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RFID在农产品追溯中的应用
作者：邵俊峰 ，黄立平 ，詹锦川
来源：RFID世界网
日期：2009-03-04 09:25:23
摘要：文章主要探讨了RFID技术在农产品供应链中的应用。通过采用RFID技术对农产品实现追溯， 以保证农产品的质量安全。首先说明了农产品追溯的内容和先决条件， 并简要介绍了RFID技术的工作原理及特点。然后以商品猪供应链为例，阐述了RFID在农产品追溯中生产、加工、运输、销售等各环节的具体应用。
“民以食为天”，食品庄人们的生活中占有很重要的地位．而近年来国内外食品安全问题频频发生，影响到人们的身体健康，引起广泛的天注。而农产品供应链包括了生产、包装、加工 、配送、销售等多个环节，是一条长且复杂的供应链。在流通过程中出现的问题往往很难进行监控，无法准确、快速地找出根源所住，及时采取有效措施。因此为了保障农产品的质量安全．对农产品实施跟踪与追溯，进行全程的监控就有着重要的意义。
1 跟踪与追溯
国际食品法典委员会(CAC)与国际标准化组织(ISO)把可追溯性定义为“通过记录的标识，对某个实体的历史、用途或位置予以追踪的能力”， 也就是利用已记录的标识(这种标识应该是唯一的，与被追溯对象一一对应)追溯产品的历史、应用情况、所在位置或类似产品、活动的能力可追溯包括跟踪(Tracking)和追溯( Fracing)两个方面，如图l所示。跟踪是指从供应链的上游至下游，跟随一个特定的单元或一批产品运行路径的能力：而追溯是指从供廊链下游至上游识别的一个特定的单元或一批产品来源的能力，即通过记录标识的方法回溯某个实体的来历、用途和位置的能力。
要实施农产品的跟踪与追溯，需要任农产品供应链的各个环节上对农产品信息进行标识、采集、传递和关联管理。其实质就是要形成一条完整的信息链，使农产品的信息流 物流联系起来，根据农产品的信息追查农产的实体它主要包括： (1)对农产品进行有效的信息标识 (2)建立信息系统，对信息进行收集和处理。 (3)有效的信息传递、交换与集成。然而农产品供应链环节较多，管理困难，依靠人工控制农产品生产的每一过程不切实际，必须借助信息技术进行数据的收集、分析和处理。RFID技术正是这一问题的有效解决方案，将电子标签作为农产品的信息载体，能够有效地实施跟踪与追溯，提高农产品安全和监控的水平。
RFID (Radio Frequency Identification， 即射频识别技术)是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。一个基本的RFID系统由3部分组成：电子标签、阅读器和天线。电子标签是由耦合元件及芯片组成的，每个标签都具有唯一的电子编码，用来标识目标对象。标签具有数据存储模块，可以保存有约定格式的电子数据。阅读器是用于读取(或写入)标签信息的设备。天线则是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。
当装有 RFID 标签的物体接近阅读器时，阅读器受控发出微波查询信号，标签收到阅读器的查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成并反射回阅读器。反射回的微波合成信号，已携带有标签上的数据信息。阅读器接收到标签反射回的信号后，经内部微处理器处理后即可将标签存储的识别代码等信息分离读取出来，再传输到计算机系统进行相关的处理。
与传统的条形码等识别技术相比，RFID 有着很多优势，其最大的特点就是非接触式，因此 RFID 读写速度快、范围大，能同时识别多个标签，且阅读器可以直接与后台的信息系统连接，能够满足自动化管理的需要；RFID 标签的存储容量比条形码大的多，且可擦写，除了可以用来标识农产品，还能储存更多有关农产品质量安全的信息，便于对农产品安全实施监控；RFID 标签不受油渍、灰尘、药物等环境的影响，尺寸大小与形状多样化，用于农产品的标识，解决了条形码易破损，受环境限制大的缺点。
3 RFID在农产品追溯中的应用
在农产品追溯体系中，对农产品以及供应链上各参与方的信息进行有效的标识和收集是基础，也是难点所在。因为实现跟踪与追溯需要在供应链上的各个环节实现无缝链接，断链的信息是无法满足跟踪与追溯的要求。使用 RFID 技术结合网络、信息系统进行数据的采集和通信，其目的在于提高信息的采集、传递的效率，对农产品有效地进行标识，把分散的信息集成起来，从而达到追溯的要求。下面将以商品猪肉供应链为例，具体说明 RFID 技术在农产品追溯中的应用为了实现全程的跟踪和监控，追溯体系需要在商品猪肉供应链的各关键节点— — 生猪养殖场、市境道口、屠宰场、批发市场— — 设置控制点，使用 RFID 标签记录追溯所需的信息，如图2所示。
使用 RFID 的一般方法是为每一头生猪佩戴具有唯一标识码的 RFID 耳标。作为生猪与信息系统信息平台之间信息交换的媒介，这样就能够快速、准确地识别猪只，并在养殖场的生产信息系统中一一对应地建立生猪的生产档案，记录猪只生长过程中的各种信息，如饲料、药物使用情况，免疫、疾病情况，以及各阶段生命体征的测量结果等．这些信息覆盖了生猪的整个生命周期，从而实现了生猪的信息化、自动化管理。当生猪出栏时，将生猪出栏信息(包括出栏批号，数目，去向，检疫证号，消毒证号等)记录到运输车辆的射频卡(即 RFID卡)，并同时上传至中心数据库，就可以作为监控和追溯的依据。RFID 在生猪养殖场的应用，大大提高了生产管理的效率和科学性，也为商品猪的追溯提供重要的源头信息。
3.2 道口监控环节。由于生猪养殖场大多开设在郊区，因此在进出市境的各道口检疫站，实施基于 RFID 的道口监控系统，可以对生猪和猪肉产品的质量、来源及去向进行核查与记录。通过道口设置的阅读器读取运输车辆携带的射频卡，获取猪肉产品的基本生产信息(批号、数量、产地、检疫证号、消毒证号等)、车辆运输信息(车辆编号、所属单位、违章历史等)，自动记录到道口端的信息系统。系统与监控平台的中心数据库相连，通过中心数据库查询车辆违章记录库、疫区库、使用“瘦肉精”的单位名录库、准予人沪的产地单位名录库、目的地单位名录库等记录，检查运输车辆是否具有入境资格、是否有违章情况，猪肉产品是否符合防疫标准、信息是否一致(如数量)，若不符合要求则不予过站．并记录在系统巾。
当信息登记、验证并确认符合进境防疫条件后，记录下检疫结果(如运输过程中病、死的猪只信息)，并将新的信息(如车辆的车辆信息、目的屠宰场、进人道口的时间等)写入射频卡，使信息能够传递到供应链的下一环节。这样就能够对运输过程中的商品猪进行记录和监控，保证了信息的连续性，实现了商品猪肉的跟踪功能
3.3 屠宰加工环节。同样，屠宰场端也设置阅读器和有 RFID 接口的信息系统，并与道口检疫站的系统实现信息共享 当运输生猪的车辆到达屠宰场后， 阅读器读取射频卡中的信息，存储到屠宰场的信息系统中，并上传至中心数据库，与来自道口的信息进行核对。RFID 在道口检疫和屠宰环节的使用，能够实现产地和去向的“点对点”的监管方式．使商品猪的追溯更为透明化。
而生猪进入屠宰流水线后，将采集并记录胴体重量、瘦肉率、兽医检查情况等信息。屠宰完毕的猪只胴体， 将会贴上新的 RFID 标签。记录流水线上采集的数据以及屠宰场编号、屠宰批号等用于标识的信息。屠宰批号是与养殖场提供的生猪出栏批号相对应的。从而建立起猪肉和生猪的关联，完成屠宰加工环节的信息追踪与溯源。这样就可以根据屠宰批号追查出生猪何时入场，何时进行屠宰， 由哪个养殖场提供，能够很快找到质量问题发生的源头， 明确由谁负责。
3.4 批发环节。在商品猪肉批发市场，使用 RFID 标签作为猪肉批发信息的数据载体。运输猪肉的车辆凭 RFID 卡刷卡入场，RFID 卡中的信息将被读人系统。批发商通过加贴在商品猪肉上的 RFID 标签以及手持式的阅读器读写商品猪的信息，进行交易结算。批发市场出售的猪肉在到达收货点时，收货点的阅读器读取商品猪肉上的 RFID 标签， 将标签上的数据记录到后台系统中， 并发送信息给批发市场管理系统进行确认。这样， 就可以明确“ 每片猪肉是否到达了正确的目的地”，从而对商品猪肉的去向进行跟踪。
由于 RFID 速度快、读写范嗣大，使用手持式读写器进行猪肉的交易结算，大大加快了猪肉的交易速度。另外，传统使用的条码，往往由于油污、潮湿等原因造成条码标签不能识别和读取，而 RFID 很好地解决这一问题， 降低了标签的读取错误率，延长了标签的使用寿命。
3.5 消费者环节。在超市、商场等 POS 销售点，设置终端查询机，消费者只要通过电子标签的识别码进行查询，就可以了解所购买的猪肉的质量信息，包括生产企业的名称、品牌、认证信息，产品的生产地、加工地情况、检疫检测情况等，在保障消费者知情权的同时也对商品猪生产和加工厂家起到监督的作用。由于各环节的信息都被上传到中心数据库相互关联，这样就形成了完整的商品猪信息链，通过商品猪的标识信息， 就可以对商品猪的流动情况进行追踪。一旦发生猪肉安全问题，能够马上追查问题的源头。明确责任应由哪个环节负责并采取相应的措施。
在这个追溯体系中， 供应链上各个环节除了要对各自的产品进行标识，还要采集已有的标识信息，将这些信息与自身环节的信息一起标识在产品上， 保持信息流与物流的同步。由于 RFID 是可读写的，因此做到这点并不困难。使用 RFID 对农产品进行标识后，供应链上各个节点单位与企业就需要建立统一的编码规范，这样信息就可以在上下游企业之间畅通的流通， 形成一条完整的信息链。
在农产品的跟踪方面，每个环节都会从伴随物流而来的 RFID 标签中获取供应链上游的信息，并写入新的信息，一旦某环节出现了问题，造成了信息的缺失或错误，就会马上被下游的环节发现；而在追溯方面，通过 RFID 标签，供应链上各个节点的信息都是环环相扣的， 那么只要凭着 RFID 标签上的唯一标识，就可以逐级向上进行追溯，直至找到追溯的目标。RFID 技术在农产品供应链上的应用增强了对移动性的农产品数据的管理， 实现了实时的数据采集和交换，在农产品供应链上构建了完整的信息链， 从而满足安全追溯的需要。
4 RFID追溯体系中待解决的问题
(1) RFID标签的成本问题。RFID 技术作为一项新技术，它的造价比较昂贵，在供应链上普遍使用的传统条形码标签仅为0.25美分，而一个 RFID 标签的价格是它的数十倍， 生产100万个电子标签的成本约为14美分／个。除此外还有实施 RFID 所需的基础设施的成本，如阅读器的购置等，而农产品的本身价值并不大，使用 RFID 所增加的成本相比之下显得过高。目前而言只适用于一些高价值的农产品。RFID 要做到像现在条形码这样普及以及大规模的应用，业界普遍认为标签的成本需要下降到5美分／个，这可能还需要几年的时间。
(2) 农产品供应链的参与者众多， 可能牵涉多方的权责，协调和协作时往往比较困难，既增加了交易成本， 叉降低了管理效率。在涉及部门职责时， 难免会相互推卸责任，而当考虑部门利益时， 又会争权夺利。举例来说，上游从生猪的饲养直至屠宰的阶段主要是由农委负责的， 而从屠宰场到下游进人批发零售环节则是由经委来管理的。两个部门都有各自的信息系统， 生猪的信息由农委的系统管理，而商品猪肉的信息则记录在经委的系统中。而双方的系统并没有实现对接， 数据和信息分散在各自的系统中， 就形成了各自为政， 而非共同监管的局面。如何协调好各个参与者， 确保信息的安全、可靠和准确，是一个亟待解决的问题，需要建立起多方合作的管理体制。因为追溯体系是一条环环相扣的链， 如果某个环节断了，就无法继续进行追溯了。
5 小结
RFID 技术被列为21世纪十大重要技术项目之一， 被认为是影响未来全球产业发展的重要技术， 广受各方注目。RFID的优良特性，使其在农产品的物流和安全追溯上有着很好的应用前景，建立基于RFID的农产品追溯体系可使农产品的追踪更加实时、准确， 使农产品的质量更加安全、有保障，将对农产品产销价值链产生巨大的影响。
1 跟踪与追溯
国际食品法典委员会(CAC)与国际标准化组织(ISO)把可追溯性定义为“通过记录的标识，对某个实体的历史、用途或位置予以追踪的能力”， 也就是利用已记录的标识(这种标识应该是唯一的，与被追溯对象一一对应)追溯产品的历史、应用情况、所在位置或类似产品、活动的能力可追溯包括跟踪(Tracking)和追溯( Fracing)两个方面，如图l所示。跟踪是指从供应链的上游至下游，跟随一个特定的单元或一批产品运行路径的能力：而追溯是指从供廊链下游至上游识别的一个特定的单元或一批产品来源的能力，即通过记录标识的方法回溯某个实体的来历、用途和位置的能力。
要实施农产品的跟踪与追溯，需要任农产品供应链的各个环节上对农产品信息进行标识、采集、传递和关联管理。其实质就是要形成一条完整的信息链，使农产品的信息流 物流联系起来，根据农产品的信息追查农产的实体它主要包括： (1)对农产品进行有效的信息标识 (2)建立信息系统，对信息进行收集和处理。 (3)有效的信息传递、交换与集成。然而农产品供应链环节较多，管理困难，依靠人工控制农产品生产的每一过程不切实际，必须借助信息技术进行数据的收集、分析和处理。RFID技术正是这一问题的有效解决方案，将电子标签作为农产品的信息载体，能够有效地实施跟踪与追溯，提高农产品安全和监控的水平。
图1 农产品的跟踪与追溯
RFID (Radio Frequency Identification， 即射频识别技术)是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。一个基本的RFID系统由3部分组成：电子标签、阅读器和天线。电子标签是由耦合元件及芯片组成的，每个标签都具有唯一的电子编码，用来标识目标对象。标签具有数据存储模块，可以保存有约定格式的电子数据。阅读器是用于读取(或写入)标签信息的设备。天线则是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。
当装有 RFID 标签的物体接近阅读器时，阅读器受控发出微波查询信号，标签收到阅读器的查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成并反射回阅读器。反射回的微波合成信号，已携带有标签上的数据信息。阅读器接收到标签反射回的信号后，经内部微处理器处理后即可将标签存储的识别代码等信息分离读取出来，再传输到计算机系统进行相关的处理。
与传统的条形码等识别技术相比，RFID 有着很多优势，其最大的特点就是非接触式，因此 RFID 读写速度快、范围大，能同时识别多个标签，且阅读器可以直接与后台的信息系统连接，能够满足自动化管理的需要；RFID 标签的存储容量比条形码大的多，且可擦写，除了可以用来标识农产品，还能储存更多有关农产品质量安全的信息，便于对农产品安全实施监控；RFID 标签不受油渍、灰尘、药物等环境的影响，尺寸大小与形状多样化，用于农产品的标识，解决了条形码易破损，受环境限制大的缺点。
3 RFID在农产品追溯中的应用
在农产品追溯体系中，对农产品以及供应链上各参与方的信息进行有效的标识和收集是基础，也是难点所在。因为实现跟踪与追溯需要在供应链上的各个环节实现无缝链接，断链的信息是无法满足跟踪与追溯的要求。使用 RFID 技术结合网络、信息系统进行数据的采集和通信，其目的在于提高信息的采集、传递的效率，对农产品有效地进行标识，把分散的信息集成起来，从而达到追溯的要求。下面将以商品猪肉供应链为例，具体说明 RFID 技术在农产品追溯中的应用为了实现全程的跟踪和监控，追溯体系需要在商品猪肉供应链的各关键节点— — 生猪养殖场、市境道口、屠宰场、批发市场— — 设置控制点，使用 RFID 标签记录追溯所需的信息，如图2所示。
图2 商品猪追溯体系
使用 RFID 的一般方法是为每一头生猪佩戴具有唯一标识码的 RFID 耳标。作为生猪与信息系统信息平台之间信息交换的媒介，这样就能够快速、准确地识别猪只，并在养殖场的生产信息系统中一一对应地建立生猪的生产档案，记录猪只生长过程中的各种信息，如饲料、药物使用情况，免疫、疾病情况，以及各阶段生命体征的测量结果等．这些信息覆盖了生猪的整个生命周期，从而实现了生猪的信息化、自动化管理。当生猪出栏时，将生猪出栏信息(包括出栏批号，数目，去向，检疫证号，消毒证号等)记录到运输车辆的射频卡(即 RFID卡)，并同时上传至中心数据库，就可以作为监控和追溯的依据。RFID 在生猪养殖场的应用，大大提高了生产管理的效率和科学性，也为商品猪的追溯提供重要的源头信息。
3.2 道口监控环节。由于生猪养殖场大多开设在郊区，因此在进出市境的各道口检疫站，实施基于 RFID 的道口监控系统，可以对生猪和猪肉产品的质量、来源及去向进行核查与记录。通过道口设置的阅读器读取运输车辆携带的射频卡，获取猪肉产品的基本生产信息(批号、数量、产地、检疫证号、消毒证号等)、车辆运输信息(车辆编号、所属单位、违章历史等)，自动记录到道口端的信息系统。系统与监控平台的中心数据库相连，通过中心数据库查询车辆违章记录库、疫区库、使用“瘦肉精”的单位名录库、准予人沪的产地单位名录库、目的地单位名录库等记录，检查运输车辆是否具有入境资格、是否有违章情况，猪肉产品是否符合防疫标准、信息是否一致(如数量)，若不符合要求则不予过站．并记录在系统巾。
当信息登记、验证并确认符合进境防疫条件后，记录下检疫结果(如运输过程中病、死的猪只信息)，并将新的信息(如车辆的车辆信息、目的屠宰场、进人道口的时间等)写入射频卡，使信息能够传递到供应链的下一环节。这样就能够对运输过程中的商品猪进行记录和监控，保证了信息的连续性，实现了商品猪肉的跟踪功能
3.3 屠宰加工环节。同样，屠宰场端也设置阅读器和有 RFID 接口的信息系统，并与道口检疫站的系统实现信息共享 当运输生猪的车辆到达屠宰场后， 阅读器读取射频卡中的信息，存储到屠宰场的信息系统中，并上传至中心数据库，与来自道口的信息进行核对。RFID 在道口检疫和屠宰环节的使用，能够实现产地和去向的“点对点”的监管方式．使商品猪的追溯更为透明化。
而生猪进入屠宰流水线后，将采集并记录胴体重量、瘦肉率、兽医检查情况等信息。屠宰完毕的猪只胴体， 将会贴上新的 RFID 标签。记录流水线上采集的数据以及屠宰场编号、屠宰批号等用于标识的信息。屠宰批号是与养殖场提供的生猪出栏批号相对应的。从而建立起猪肉和生猪的关联，完成屠宰加工环节的信息追踪与溯源。这样就可以根据屠宰批号追查出生猪何时入场，何时进行屠宰， 由哪个养殖场提供，能够很快找到质量问题发生的源头， 明确由谁负责。
3.4 批发环节。在商品猪肉批发市场，使用 RFID 标签作为猪肉批发信息的数据载体。运输猪肉的车辆凭 RFID 卡刷卡入场，RFID 卡中的信息将被读人系统。批发商通过加贴在商品猪肉上的 RFID 标签以及手持式的阅读器读写商品猪的信息，进行交易结算。批发市场出售的猪肉在到达收货点时，收货点的阅读器读取商品猪肉上的 RFID 标签， 将标签上的数据记录到后台系统中， 并发送信息给批发市场管理系统进行确认。这样， 就可以明确“ 每片猪肉是否到达了正确的目的地”，从而对商品猪肉的去向进行跟踪。
由于 RFID 速度快、读写范嗣大，使用手持式读写器进行猪肉的交易结算，大大加快了猪肉的交易速度。另外，传统使用的条码，往往由于油污、潮湿等原因造成条码标签不能识别和读取，而 RFID 很好地解决这一问题， 降低了标签的读取错误率，延长了标签的使用寿命。
3.5 消费者环节。在超市、商场等 POS 销售点，设置终端查询机，消费者只要通过电子标签的识别码进行查询，就可以了解所购买的猪肉的质量信息，包括生产企业的名称、品牌、认证信息，产品的生产地、加工地情况、检疫检测情况等，在保障消费者知情权的同时也对商品猪生产和加工厂家起到监督的作用。由于各环节的信息都被上传到中心数据库相互关联，这样就形成了完整的商品猪信息链，通过商品猪的标识信息， 就可以对商品猪的流动情况进行追踪。一旦发生猪肉安全问题，能够马上追查问题的源头。明确责任应由哪个环节负责并采取相应的措施。
在这个追溯体系中， 供应链上各个环节除了要对各自的产品进行标识，还要采集已有的标识信息，将这些信息与自身环节的信息一起标识在产品上， 保持信息流与物流的同步。由于 RFID 是可读写的，因此做到这点并不困难。使用 RFID 对农产品进行标识后，供应链上各个节点单位与企业就需要建立统一的编码规范，这样信息就可以在上下游企业之间畅通的流通， 形成一条完整的信息链。
在农产品的跟踪方面，每个环节都会从伴随物流而来的 RFID 标签中获取供应链上游的信息，并写入新的信息，一旦某环节出现了问题，造成了信息的缺失或错误，就会马上被下游的环节发现；而在追溯方面，通过 RFID 标签，供应链上各个节点的信息都是环环相扣的， 那么只要凭着 RFID 标签上的唯一标识，就可以逐级向上进行追溯，直至找到追溯的目标。RFID 技术在农产品供应链上的应用增强了对移动性的农产品数据的管理， 实现了实时的数据采集和交换，在农产品供应链上构建了完整的信息链， 从而满足安全追溯的需要。
4 RFID追溯体系中待解决的问题
(1) RFID标签的成本问题。RFID 技术作为一项新技术，它的造价比较昂贵，在供应链上普遍使用的传统条形码标签仅为0.25美分，而一个 RFID 标签的价格是它的数十倍， 生产100万个电子标签的成本约为14美分／个。除此外还有实施 RFID 所需的基础设施的成本，如阅读器的购置等，而农产品的本身价值并不大，使用 RFID 所增加的成本相比之下显得过高。目前而言只适用于一些高价值的农产品。RFID 要做到像现在条形码这样普及以及大规模的应用，业界普遍认为标签的成本需要下降到5美分／个，这可能还需要几年的时间。
(2) 农产品供应链的参与者众多， 可能牵涉多方的权责，协调和协作时往往比较困难，既增加了交易成本， 叉降低了管理效率。在涉及部门职责时， 难免会相互推卸责任，而当考虑部门利益时， 又会争权夺利。举例来说，上游从生猪的饲养直至屠宰的阶段主要是由农委负责的， 而从屠宰场到下游进人批发零售环节则是由经委来管理的。两个部门都有各自的信息系统， 生猪的信息由农委的系统管理，而商品猪肉的信息则记录在经委的系统中。而双方的系统并没有实现对接， 数据和信息分散在各自的系统中， 就形成了各自为政， 而非共同监管的局面。如何协调好各个参与者， 确保信息的安全、可靠和准确，是一个亟待解决的问题，需要建立起多方合作的管理体制。因为追溯体系是一条环环相扣的链， 如果某个环节断了，就无法继续进行追溯了。
5 小结
RFID 技术被列为21世纪十大重要技术项目之一， 被认为是影响未来全球产业发展的重要技术， 广受各方注目。RFID的优良特性，使其在农产品的物流和安全追溯上有着很好的应用前景，建立基于RFID的农产品追溯体系可使农产品的追踪更加实时、准确， 使农产品的质量更加安全、有保障，将对农产品产销价值链产生巨大的影响。
