邊吉榮 宋麗亞

寧夏大學(xué)物理電氣信息學(xué)院 寧夏 750021

0 引言

本文提出了一種農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)方案。系統(tǒng)使用先進(jìn)的RFID電子標(biāo)簽及二維碼技術(shù)，通過采集記錄農(nóng)產(chǎn)品從種植到運(yùn)輸、檢驗(yàn)檢疫、加工、出售全過程中與質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，建立質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫，從而為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯提供了可能。

1 二維碼技術(shù)的運(yùn)用

RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)中可以發(fā)揮非常大的作用，但是現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用過程中，由于RFID還存在單位價(jià)值較高的實(shí)際情況，對(duì)于單位發(fā)售的農(nóng)產(chǎn)品小包裝來說，明顯具有成本負(fù)擔(dān)。二維碼此時(shí)可以彌補(bǔ)這一缺陷。二維碼不但可以將RFID數(shù)據(jù)無縫轉(zhuǎn)移，而且很好地解決了消費(fèi)者的識(shí)別問題。

圖1 二維碼

1.1 二維碼的概念

根據(jù)個(gè)人習(xí)慣的不同，二維碼也叫二維條碼或二維條形碼，是在普通條形碼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的大容量條碼，是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面(二維方向上)分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。它具有以下特點(diǎn)：

（1）高密度編碼，信息容量大?？扇菁{多達(dá) 1850個(gè)大寫字母或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)，或500多個(gè)漢字，比普通條碼信息容量約高幾十倍。

（2）編碼范圍廣。該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼，用條碼表示出來；可以表示多種語言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。

（3）容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能。這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時(shí)，照樣可以正確得到識(shí)讀，損毀面積達(dá)50%仍可恢復(fù)信息。

（4）譯碼可靠性高。它比普通條碼譯碼錯(cuò)誤率要低得多，誤碼率不超過千萬分之一。

（5）可引入加密措施。因此保密性、防偽性好。

（6）成本低，易制作，持久耐用。

（7）條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例均可變。

SPF級(jí)雄性SD大鼠40只，7～8周齡，體質(zhì)量250～300 g，由空軍軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK（軍）2012-007]。所有大鼠均分籠飼養(yǎng)，環(huán)境溫度為24～26℃，濕度為60%～70%；造模前均禁食、不禁水12 h。

（8）二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識(shí)讀。

1.2 二維碼技術(shù)在應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

由于考慮到RFID的成本負(fù)擔(dān)，二維碼在本系統(tǒng)中主要運(yùn)用在農(nóng)產(chǎn)品的加工包裝階段，此階段將原來存在于運(yùn)輸周轉(zhuǎn)箱RFID中農(nóng)產(chǎn)品的原始信息讀取，并轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的二維條碼中保存，此記錄農(nóng)產(chǎn)品原始信息的二維條碼最終會(huì)同分割小包裝一起交到消費(fèi)者手上。但是由于二維碼的編解碼是公開的算法，因此二維碼的防偽和防復(fù)制就是需要解決的問題。由于二維碼最大可以存儲(chǔ)一千個(gè)左右的漢字，存儲(chǔ)空間相對(duì)較大，因此我們采用信息加密的方式解決防偽和防復(fù)制的問題，加密后的二維碼必須通過相應(yīng)的解密算法才能讀取到相應(yīng)的信息，否則將讀取到的是一堆亂碼，從而無法使用。因此只有我們的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)才能解讀該碼，其他系統(tǒng)無法讀取該碼并進(jìn)行復(fù)制。

2 農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要分為六個(gè)部分，其結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯綜合公共服務(wù)平臺(tái)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯綜合公共服務(wù)平臺(tái)既農(nóng)產(chǎn)品中央數(shù)據(jù)庫，為以下五個(gè)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，存儲(chǔ)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)。選用SQL Server 2000 建立數(shù)據(jù)庫。采用C/S 體系結(jié)構(gòu)來開發(fā)該信息平臺(tái)。Web服務(wù)器獨(dú)立運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部門和外部的客戶端均可通過 Internet訪問該系統(tǒng)。系統(tǒng)還能對(duì)數(shù)據(jù)庫按照需要進(jìn)行備份還原，提高系統(tǒng)的健壯性和安全性。

2.2 種植環(huán)節(jié)

系統(tǒng)根據(jù)所操作的地塊編號(hào)自動(dòng)讀取該基地管理人員的RFID卡，只有該地塊所對(duì)應(yīng)的合法基地管理人員才能進(jìn)入該系統(tǒng)。系統(tǒng)中基地管理人員每日實(shí)時(shí)記錄農(nóng)產(chǎn)品的詳細(xì)種植信息，如種植品種、播種記錄、灌溉記錄、施肥記錄、病蟲害防治記錄等。并對(duì)農(nóng)藥購買、存放、使用及安全期等信息加以記錄管理，如出現(xiàn)農(nóng)藥過期、使用禁用農(nóng)藥等將給出警告提示信息。考慮到農(nóng)產(chǎn)品基地的環(huán)境因素，設(shè)計(jì)中信息的采集采用手持設(shè)備和計(jì)算機(jī)錄入兩種方式結(jié)合使用，將種植信息上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。這不僅改變了以往的手寫記錄方式，方便了管理人員記錄信息，提高了工作效率，而且還實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)采集，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

農(nóng)產(chǎn)品采摘后，采摘日期、地塊編號(hào)和采摘順序組合成批次號(hào)，將此批次號(hào)同農(nóng)產(chǎn)品的品種、播種記錄、灌溉記錄、施肥記錄、病蟲害防治記錄等農(nóng)產(chǎn)品的基本信息、及基地管理人員的姓名等基地管理人員的基本信息一并寫在一 RFID卡上，此RFID卡固定封裝在專門的農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)周轉(zhuǎn)箱的指定位置，從而使追溯鏈條上每個(gè)參與對(duì)象具有可追溯性。

2.3 運(yùn)輸環(huán)節(jié)

當(dāng)采摘后的農(nóng)產(chǎn)品準(zhǔn)備裝車時(shí)，在裝車區(qū)域用固定讀寫器的天線信號(hào)覆蓋，系統(tǒng)首先自動(dòng)讀取運(yùn)輸車輛的車載檢驗(yàn)檢疫RFID卡，該RFID卡中記錄了運(yùn)輸車輛的牌號(hào)、單位、是否檢驗(yàn)檢疫消毒、檢驗(yàn)檢疫消毒時(shí)間等車輛的基本信息，當(dāng)讀取到不合法的數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)工人運(yùn)送農(nóng)產(chǎn)品周轉(zhuǎn)箱到達(dá)該區(qū)域后，系統(tǒng)自動(dòng)讀取封裝在周轉(zhuǎn)箱上的RFID卡，并在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示，當(dāng)讀取到不合法數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

當(dāng)裝車完畢，監(jiān)裝人員在系統(tǒng)中填寫監(jiān)裝單，系統(tǒng)自動(dòng)記錄裝車時(shí)間、發(fā)車時(shí)間、出發(fā)地、目的地和車載檢驗(yàn)檢疫RFID卡中車輛的基本信息等，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)給出封識(shí)號(hào)。運(yùn)輸實(shí)行全程鉛封處理，下一環(huán)節(jié)檢查鉛封并核對(duì)車牌號(hào)、封識(shí)號(hào)，完好無誤后放行。

2.4 農(nóng)殘檢測、加工包裝環(huán)節(jié)

由于二維條碼可以方便地添加信息，在農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入加工環(huán)節(jié)后，加工企業(yè)可以首先讀取該農(nóng)產(chǎn)品的二維碼信息，然后根據(jù)本身需要和相關(guān)部門的要求，再將農(nóng)殘檢測結(jié)果、加工單位、加工日期等信息，以及包裝重量等相關(guān)信息添加到二維碼中。經(jīng)過加工企業(yè)的數(shù)據(jù)充實(shí)后，產(chǎn)地信息、農(nóng)殘檢測及加工環(huán)節(jié)信息都已經(jīng)存儲(chǔ)在該二維碼中，終端消費(fèi)者在超市或批發(fā)市場通過查詢終端查詢?cè)摦a(chǎn)品的二維碼時(shí)，便可以對(duì)該農(nóng)產(chǎn)品從種植到加工包裝的所有相關(guān)信息一覽無余，對(duì)于事后追溯也變得容易可行。

2.5 零售環(huán)節(jié)

包裝加工好的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入銷售環(huán)節(jié)后，經(jīng)營戶可用手持二維碼識(shí)讀設(shè)備讀取包裝上的二維碼信息(如：“商品品名：小白菜；來源：大邑縣沙渠鎮(zhèn)綠色蔬菜種植基地；農(nóng)藥殘留檢驗(yàn)：合格；蔬菜品質(zhì)檢驗(yàn)：合格。定點(diǎn)加工包裝：成都明渲蔬菜配送中心；包裝日期：2010-3-1；)，并與自己的商戶信息(如：“銷售點(diǎn)：西塔市場02號(hào)攤位；經(jīng)營戶：湯榮強(qiáng)；進(jìn)貨渠道：成都明渲蔬菜配送中心；銷售日期：2010-3-2；”)一并產(chǎn)生一追溯碼，此追溯碼可在商品出售時(shí)用溯源電子秤打印于收銀條上交給消費(fèi)者。

2.6 消費(fèi)查詢追溯環(huán)節(jié)

在此環(huán)節(jié)，消費(fèi)者只要通過瀏覽器、手機(jī)短信、800電話、或者銷售地點(diǎn)的觸摸屏將銷售商賦予的追溯碼輸入，該農(nóng)產(chǎn)品從播種到收獲的田間管理、運(yùn)輸、檢測檢驗(yàn)、包裝、銷售等詳細(xì)信息將在消費(fèi)者面前一覽無余。也可通過智能手機(jī)、二維條碼閱讀器等直接讀取農(nóng)產(chǎn)品包裝上的二維碼信息，讓消費(fèi)者對(duì)所購買的農(nóng)產(chǎn)品有所了解，同時(shí)也向消費(fèi)者反映了農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)管理。

在此環(huán)節(jié)，需要為消費(fèi)者提供多種不同的查詢手段，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量追溯。目前大部分的手機(jī)都支持?jǐn)z像頭并支持JAVA程序，因此我們的追溯系統(tǒng)需要提供手機(jī)二維碼追溯的查詢終端程序，該終端程序要能夠驅(qū)動(dòng)攝像頭并拍照，將拍到的圖片通過二維碼解碼算法解碼，并解密，將二維碼通過wap方式發(fā)送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，從而實(shí)現(xiàn)追溯。手機(jī)短消息、電話語音、網(wǎng)站防偽查詢技術(shù)都比較成熟，做相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)即可完成，在此不再贅述。

3 結(jié)束語

農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)是針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品從種植到消費(fèi)的全過程追溯系統(tǒng)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到了當(dāng)前國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品從種植到運(yùn)輸、檢驗(yàn)檢疫、包裝、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)，利用RFID、二維碼等先進(jìn)技術(shù)并依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息融合、查詢、監(jiān)控，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全預(yù)警機(jī)制提供了可能，為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供了一套完整的解決方案，其應(yīng)用前景將十分寬廣。

[1] 高楊.建立農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)支持農(nóng)產(chǎn)品出口[J].山東省農(nóng)業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào).2009.

[2] Klaus Finkenzeller[德].射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2001.

[3] 蘭洪杰,黃鋒權(quán),林自葵.2008年北京奧運(yùn)會(huì)食品可追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國儲(chǔ)運(yùn).2008.