隨著港粵外貿(mào)合作加深, 經(jīng)廣東輸往香港的蔬菜及其加工產(chǎn)品份額逐年擴(kuò)大, 其中供港蔬菜數(shù)量將達(dá)到香港市場(chǎng)的80%以上。如何確保供港蔬菜的質(zhì)量安全, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭追溯管理已不僅僅是一個(gè)單純的經(jīng)貿(mào)問(wèn)題, 也是關(guān)乎香港食品安全及社會(huì)穩(wěn)定的重大政治問(wèn)題。

　　本課題研究是利用國(guó)際先進(jìn)的 RFID 識(shí)別技術(shù),研發(fā)和制作合適的識(shí)別成品和讀寫(xiě)成品, 針對(duì)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，例如: 到港蔬菜的信息(包括: 蔬菜名稱、數(shù)量、基地名稱、播種、施肥、用藥、采收等種植情況,加工廠名稱、加工日期等加工情況，農(nóng)藥殘留等檢測(cè)結(jié)果信息)和到港蔬菜的物流信息(包括: 車輛牌號(hào)、發(fā)車時(shí)間等蔬菜運(yùn)輸信息、裝車情況信息), 進(jìn)行產(chǎn)品識(shí)別跟蹤的監(jiān)管，再通過(guò)開(kāi)發(fā)和建立電子網(wǎng)絡(luò)信息化管理系統(tǒng)平臺(tái), 運(yùn)用高效快速的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)供港蔬菜流轉(zhuǎn)中的每一管理節(jié)點(diǎn)的上下游追溯, 實(shí)現(xiàn)管理者對(duì)蔬菜從原料、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)戒N售全過(guò)程的了解和把握,使企業(yè)的生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、通關(guān)、配送過(guò)程更加便捷。這樣的應(yīng)用將擺脫人為的惡意干預(yù)和造假的可能性, 又將改善粵港跨境貨物的供應(yīng)鏈的透明度, 為檢驗(yàn)檢疫、海關(guān)等口岸加快貨物通關(guān)速度, 全面實(shí)現(xiàn)了供港蔬菜“從田間地頭到餐桌”全過(guò)程、無(wú)縫隙監(jiān)管; 同時(shí), 由于本系統(tǒng)利用RFID技術(shù)記錄了供港蔬菜從生產(chǎn)、加工到銷售的全過(guò)程識(shí)別管理的數(shù)據(jù)信息; 全面保證了蔬菜集裝箱在運(yùn)輸過(guò)程的完好性, 完全實(shí)現(xiàn)了供港蔬菜的安全溯源體系需求, 從而給香港市民樹(shù)立起廣東“放心菜”的信心品牌。

　　1 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介

　　1.1 電子標(biāo)簽技術(shù)

　　如同互聯(lián)網(wǎng)的使用帶來(lái)巨大技術(shù)革命一樣, RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用, 將會(huì)極大地改變我們的工作和生活的方式。RFID 英文全稱為 Radio Frequency Identification, 也是所謂的射頻識(shí)別技術(shù)，它的原理是應(yīng)用微波或者無(wú)線的電波來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的雙向方面的通訊或者進(jìn)行相關(guān)的非接觸性方面的單向通訊, 以此使得數(shù)據(jù)的交換和數(shù)據(jù)的采集等得到自動(dòng)識(shí)別。射頻識(shí)別系統(tǒng)的相關(guān)工作方面的原理是其內(nèi)嵌的讀寫(xiě)器在有效的區(qū)域中發(fā)射出一些無(wú)線的信號(hào), 這些無(wú)線信號(hào)將產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)的電磁場(chǎng), 當(dāng)電子標(biāo)簽經(jīng)過(guò)這個(gè)電磁場(chǎng)時(shí)候, 此電子標(biāo)簽將被觸發(fā), 并且使得保存在點(diǎn)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)讀寫(xiě)器內(nèi)設(shè)的相關(guān)指令得以修改或者發(fā)送。讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽進(jìn)行互相通信, 傳送或者接收相關(guān)的數(shù)據(jù), 并且讀寫(xiě)器可以將此數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和通信。

　　RFID的一種應(yīng)用模式為電子標(biāo)簽, 電子標(biāo)簽是可存儲(chǔ)的電子芯片, 其可儲(chǔ)存少量的可識(shí)別的相關(guān)電子數(shù)據(jù)。這些電子數(shù)據(jù)的讀取方式, 可以根據(jù)使用的需求設(shè)置成只讀或者可讀可寫(xiě)的方式。電子標(biāo)簽相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)可以由以下三種類別組成: 一是用來(lái)管理收集而來(lái)的數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件; 二是用來(lái)掃描及讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器(reader); 三是里面含有數(shù)據(jù)的標(biāo)簽(tag)。電子標(biāo)簽技術(shù)用于食品安全監(jiān)管與追溯具備很大的優(yōu)勢(shì)，電子標(biāo)簽解決方案可以跟蹤到食品供應(yīng)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié), 范圍覆蓋從農(nóng)場(chǎng)的家畜及新鮮農(nóng)作物, 到人們?cè)诓宛^里食用的食品以及在超市中購(gòu)買(mǎi)的包裝食品, 真正地做到“從農(nóng)場(chǎng)到餐桌”全程監(jiān)管的目標(biāo)。標(biāo)簽標(biāo)識(shí)內(nèi)容的自動(dòng)獲取, 可以解放人力, 實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)化, 大大提高供應(yīng)鏈管理的效率; 標(biāo)簽中包含更多的信息, 可以記錄產(chǎn)品及屬性的信息和供應(yīng)鏈每一個(gè)環(huán)節(jié)的信息, 做到了物流與信息流的完美結(jié)合;數(shù)字信息更易于防偽, 使得食品防偽技術(shù)更上一層樓, 確認(rèn)食品質(zhì)量與安全;電子標(biāo)簽是實(shí)物與信息的結(jié)合, 有利于企業(yè)生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的發(fā)揮, 也有利于監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)督管理, 使得監(jiān)管部門(mén)的電子監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。

　　1.2 RFID體系框架

　　圖1描述了CIQ的EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

圖1 檢驗(yàn)檢疫EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　由表1所示, CIQ的EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是由五個(gè)基本要素所構(gòu)成的。

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表1 EPC網(wǎng)絡(luò)5要素表

　　1.3 RFID中間件

　　粵港進(jìn)出口商品質(zhì)量監(jiān)管種類較多, 針對(duì)不同類型的應(yīng)用, 將使用不同種類、不同頻段的RFID設(shè)備。如圖2所示, RFID中間件作為RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中間部件, 提供一組比較通用的API(應(yīng)用程序接口), 利用這組API就可以實(shí)現(xiàn)從RFID讀寫(xiě)器連接到系統(tǒng)并且讀取RFID的數(shù)據(jù)到應(yīng)用程序等功能。

圖2 RFID中間件功能圖

　　這樣一來(lái), 即使存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽情報(bào)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代, 或者讀寫(xiě)RFID讀寫(xiě)器種類增加等情況發(fā)生時(shí), 應(yīng)用端不需修改也能處理, 省去多對(duì)多連接的維護(hù)復(fù)雜性問(wèn)題。粵港進(jìn)出口商品質(zhì)量監(jiān)管過(guò)程中要大量使用各種RFID讀寫(xiě)器, 通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)中的RFID中間件, 可以降低系統(tǒng)建設(shè)與系統(tǒng)維護(hù)的成本。

　　2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1 業(yè)務(wù)框架結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。從檢驗(yàn)檢疫角度看, 粵港進(jìn)出口商品質(zhì)量監(jiān)管包括生產(chǎn)企業(yè)(養(yǎng)殖場(chǎng)/加工廠)監(jiān)管、產(chǎn)地查驗(yàn)、口岸查驗(yàn)和目的地查驗(yàn)與追溯四個(gè)主要環(huán)節(jié)。在每個(gè)不同的環(huán)節(jié), 有不同的系統(tǒng)進(jìn)行管理, 并通過(guò)數(shù)據(jù)接口將生成的信息存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)管環(huán)節(jié)使用質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)企業(yè)端對(duì)種植養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工等產(chǎn)品信息進(jìn)行有效管理;產(chǎn)地查驗(yàn)環(huán)節(jié)通過(guò)CIQ2000系統(tǒng)、產(chǎn)地檢驗(yàn)系統(tǒng)、質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)地商品質(zhì)量進(jìn)行有效管理; 口岸查驗(yàn)環(huán)節(jié)使用CIQ2000系統(tǒng)、質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)對(duì)口岸查驗(yàn)信息進(jìn)行有效管理; 目的地查驗(yàn)環(huán)節(jié)通過(guò)終端查驗(yàn)系統(tǒng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心，獲取產(chǎn)品的生產(chǎn)信息、監(jiān)管信息等相關(guān)信息;海關(guān)系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行各種數(shù)據(jù)交換; RFID電子標(biāo)簽封裝成電子耳標(biāo)、電子鉛封、電子標(biāo)識(shí)等不同形狀，加施在貨物表面，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與物流的綁定。標(biāo)簽中存儲(chǔ)的電子信息，通過(guò)數(shù)據(jù)中心，可以迅速綁定該貨物所對(duì)應(yīng)的各種信息與單據(jù)，在物流監(jiān)管的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)部署手持機(jī)、通道門(mén)等讀寫(xiě)設(shè)備，可以自動(dòng)批量的讀寫(xiě)標(biāo)簽信息，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)貨物物流、信息流、單據(jù)流的三流合一。

圖3 業(yè)務(wù)架構(gòu)圖

　　2.2 技術(shù)框架結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)總體技術(shù)框架結(jié)構(gòu)采用多層分布式體系結(jié)構(gòu)，分為硬件設(shè)備層、數(shù)據(jù)資源服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層和展現(xiàn)層，以上各層構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，此外，不可或缺的是，貫穿以上各層的電子政務(wù)安全體系、以及電子政務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)備層: 系統(tǒng)硬件設(shè)備層是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ), 是保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的前提, 是系統(tǒng)具體應(yīng)用的承載體，強(qiáng)調(diào)的是可用性和可靠性。系統(tǒng)硬件設(shè)備層包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、統(tǒng)一接入系統(tǒng)、主機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)備份系統(tǒng)、RFID硬件讀寫(xiě)器和各種RFID電子標(biāo)簽。

　　數(shù)據(jù)資源服務(wù)層: 提供基礎(chǔ)信息資源(包括商品信息、企業(yè)信息、口岸信息等)、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、報(bào)檢信息、查驗(yàn)信息、運(yùn)輸信息等各種數(shù)據(jù)庫(kù)、以及各種網(wǎng)頁(yè)/文字/音頻/視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和資源的具體操作，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠運(yùn)行。

　　應(yīng)用支撐層: 應(yīng)用支撐層提供內(nèi)容管理、數(shù)據(jù)交換、工作流引擎以及RFID中間件服務(wù)。其中，內(nèi)容管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)Internet信息和Word、Excel、WPS、Notes等應(yīng)用系統(tǒng)文檔信息的全面訪問(wèn)，及文檔到HTML的轉(zhuǎn)換;提供搜索引擎;非結(jié)構(gòu)化信息采集、編審校、信息發(fā)布;Web頁(yè)面的防篡改。信息交換：應(yīng)用iRdex交換軟件，通過(guò)統(tǒng)一的信息交換規(guī)則和信息交換標(biāo)準(zhǔn)，提供信息交換策略、信息交換接口，處理信息交換請(qǐng)求，支持與其他應(yīng)用之間的信息交換。工作流控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程的快速生成與控制。RFID中間件：處理通過(guò)RFID硬件終端采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)過(guò)濾冗余信息。

　　應(yīng)用層：應(yīng)用層包括基于系統(tǒng)架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，如活豬監(jiān)管與追溯系統(tǒng)、從產(chǎn)地局到口岸局的集裝箱監(jiān)管系統(tǒng)、供港蔬菜，人員快速通關(guān)系統(tǒng)等。

　　顯示層：面向檢驗(yàn)檢疫、粵港兩地政府、海關(guān)、各類企業(yè)提供專業(yè)數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。可根據(jù)每個(gè)用戶使用特點(diǎn)和角色授權(quán)的不同，為用戶提供個(gè)性化的安全訪問(wèn)界面。門(mén)戶層管理可以實(shí)現(xiàn)面向申請(qǐng)者、管理者的多層體系結(jié)構(gòu)的薄客戶端界面;支持高度個(gè)性化的內(nèi)容展現(xiàn)模塊、用戶可個(gè)性化定制界面;提供一站式的安全訪問(wèn)。

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　　2.3 安全保障體系結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)在物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、標(biāo)簽安全、信息安全、管理安全等六個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)安全保障體系建設(shè)。安全保障體系利用國(guó)家質(zhì)檢總局現(xiàn)有的隔離系統(tǒng)、應(yīng)用安全系統(tǒng)、監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)、應(yīng)急恢復(fù)系統(tǒng)和VPN網(wǎng)關(guān)，并在此基礎(chǔ)上加入RFID硬件安全防護(hù)系統(tǒng)、SSL數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)、電子標(biāo)簽真?zhèn)巫R(shí)別系統(tǒng)構(gòu)成。這些安全系統(tǒng)從物理環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和應(yīng)用各個(gè)方面為系統(tǒng)建立了安全防護(hù)措施，形成整體安全防護(hù)體系。

　　3 系統(tǒng)建設(shè)框架

　　圖4所示闡述了整體架構(gòu)中RFID，及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的應(yīng)用情況，下面進(jìn)行一下詳細(xì)的說(shuō)明：

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　企業(yè)端: 供港蔬菜進(jìn)廠到生產(chǎn)線上的加工, 在進(jìn)行包裝后, 將電子標(biāo)簽加施在周轉(zhuǎn)箱上. 施檢時(shí), 可以通過(guò)不同的方式來(lái)進(jìn)行電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取, 例如: 檢驗(yàn)檢疫人員或企業(yè)被認(rèn)可的人員手持閱讀器方式、工廠流水線固定安裝的閱讀器或是在工廠或相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)安裝固定閱讀器等。圖示中是在倉(cāng)庫(kù)的門(mén)口加裝固定的讀寫(xiě)器, 讀取的EPC數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)交換系統(tǒng), 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)同時(shí)在企業(yè)端還和企業(yè)的內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)整合在一起, 方便各種數(shù)據(jù)的提取. 由于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)具有EPC網(wǎng)絡(luò)的適配器, 所以這些EPC數(shù)據(jù)今后也可以作為EPC網(wǎng)絡(luò)資源獲取的“引用”。

　　檢驗(yàn)檢疫端: 發(fā)送至數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的信息, 經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換、內(nèi)容加工和入庫(kù)等操作, 和后臺(tái)的監(jiān)管系統(tǒng)計(jì)查詢統(tǒng)進(jìn)行信息處理、比對(duì), 并產(chǎn)生相應(yīng)的回執(zhí), 并可預(yù)留和“2211”同以及海關(guān)等機(jī)構(gòu)完成信息交互的接口. 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)還可以和放行單的處理打印系統(tǒng)連接, 實(shí)現(xiàn)放行單的自動(dòng)打印。

　　海關(guān)或其他機(jī)構(gòu)端接口: 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)會(huì)把檢驗(yàn)檢疫的信息格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換成海關(guān)等相關(guān)機(jī)構(gòu)的格式, 并按業(yè)務(wù)規(guī)則和順序發(fā)送出去, 海關(guān)接受到相應(yīng)的報(bào)文可以自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)部的處理. 同時(shí)由于今后在海關(guān)我們也將實(shí)現(xiàn)RFID 的應(yīng)用, 所以這在通訊和信息基礎(chǔ)層次上保證了真正全方位電子通關(guān)的實(shí)現(xiàn)。

　　4 功能模塊說(shuō)明

　　結(jié)合用戶的需求及溯源目標(biāo), 本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如圖5所示的所有任務(wù): 通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)規(guī)范原有業(yè)務(wù)流程; 通過(guò)電子標(biāo)簽的應(yīng)用完善溯源管理體系;通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄數(shù)據(jù)流的過(guò)程及數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果, 從而解決數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)流程的流轉(zhuǎn)等。

圖5 功能需求架構(gòu)圖

　　其中包括表2所示的A溯源系統(tǒng)功能說(shuō)明。

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表2 A溯源系統(tǒng)

　　表3所示B溯源客戶端功能說(shuō)明。

表3 B溯源系統(tǒng)

　　5 接口標(biāo)準(zhǔn)

　　如圖6所示, 描述了各層之間的接口關(guān)系.

圖6 接口標(biāo)準(zhǔn)

　　食品安全追溯管理系統(tǒng)包括很多RFID讀寫(xiě)器和應(yīng)用終端, 還可能包括一個(gè)分布式的網(wǎng)絡(luò). 為確保不同廠家設(shè)備之間兼容性, 我們需要制定以下幾個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn): EPC編碼: 讀寫(xiě)器性能控制與設(shè)備管理; 讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間的交互接口; 主機(jī)與讀寫(xiě)器之間的交互接口; 與應(yīng)用系統(tǒng)、與其它用戶之間的交互接口。

　　6 結(jié)論

　　基于RFID的供港蔬菜安全溯源監(jiān)管系統(tǒng), 提高了供港蔬菜安全監(jiān)管的有效性, 對(duì)提高食品安全全過(guò)程監(jiān)。

　　① 通過(guò)該項(xiàng)目的研發(fā), 使RFID技術(shù)在質(zhì)量溯源與監(jiān)管領(lǐng)域的大量應(yīng)用. 一是為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)極大的促進(jìn)作用. 二是加快通關(guān)效率為企業(yè)帶來(lái)直接經(jīng)濟(jì)效益. 三是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量甄別和監(jiān)管提供了便利。

　　② 立足RFID視角, 能有效克服傳統(tǒng)食品安全監(jiān)管中僅僅針對(duì)某一環(huán)節(jié)的行為, 強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)的思想對(duì)可能影響食品安全的源頭及系統(tǒng)要素進(jìn)行綜合考察, 增強(qiáng)了食品安全監(jiān)管的全面性。

　　③ 通過(guò)該系統(tǒng)確定的食品安全監(jiān)控狀態(tài), 為安全和監(jiān)管部門(mén)有效防范和控制食品安全提供決策依據(jù),可以基于RFID視角構(gòu)建由食品安全監(jiān)控、信用監(jiān)管和逆向追溯等子系統(tǒng)構(gòu)成的食品衛(wèi)生安全監(jiān)管體系,預(yù)防和控制食品安全, 改善和提高食品安全質(zhì)量。

　　④ 在一定程度上能保障食品安全, 避免假冒偽劣。 通過(guò)RFID溯源技術(shù)可以從食品生產(chǎn)源頭監(jiān)管, 依托RFID電子標(biāo)簽信息載體, 可以對(duì)整個(gè)食品安全供應(yīng)鏈進(jìn)行監(jiān)管和溯源, 有利于打擊非法食品經(jīng)營(yíng)者,保障合法食品經(jīng)營(yíng)者的利益, 保證公民餐桌食品安全,催進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。