈琛，与应用无关的RFID中间件研究与应用[D].硕士学位论文，武汉理工大学，2009（5）.

[5] 薛海燕， 邹丽霞，基于射频识别技术的粮食供应链跟踪系统的设计[J].河南科学，2011（3）.

作者简介

嵇立安（1963-），男，硕士，讲师，主要研究方向：嵌入式系统。

朱春华（1976） 女，博士，副教授，主要研究方向：无线通信。

作者单位

河南工业大学信息学院 河南省郑州市 450001